摘 要：采用新疆氣象信息中心資料庫(kù)數(shù)據(jù)質(zhì)量控制的2015—2019年6—8月（簡(jiǎn)稱汛期）短時(shí)強(qiáng)降水高發(fā)期新疆昌吉州地區(qū)國(guó)家基本氣象站和區(qū)域自動(dòng)站逐時(shí)降水資料，篩選出35場(chǎng)短時(shí)強(qiáng)降水天氣過(guò)程，并分析了烏魯木齊市新一代天氣雷達(dá)反演產(chǎn)品和國(guó)家衛(wèi)星氣象中心Fy－2G亮溫產(chǎn)品在短時(shí)強(qiáng)降水中的應(yīng)用及特征。結(jié)果表明 按照影響系統(tǒng)的分類及定義，分別概括了3類主要影響系統(tǒng)，即中亞低槽型、西西伯利亞低槽型和西北氣流型；從35場(chǎng)短時(shí)強(qiáng)降水天氣衛(wèi)星云圖TBB分析來(lái)看，TBB值一般為-36～57 ℃，在降水大值出現(xiàn)2 h前，云宏觀參量TBB會(huì)出現(xiàn)數(shù)值上的躍增；根據(jù)天氣雷達(dá)衍生產(chǎn)品統(tǒng)計(jì)特征分析，得出有利于強(qiáng)降水發(fā)生的閾值條件，如回波強(qiáng)度一般為45～55 dBz，回波頂高一般在5.0～6.0 km，具有反氣旋特征，0～6 km垂直風(fēng)切變風(fēng)速為12～16×10-3/s。

關(guān)鍵詞：雷達(dá)；衛(wèi)星產(chǎn)品；短時(shí)強(qiáng)降水；西北氣流

中圖分類號(hào)：P456.1 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B 文章編號(hào)：2095–3305（2024）08–0-04

短時(shí)強(qiáng)降水是指歷時(shí)短、降水效率高的對(duì)流性降水，許多學(xué)者對(duì)短時(shí)強(qiáng)降水天氣進(jìn)行了研究，并取得了諸多研究成果。例如，段鶴等[1-3]分別從滇西、重慶、遼寧等地分析了短時(shí)強(qiáng)降水的時(shí)空分布特征及短時(shí)暴雨及大暴雨變化特征，從不同角度不同地域得出具有本地特點(diǎn)的短時(shí)強(qiáng)降水概念模型；于碧馨

等[4-5]則從短時(shí)強(qiáng)降水的中尺度特征進(jìn)行了深入分析，總結(jié)出造成短時(shí)強(qiáng)降水中尺度條件是低空急流、低空切變線或輻合線及地面中尺度高壓前的輻合線等因子，而影響甘肅隴南地區(qū)的短時(shí)強(qiáng)降水中尺度概念模型主要有低渦切變型、西北氣流低槽東移型、副高外圍西南氣流型；劉艷杰等[6-10]分別從一次或幾場(chǎng)強(qiáng)對(duì)流天氣中雷達(dá)回波結(jié)構(gòu)及特征進(jìn)行分析，總結(jié)得出超級(jí)單體風(fēng)暴一般發(fā)生在地面中尺度輻合線附近，中層短波槽前，高空有中空急流的環(huán)境下，觸發(fā)的對(duì)流云團(tuán)向偏東方向移動(dòng)中，在不穩(wěn)定層結(jié)和較強(qiáng)的垂直風(fēng)切變作用下，對(duì)流風(fēng)暴發(fā)生分裂且右移性對(duì)流風(fēng)暴發(fā)展加強(qiáng)，分裂后右移風(fēng)暴伴有深厚持久的中

