陕北一次局地暴雨过程多普勒雷达特征分析

2017-11-24刘天阳李杰李峥张玉源刘宏旺庄品

河北农机 2017年11期

刘天阳李杰李峥张玉源刘宏旺庄品

1、辽宁省兴城市气象局 2、辽宁省葫芦岛市气象局

利用延安的多普勒天气雷达，分别从基本反射率因子、组合反射率因子、径向速度产品以及垂直累积液态含水量产品分析2017年7月25日08时至26日08时发生在陕北局部地区一次暴雨天气过程的雷达回波特征，并总结此次暴雨天气的雷达回波特点。结果表明，多普勒雷达回波强度出现大于35dBz的回波，并有45～60dBz的强回波带维持在回波区域内，且回波稳定少动有一小时之多，这是产生暴雨的关键性原因;雷达径向速度产品出现明显逆风区，是暴雨天气速度回波的明显特征;垂直累积液态水含量产品（VIL）对暴雨天气的分析有很好的辅助作用。

暴雨；多普勒雷达；反射率因子；径向速度。

陕北一次局地暴雨过程多普勒雷达特征分析

刘天阳1李杰2李峥1张玉源1刘宏旺1庄品1

1、辽宁省兴城市气象局 2、辽宁省葫芦岛市气象局

引言

陕北地区属于中温带干旱大陆性季风气候，日照充足、气候多变、温差较大、气温偏寒、雨少不匀。该地区的主汛期是在七、八月份，而暴雨出现的时间主要集中在七月下旬和八月上旬。在气象学意义上，局地暴雨是由中小尺度系统影响而造成的，其局地性和突发性强，因此预报难度较大。

随着我国新一代多普勒天气雷达的普遍业务化运行，其数据资料及产品已经广泛应用于短时临近预报与强对流天气、暴雨的监测分析当中[1]。局地暴雨天气过程在大尺度天气图上表现不明显或不易被观察到，而且目前业务中广泛应用的数值天气预报模式对于中小尺度天气系统的预报效果欠佳，所以要准确预报出这类灾害性天气的发生、发展以及其强度和影响是非常困难的。需要预报员根据大尺度的天气背景，充分利用多普勒雷达资料及其产品、卫星云图，加强对中小尺度天气系统的跟踪监测，从而达到对局地暴雨天气较为准确的预报[2-3]。

局地暴雨虽然时空尺度小，但是成灾概率却很大，对它的监测手段往往更多依赖于多普勒天气雷达。2017年7月25日08时至26日08时，在陕北地区出现了暴雨天气，局地一小时降水量达到91.3mm。本文利用延安多普勒天气雷达资料及其产品，来分析此次局地暴雨天气的雷达回波特征，总结暴雨天气的雷达回波特点，为今后暴雨预报积累宝贵经验。

1 降水实况和影响系统

2017年7月25日08时至26日08时，陕北地区出现区域性大暴雨天气过程，其中共有29个乡镇降水量超过100毫米，降水主要集中在子洲、绥德、横山、米脂、佳县、吴堡六个县区，绥德四十里铺镇、赵家砭镇、子洲电市镇、三川口镇降水量超过了150毫米，子洲县周硷镇、子洲县城降水量超过了200毫米，最大降水量绥德四十里铺247.3毫米，最大小时雨强子洲马岔58.8毫米，山洪站最大小时雨强子洲槐树岔91.3毫米。

7月24日20时河套地区西部有一浅槽东移，同时在该地区有一切变线生成；副热带高压持续北抬，25日08时588线位于陕西省南部，对流层中层500hPa图上浅槽继续东移，接近河套地区。200hPa有大于等于20*10^5/s的散度中心，700hPa有大于等于40*10^5/s的正涡度中心。与此同时，700hPa存在水汽通量散度辐合中心与比湿值大于等于12g/kg的高湿区。低层切变线位于榆林、靖边、吴起一线，风速风向辐合明显，持续时间较长，直到26日凌晨结束。此次过程是由500hPa高空槽和低空切变形成的暴雨过程，结合以上条件，由于受西北路弱冷空气和西南暖湿气流的共同影响为强降水提供了重要的水汽和能量条件，加之低空垂直切变，有利于降水的发展和维持，造成了陕北地区出现局地暴雨天气。

2 资料选取

使用2017年7月22日至28日micaps数据资料、7月25日和26日延安多普勒天气雷达资料及其产品（反射率因子、组合反射率因子、径向速度产品、垂直累积液态含水量产品）、该降水时段内部分陕北地区区域自动气象站雨量资料。

3 多普勒雷达产品的分析

3.1 组合反射率因子的演变

降水回波自7月25日11时起，由南向北影响陕北地区，主要形势以局地强对流天气为主，局地回波强度可达64dBz，但影响时间不长。25日14时安塞北部、延安北部、子长东南部生成回波，回波中心强度60dBz，并逐渐北抬影响延安北部与榆林地区。25日19时，受西北路弱冷空气影响，靖边西北部出现回波，截至22时，两路回波于志丹、榆林一线彻底合并并加强。随后由于副高的暂时回落与西北气流的影响，回波整体开始自西向东移动。至此，本次天气过程的主要降水时段开始。26日01时左右,在吴堡、子洲、绥德、靖边一线有一强度为45～55dBZ的强中心带,回波带移动缓慢且强度较强,致使子洲、绥德、米脂、吴堡出现了大暴雨;26日02时回波强中心带强度略有减弱，影响范围略有缩小，并且继续移动开始影响延安北部局地。回波整体移动缓慢,强度在40～50dBZ之间,局部达55dBZ；26日06时回波主体强度有所减弱,并继续向偏东方向移动,榆林与延安西部地区强降水暂告结束。与此同时，子洲县一带生成较强回波，回波强度45～55dBZ，局地可达60dBZ，但是该强回波持续时间短、东移过程中减弱速度快。26日8时，本次降水回波基本移出陕北地区，并继续向东移动，宣告着此次降水过程的结束（图1）。

图1 本次过程发生期间不同时次的组合反射率因子

3.2 多仰角反射率因子

从本次过程中几个时次的不同基本反射率因子图像可以清楚地看到，由初期西南方向与西北方向的多个对流性单体回波，逐渐合并发展，于25日22时发展成覆盖范围大、结构密实的强回波。并且在26日01时至02时这个时间段内，各仰角图上强回波带基本维持在吴堡、子洲、绥德、靖边一线，也再次印证了回波稳定、少动的特点，同时造成了局地的暴雨天气[4]。

同时，分析26日01:04的0.5°、1.5°、2.4°、3.4°仰角反射率因子，可以看出，本次过程不存在弱回波区，也就意味着低层斜升气流不强，与低层存在正涡度中心，高层有散度中心，上升气流强度不大相对应（图2）。

图2 本次过程01:04各仰角反射率因子

3.3 雷达回波径向速度特征

通常暴雨的产生一定伴随着特殊的大气环流背景，有利的风场条件是产生暴雨天气的必要条件[5]。多普勒雷达径向速度产品表征大气风场的状态，在径向速度产品上出现的强烈风场辐合、风切变、逆风区等特征都是暴雨产生的关键原因。由图3可见，26日2:18、2:24在绥德、米脂、子洲、佳县一带存在逆风区，逆风区的存在，说明大气中风场有明显的风向突变现象。这种径向速度回波是典型的中小尺度对流性降水的特点[6]。