熱帶風暴“海貝思”的雙多普勒雷達風場反演分析

李曉惠　李南

【摘 要】本文利用廈門和泉州新一代多普勒天氣雷達的徑向速度數據，利用雙雷達反演技術反演熱帶風暴“海貝思”的風場，并與單雷達反演結果進行對比分析。結果發現，雙雷達聯合反演能夠給出風場的氣旋性渦旋輻合。

【關鍵詞】雙多普勒天氣雷達；風場反演；海貝思

0 引言

本文就雙多普勒天氣雷達反演大氣風場進行了初步研究及探討，利用兩部多普勒雷達同步體掃資料并進行大氣三維風場的反演。分析2014年6月15日-17日海貝思引發閩南特大暴雨的中尺度對流系統的三維結構，進一步認識這次臺風暴雨的形成機理、高時空分辨率三維動力結構及其演變特征，這對提高臺風暴雨的臨近預報水平也有一定幫助。

1 多普勒天氣雷達風場反演主要原理

雙多普勒雷達聯合反演技術。

雙多普勒天氣雷達的三維風場反演技術明顯地提高了大氣中風場的反演精度，可以作為標準檢驗單多普勒天氣雷達反演得到的三維風場，其反演結果有利于構建合理的概念模型，改進臨近預報。目前，對中尺度暴雨的三維風場已有了一些較清晰的認識。

2 海貝思臺風過程的雙多普勒雷達風場反演分析

我國氣象服務的重點任務之一是臺風的預報服務[1]。臺風所帶來的充沛雨量常常是由臺風雨帶所致，然而雨帶對于臺風路徑和強度的影響，也是臺風研究中的重要課題之一。以往國外的研究對臺風的雨帶結構特征已經有了相當了解，但對于登陸中的臺風，特別是處于陸地上臺風雨帶，研究卻相對較少，這主要是因為缺乏高時空分辨率的觀測資料。

2.1 臺風海貝思概述

1407號臺風“海貝思”（HAGIBIS，熱帶風暴級，圖1）于6月14日在南海東北部（20.2°N，116.8°E）海面上由熱帶低壓發展而成，中心附近最大風速為15 m/s、14日14時增強為熱帶風暴，中心最大風速為18 m/s，以10-15公里的時速向偏北方向勻速移動；于15日16時在廣東省汕頭市濠江區登陸，登陸時中心附近最大風力達到9級（23米/秒），中心氣壓988 hPa。登陸后強度慢慢減弱，15日23時中央氣象臺停止編號；之后，低壓區經過福建，于17日進入東海，17日14時重新加強為熱帶風暴，之后快速東移，18日02時中央氣象臺再次停止對其編號。“海貝思”是2014年第一個登陸我國的臺風，較常年相比初臺登陸時間偏早10天。

由于受到“海貝思”的影響。6月14至17日，福建中南部、廣東東部出現大到暴雨，局部出現大暴雨，過程中降水量一般達到25-100 mm，部分地區甚至超過100 mm；粵東沿海市縣均普遍出現了7-9級大風，廣東汕頭市澄海區鳳翔街于15日14時出現最大陣風28.2m/s[2]。“海貝思”具有“生命史短、路徑穩定、登陸快、局部風雨大”的特點。據民政部門初步統計，“海貝思”造成福建、廣東2省35.7萬人受災，農作物受災面積2.3萬hm2，直接經濟損失超過8億元[2]。

2.2 海貝思引發福建強降雨過程分析

2.2.1 降水分析

熱帶風暴“海貝思”造成福建省24個縣（市）355個鄉鎮過程雨量均超過100毫米，以詔安汾水關398.4毫米為最大（圖2）。連續的強降水給閩南地區帶來嚴重的災害，強降水主要集中在南部沿海，災情較重的是漳州詔安縣汾水關，其在16日4：00出現1小時39.5 mm的強降水。從“海貝思”15日16：50登陸后至17日8：00，詔安縣汾水關自動站測得總降水量為366.1 mm，為漳州市最多。