氣旋。

基于以上分析，在實(shí)際工作中，除了應(yīng)用雷達(dá)資料對(duì)短時(shí)強(qiáng)降水進(jìn)行判識(shí)，還需配合衛(wèi)星資料進(jìn)行判識(shí)。張鵬亮等[11-14]研究表明，受不同地域、氣候影響，云宏微觀特征參量有很大差異，同時(shí)也受緯度、海拔、季節(jié)影響。7、8月是高原東部中尺度對(duì)流系統(tǒng)（MCS）生成最活躍的季節(jié)，能夠東移出高原的MCS（V－MCS）比不能移出的MCS（N－MCS）生命史更長(zhǎng)，觸發(fā)更早，短生命史個(gè)例占比更低。同時(shí)，利用葵花衛(wèi)星（Himawari）TBB亮溫資料，計(jì)算最低亮溫、亮溫梯度、紅外與水汽亮溫差及其隨時(shí)間變化率、低亮溫區(qū)面積及其隨時(shí)間變化率等特征參量，來(lái)確定短時(shí)暴雨的衛(wèi)星參數(shù)閾值。以上分析研究，為本地短時(shí)強(qiáng)降水預(yù)報(bào)研究提供了依據(jù)，為提高當(dāng)?shù)胤罏?zāi)減災(zāi)氣象服務(wù)工作質(zhì)量奠定了基礎(chǔ)。

1 資料與方法

短時(shí)強(qiáng)降水具有較強(qiáng)的突發(fā)性、局地性和致災(zāi)性，常造成嚴(yán)重的洪水、泥石流和城市內(nèi)澇等災(zāi)害，是氣象預(yù)報(bào)的重點(diǎn)和難點(diǎn)。昌吉州地處天山北麓，地勢(shì)南高北低，受自身獨(dú)特的地理環(huán)境影響，短時(shí)強(qiáng)降水是該地區(qū)高影響天氣之一，且主要出現(xiàn)在夏季，以山區(qū)居多，常會(huì)引發(fā)衍生地質(zhì)災(zāi)害。本文主體研究區(qū)域?yàn)椴葺爡^(qū)內(nèi)分布的所有觀測(cè)站點(diǎn)，天氣雷達(dá)資料來(lái)自距昌吉市35 km處的烏魯木齊市天氣雷達(dá)，其覆蓋區(qū)域?yàn)椴莠敿{斯縣至阜康市，因而主要分析了上述地區(qū)雷達(dá)產(chǎn)品特征。

采用新疆氣象信息中心資料庫(kù)數(shù)據(jù)質(zhì)量控制的2015—2019年6—8月短時(shí)強(qiáng)降水高發(fā)期新疆昌吉州地區(qū)國(guó)家基本氣象站和區(qū)域自動(dòng)站逐時(shí)降水資料、MICAPS常規(guī)資料、雷達(dá)資料以及Fy－2G衛(wèi)星產(chǎn)品云頂亮溫TBB資料，利用統(tǒng)計(jì)學(xué)、天氣學(xué)方法分析35場(chǎng)短時(shí)強(qiáng)降水天氣過(guò)程及其對(duì)應(yīng)的雷達(dá)、衛(wèi)星部分產(chǎn)品應(yīng)用特征，為短時(shí)強(qiáng)降水臨近預(yù)報(bào)預(yù)警提供一定的經(jīng)驗(yàn)和依據(jù)。

2 結(jié)果與分析

2.1 短時(shí)強(qiáng)降水環(huán)流分型

分析35場(chǎng)短時(shí)強(qiáng)降水天氣過(guò)程，按照影響系統(tǒng)的分類及定義，分別概述了3類主要影響系統(tǒng)，按其對(duì)應(yīng)的短時(shí)強(qiáng)降水個(gè)例的500 hPa影響系統(tǒng)，將其分為中亞低槽型、西西伯利亞低槽型和西北氣流型。

