綏化市新一代天氣雷達2016年試運行數據分析

劉立巖,孫 磊,孫 亮,孔穎異

（綏化市氣象局，黑龍江 綏化152002）

1 引言

綏化市是黑龍江省產糧大市，以農業生產為支柱產業。隨著氣候變暖，災害性天氣對農業生產的影響日益增大。以往綏化市災害性天氣預報預警只能依靠衛星云圖、數值預報產品和聯防為預報基礎，預報預警產品的時效性和精細化程度都有待提高。

新一代多普勒天氣雷達探測距離長、徑向速度產品準確，長時間工作性能穩定連續，具有很好的定量降水估測能力，還可以獲取徑向速度場信息。對短時強降水、冰雹、雷雨、大風以及龍卷等強對流天氣都有很好的探測能力。綏化市天氣雷達站的建立，無論在汛期防汛防洪、作物生長季人工增雨還是防雹等強天氣監測、預報中都將發揮新一代多普勒天氣雷達不可替代的作用。

建立綏化市強天氣雷達資料數據庫，做好雷達基數據和產品的備份工作，有利于雷達數據產品的調用和分析。同時，可以充分發揮新一代多普勒天氣雷達的探測優勢。為人工影響天氣工作提供準確的空中云水分布特征，有效地開展人工增雨防雹作業，提高人影作業效果。哈爾濱、伊春雷達站運行時間較長，探測資料連續穩定，通過對比分析能夠積累災害性天氣短時臨近預報指標，提高災害性天氣預報預警能力。

2 研究方法及樣本

黑龍江省位于我國最北部，境內大興安嶺、小興安嶺呈“人”型走向。綏化市恰好處于黑龍江省中南部“人”字型底部的喇叭口地型中，夏季雷雨、大風、冰雹、短時強降水等強對流天氣易發。作為國家商品糧生產基地，災害性天氣給綏化市的農業生產造成很大影響，而且綏棱、海倫等地又處于哈爾濱新一代天氣雷達的探測盲區中。綏化市新一代天氣雷達試運行后，通過對新一代多普勒天氣雷達探測數據分析，為綏化市災害性天氣防御工作提供新一代天氣雷達技術支持。

2016年夏季綏化市雷雨大風、冰雹、局地暴雨等天氣均有發生。對2016年5-8月發生在綏化市的強對流天氣進行統計分析，累計得到強天氣個例18個，其中暴雨3個，冰雹4個，雷雨、大風11個。經過個例分析整理后，發現綏化市新一代天氣雷達在對冰雹天氣的探測中預報指標最為科學，組合反射率因子在暴雨的預報中最合理，大風天氣主要是依靠速度場指標，但無降水的系統性大風雷達回波特征不明顯。

3 強對流天氣個例分析

由于綏化市新一代天氣雷達在2016年6月進行了技術調整，為此以個例分析的形勢尋求預報指標更為科學。

3.1 冰雹雷達特征分析

冰雹是綏化市農業生產關鍵期的重大災害性天氣之一，可造成農作物嚴重減產甚至絕產。雷達監測系統是冰雹短時臨近預報預警信號發布的支撐平臺。

受高空冷渦影響，2016年6月3日14時10-35分綏棱縣遭受冰雹災害，冰雹最大直徑達20 mm以上。

3.1.1 綏化市新一代天氣雷達回波特征

2016年6月3日14時08-36分產生冰雹時最強雷達回波沿徑向所做的剖面圖顯示冰雹產生初期最大回波強度為75 dBz，最大高度已超過了9 km，在橫坐標18 km、縱坐標6-9 km處有明顯的回波懸垂，其右側下方強回波區為冰雹的下降通道，回波強度也達到了75 dBz。冰雹下降通道的左側存在明顯的弱回波區。在其后冰雹產生的時段內這些剖面特征一直明顯存在，14時36分的剖面圖上最強回波區已經下降到3 km高度，而且回波懸垂已經消失，此時可判斷冰雹已經結束，也與實況較為吻合。

6月3日14時19分綏化市新一代天氣雷達探測顯示，雙岔河鄉附近冰雹云0.5°和4.3°仰角的雷達回波強度圖上，冰雹云回波強度最大都達到了76 dBz，這也說明這塊回波的大強度回波區比較高，有利于冰雹的產生。從不同仰角的雷達回波可以看出在低層0.5°仰角處有明顯的低層入流缺口，這有利于風暴的加強和維持。同一時次強度場上2.4°仰角雷達回波特征可以看出沿著徑向已有突出的長釘，在這一仰角出現了明顯的三體散射現象，這說明這塊回波伴隨著冰雹。14時19分0.5°仰角雷達速度場特征清晰地顯示低層有明顯的輻合，而在4.3°仰角雷達速度場特征上可以看出明顯的高層輻散，說明雷暴云中存在強烈的上升運動有利于大冰雹的產生。