2.3 多普勒雷達風場反演

本文選取2014年6月16日06：18廈門站雷達和06：19泉州站雷達資料進行風場反演分析，高度均取3km，分辨率為2.5km。此時，臺風“海貝思”已經停止編號，自登陸其強回波帶逐漸北移發展，強降水主要集中在臺風中心右側的閩南地區，雷達回波結構較為松散，呈現出多條雨帶分布。主要以偏西風為主，有氣旋性輻合（圖3）。

2.3.1 雙多普勒雷達反演風場

在南部呈現東南風，在中部轉南風，北部轉為西南風，整體呈現出氣旋性旋轉，在東南偏東方向有明顯的氣旋式渦旋，中心部位風場很弱；中間位置有東北風和偏南風的輻合，在西北側有東南偏南與西風的輻合，中部西測有明顯的東風與南風的輻散，西南側有東北風與東南風的輻合（圖4）。北方有明顯的西南偏西風，表明有強大的西南氣流，這提供充足的水汽，將為閩南地區帶來強降水。與紅外衛星云圖基本一致，表明該時刻臺風正緩慢減弱，說明雙雷達反演風場能很好地顯示出氣旋式渦旋，與實際相符。線位于20°N左右，“海貝思”位于副熱帶高壓的西北側季風槽西南氣流里。

2.3.2 VVP方法反演風場

圖5（廈門）可以看出，基本上以西南風為主，在中部南北方向上呈現出西南走向的西南風與東南偏南風的輻合，表明將有強大的水汽輸送，并為閩南地區帶來降水。圖6（泉州）可以看出基本是西南風，且在南部有幾處為西南風與東南風的輻合，依舊表明會有大量的水汽進行補充，為該地區帶來降水。

2.3.3 雙多普勒雷達風場反演與單多普勒雷達風場反演對比分析

1）雙雷達反演的風場在輻合區比單雷達反演的風場的風速大些。

2）單、雙雷達反演的風場在輻合區域內反演的風場有所不同，在3km高度上雙雷達反演的風場有明顯的東南風和東北風的輻合，而VVP方法反演的風場以西南風為主。雙雷達反演的風場輻合較強。

3）雙雷達反演的風場能很好的反映出實際的風場結構，這是其優點；但反演區域沒有單雷達的探測范圍廣，是最大的缺點。

3 結論與展望

雙多普勒雷達反演風場的空間范圍有限，只有當兩者共同掃描空間的資料才會有可能用于反演，兩部多普勒雷達一般相距30-50km，反演效果最好的區域位于兩部雷達之間，并且兩部雷達波束夾角在45°-135°之間。雙多普勒雷達在共同的觀測區域中反演的風場精度比較高，反演過程中對風場的假設較少，是探測降水風場有效的手段之一。

本文以1407臺風“海貝思”為例，運用廈門和泉州構成的雙多普勒雷達聯合探測反演風場，并與單多普勒雷達風場反演VVP方法進行比較分析。結果發現：

1）雙雷達聯合反演的風場存在明顯的氣旋式渦旋，并存在東南風與西南風的輻合。此時臺風已從登陸地向北偏東北方向移動，并伴有大量的降水，只雙雷達能夠反演出氣旋式渦旋，這是雙雷達反演風場的優點。

2）雙雷達反演風場時要求使用同一時刻的多普勒雷達資料，而多普勒雷達完成每一個體掃的時間是6分鐘，因此并不能在嚴格意義上達到同一時刻，這是雙雷達反演風場的局限性。

隨著高性能的新一代天氣雷達站網的建設和不斷的投入業務，我國應積極發展雙雷達反演技術，促進對天氣系統的動力學結構的認識，提高臨近預報水平。雖然雙多普勒天氣雷達反演在實際應用中存在一定的局限性，但因其具有比單多普勒雷達反演更好的精度，能更好的反映實際風場結構，因此在未來的業務中具有更好的應用前景。相信經過科技人員的共同努力，雙多普勒天氣雷達風場反演會發揮越來越重要的作用。

【參考文獻】

[1]薛建軍，王維國，王秀榮，等.決策氣象服務回顧與展望[J].氣象，2010（ 7）：69-74.

[2]國家氣候中心.2014年6月氣候影響評價，2014[Z].

[責任編輯：侯天宇]