從表1中可以看出，中亞低槽型共出現(xiàn)21次，占總次數(shù)的60%，主要分布在6、8月；西西伯利亞低槽型出現(xiàn)9次，占總次數(shù)的26%，主要出現(xiàn)在6月；西北氣流出現(xiàn)次數(shù)最少，僅為5次，占總次數(shù)的14%，主要分布在6、7月。由此看出，中亞低槽是昌吉州短時(shí)強(qiáng)降水的主要影響系統(tǒng)，其次是西西伯利亞低槽，但各月存在較大的差異。

2.2 黑體亮度溫度分析

TBB等值線分析方法能細(xì)致地揭示MCS的形成過(guò)程，冷云蓋周圍TBB等值線疏密度所反映的云頂溫度梯度對(duì)MCS的發(fā)展有很好的指示意義。阮悅等[15-17]利用衛(wèi)星不同通道亮溫差TBB＜0 ℃的閾值作為強(qiáng)對(duì)流云團(tuán)識(shí)別指標(biāo)、追蹤方法等，通過(guò)以上研究配合雷達(dá)資料，進(jìn)一步提高了短時(shí)強(qiáng)降水的準(zhǔn)確性及精細(xì)化程度?；谝陨戏治鲅芯?，結(jié)合本地TBB閾值分析及變化特征，得出預(yù)報(bào)指標(biāo)，為強(qiáng)對(duì)流天氣、雷電防護(hù)及防汛抗?jié)程峁┛茖W(xué)的決策和依據(jù)。

從35場(chǎng)短時(shí)強(qiáng)降水對(duì)應(yīng)天氣衛(wèi)星云圖Fy－2G中的產(chǎn)品TBB分析來(lái)看，得出短時(shí)強(qiáng)降水TBB值一般為-57～-36 ℃，降水中心位于TBB大值區(qū)、TBB等值線梯度較大處，或TBB在西部逐漸發(fā)展的時(shí)段。在強(qiáng)降水發(fā)生前，云體黑體亮溫都低于-36 ℃，在降水大值出現(xiàn)2 h前，云宏觀參量TBB會(huì)出現(xiàn)數(shù)值上的躍增，對(duì)強(qiáng)降水有一定的提前指示作用。

3 雷達(dá)產(chǎn)品分析

利用烏市多普勒雷達(dá)資料，根據(jù)短時(shí)強(qiáng)降水發(fā)生時(shí)反射率因子回波演變形態(tài)，可將對(duì)流單體分為帶狀對(duì)流、孤立對(duì)流和合并加強(qiáng)3種發(fā)展形勢(shì)?；夭ㄌ卣鳎汉喜⒓訌?qiáng)型表現(xiàn)為由某個(gè)方位移入的對(duì)流單體受中尺度系統(tǒng)輻合影響，與本地原先存在的塊狀回波合并加強(qiáng)，具有范圍較大，回波強(qiáng)度強(qiáng)，雨強(qiáng)較大的特點(diǎn)；帶狀回波穩(wěn)定少動(dòng)，呈靜止?fàn)顟B(tài)，雨強(qiáng)相對(duì)較弱，持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)。

3.1 有利的短時(shí)強(qiáng)降水發(fā)生時(shí)對(duì)應(yīng)雷達(dá)特征

根據(jù)天氣雷達(dá)衍生產(chǎn)品中的反射率因子、徑向速度、回波頂高、垂直累積液態(tài)水含量等PUP產(chǎn)品的回波特征統(tǒng)計(jì)分析，總結(jié)出有利于短時(shí)強(qiáng)降水發(fā)生的短臨預(yù)報(bào)預(yù)警指標(biāo)?？傮w概括如下：

短時(shí)強(qiáng)降水回波強(qiáng)度較冰雹云弱，組合反射率（CR）一般為45～55 dBz，最大達(dá)65 dBz，最小40 dBz；回波頂高（ET）一般為5.0～6.0 km，最高8.0 km，最低3.0 km；液態(tài)含水量（VIL）一般大于普通雷暴，垂直累積液態(tài)含水量為3～6 kg/m2，最大10 kg/m2，最小3 kg/m2。短時(shí)強(qiáng)降水強(qiáng)回波中心伸展高度平均3.0 km，最高5.0 km，最低1.0 km；徑向速度（V）圖上一般具有反氣旋特征，有逆風(fēng)區(qū)；垂直風(fēng)廓線圖上0～6 km垂直風(fēng)切變（VWF）風(fēng)速為12～16×10-3/s，中低層有明顯風(fēng)速和風(fēng)向的切變。