3.1.2 伊春市雷達回波特征

2016年6月3日14時19分冰雹產生時,伊春雷達探測到綏棱冰雹云強度偏弱。因冰雹落區離雷達較遠，只能在0.5°仰角雷達強度場特征上有較強回波，回波面積很小，最大回波強度為52.1 dBz。垂直剖面圖上2-4 km間存在有強回波懸垂，這與綏化雷達探測到的強回波懸垂恰好對應，但強度較綏化雷達偏低。

3.1.3 哈爾濱市雷達回波特征

從降雹開始到結束時刻的冰雹云強度剖面清晰顯示強回波頂高已達15 km，強回波中心最高達9 km，有明顯回波懸垂，其左側有明顯的弱回波區，有利于冰雹云的發展，圖上有明顯的冰雹下降通道。回波最大強度為75 dBz，與綏化雷達探測結果基本一致。

14時19分不同仰角的強度場，可以看出在低層有較明顯的低層入流，有利于強對流的產生。最大強度也達到了76 dBz。其中14時19分2.4°仰角強度場上也存在明顯的三體散射現象。

14時19分哈爾濱市天氣雷達速度場上，低層存在清晰的輻合，高層為輻散特征，有一定的上升氣流但不是很明顯。

經過與15時30-40分慶安縣同樂鄉冰雹回波對比分析得出，當有冰雹發生時綏化市雷達探測到回波強度多在50 dBz以上，且強回波區垂直剖面上多有回波懸垂現象，冰雹大小與雷達探測到的三體散射強度有關，三體散射越明顯，冰雹直徑越大。

3.2 暴雨天氣雷達回波特征分析

2016年6月17日綏化市有一次明顯降水過程，其中20-21時望奎本站1 h降水量為88.3 mm，東郊鄉降水量為91.3 mm，均達到暴雨量級。

19時27分-20時40分綏化雷達站0.5°和2.4°仰角的雷達反射率因子顯示，從19時27分望奎，蘭西等地的回波強度較大，最大回波強度達到60 dBz左右。20時40分時，整個回波強度有所減弱，其中望奎回波強度最強。組合反射率37號產品望奎界內回波剖面圖，可以看出最大回波強度為60 dBz，強回波中心高度較低，說明此次過程主要為降水天氣，回波頂高由3 km降為1 km，此時降水持續但有所減弱。速度場上前期降水集中期回波移速緩慢，后期隨著降水回波向西北方向移動，降水強度呈減弱態勢，回波移速逐漸增大。

3.3 災害性大風天氣雷達回波特征分析

災害性大風是指對流風暴產生的龍卷以外的地面直線型風災。對流風暴中的下沉氣流達到地面時產生輻射，造成地面大風，它是對流風暴經常產生的天氣現象，但真正造成嚴重災害的多為下擊暴流。下擊暴流在地面造成的輻射性的陣風，且風速很大，但雷達特征表現并不特別明顯，有時出現相對的速度對，有時沒有任何回波。

2016年5月3日15時16分安達市氣象局實時數據顯示瞬時風速達到20.4 m/s，出現8級大風天氣。綏化市新一代天氣雷達5月3日15時15分在0.5°仰角速度場上在安達附近可以看出有氣旋式輻散流場，正負速度對都達到了+14 m/s、-14 m/s,低層輻散說明在這附近有明顯的下沉氣流，風速較大。

受地面強低壓系統影響，5月18日13時22分、34分、57分在肇東、安達、北林分別出現8級以上大風天氣，但 13時22分、34分、57分速度場上在低層沒有速度回波且雜波過多，速度場比較模糊，看不到明顯的大風特征。只在17分2.4°仰角速度圖上探測到較弱反氣旋性旋轉，顯示向外爆發的出流下沉氣流產生大風天氣。

4 小結

通過2016年對綏化市新一代雷達應用及與哈爾濱雷達站探測資料進行對比分析，得出5-6月份綏化市雷達強對流回波探測數據比哈爾濱新一代天氣雷達站探測資料明顯偏強，同一回波在組合反射率因子圖上偏強10-15 dBz。7月份對雷達調試后，綏化站雷達在7、8月份高溫干旱天氣背景下，晴空狀況雜波明顯偏多偏強。經與技術人員請教，告知晴空雜波過多是由于當時空氣濕度大，近地面氣層含水量較多造成的，而8月下旬出現層狀云弱降雨時，雷達上無降水回波。弱降水探測不到是由于當時大氣層結較為穩定，對流性質不明顯造成的。由于綏化站雷達探測范圍過大且距離參數不可更改，不能很好的監測系統性大風天氣。另外，項目使用的是綏化市新一代雷達試運行階段的數據資料，研究期間雷達進行過業務調試，獲得的資料樣本有限，研究內容不夠全面，需在以后的業務工作繼續探索整理。