3.2 典型個(gè)例分析

基于2016年6月4日昌吉市廟爾溝短時(shí)強(qiáng)降水分析，從烏市雷達(dá)CR來(lái)看，6月4日20：01在昌吉市上游西北方有一東北－西南向的狹長(zhǎng)帶狀回波發(fā)展，同時(shí)昌吉市本站周邊覆蓋了大片＞45 dBz的強(qiáng)回波；20：50，隨著西北方的狹長(zhǎng)帶狀回波東移南下，強(qiáng)度略有增強(qiáng)，于21：03與昌吉市本站覆蓋的帶狀回波合并發(fā)展加強(qiáng)，中心強(qiáng)度達(dá)60～65 dBz，位于昌吉市南部地區(qū)，此時(shí)在21：00、22：00昌吉廟爾溝站分別出現(xiàn)了15.8 mm、18.1 mm的短時(shí)強(qiáng)降水。

20：07～20：52，從2.4°仰角V圖上可以看出有氣旋式輻合流場(chǎng)特征，低層有暖平流，并且有逆風(fēng)區(qū)的存在，說(shuō)明在逆風(fēng)區(qū)附近有明顯的水平風(fēng)向的垂直風(fēng)切變，處于逆風(fēng)區(qū)內(nèi)的對(duì)流單體發(fā)展劇烈，有利于低層暖濕空氣向上輸送。

基于垂直風(fēng)廓線分析，20：07～20：57，8.5～10.5 km高空西南急流較強(qiáng)，且5.2～9.1 km為冷平流，中低層2.4～3.7 km為暖平流，并有風(fēng)向切變存在（西北－偏東），0～6 km VWF為12～14×10-3/s。從該時(shí)段對(duì)應(yīng)的強(qiáng)回波中心剖面圖來(lái)看，回波為低質(zhì)心結(jié)構(gòu)對(duì)流單體，55 dBz的強(qiáng)回波在2 km以下接地，45 dBz回波頂高垂直伸展高度在4 km。

4 結(jié)論

（1）總結(jié)了短時(shí)強(qiáng)降水個(gè)例的500 hPa影響系統(tǒng)，大致可將其分為中亞低槽型、西西伯利亞低槽和西北氣流型。

（2）從衛(wèi)星云圖TBB分析來(lái)看，TBB值一般在-57～-37 ℃，降水中心位于TBB大值區(qū)、TBB等值線梯度較大處，或TBB在西部逐漸發(fā)展的時(shí)段。

（3）根據(jù)短時(shí)強(qiáng)降水發(fā)生時(shí)反射率因子回波演變形態(tài)，可將對(duì)流單體分為帶狀、孤立對(duì)流和合并加強(qiáng)3種發(fā)展形勢(shì)。根據(jù)天氣雷達(dá)衍生產(chǎn)品中的基本反射率、組合反射率、基本速度、回波頂高、垂直累積液態(tài)水含量等統(tǒng)計(jì)分析得出，回波強(qiáng)度一般為45～55 dBz，最大達(dá)65 dBz，最小40 dBz；回波頂高一般在5.0～6.0 km，

最高8.0 km，最低3.0 km；垂直累積液態(tài)含水量為3～

6 kg/m2，最大10 kg/m2，最小3 kg/m2，強(qiáng)中心所在高度平均3.0 km；最高5.0 km，最低1.0 km，0～6 km垂直風(fēng)切變風(fēng)速在12～16×10-3/s，中低層有明顯風(fēng)速和風(fēng)向的切變。

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