風廓線雷達資料在江蘇特大暴雨中的應用

王易　王嘯華　姜麟

【摘 要】本文主要利用江蘇風廓線雷達資料和常規氣象資料，對2012年8月10日響水特大暴雨進行了分析，著重研究了風廓線風場資料在短時強降水臨近預報中的應用。通過風廓線雷達資料的分析發現，風廓線產品能很好的反應降水系統的演變趨勢，同時近地層風速的增強和風向的轉變與強降水出現的時間有著很好的對應關系，而近地層風向發生轉變的時刻早于降水的開始時刻，對于短時臨近預警有著很好的指示作用。

【關鍵詞】風廓線雷達；暴雨；低空急流

0 引言

強對流天氣常常導致嚴重的災害，雷暴、暴雨、大風、龍卷、冰雹等都與這種系統有關。其特點是空間尺度小、生命史短、突發性強、發展演變迅速、破壞力大。江蘇是遭受強對流較嚴重的省份，每年因強對流造成的生命財產損失相當嚴重。為了更好的提高氣象服務質量，做好防災、減災工作，必須不斷采用新的探測手段，風廓線雷達作為一種先進的探測設備正是滿足了這一需求。風廓線雷達能夠幫助我們揭示出尺度小、生命史短的中小尺度系統連續的變化過程，因此在局地暴雨、冰雹等夏季強對流天氣預報中的應用越來越受到人們的重視，通過分析強對流過程前后風廓線資料的演變特點，對提高短時臨近預報預警水平有直接意義，為研究中小尺度系統與強對流的關系提供有力的工具。

近年來，風廓線雷達資料在暴雨、冰雹等天氣過程研究中有著廣泛的應用。劉淑媛等[1]利用風廓線雷達資料分析了低空急流的脈動與暴雨關系，表明風廓線對強降水的出現有一定的預示性。古紅萍[2]等利用風廓線雷達資料分析了北京一次強降水天氣過程，發現切變線低渦是產生此次暴雨天氣的主要中尺度系統。周志敏等[3]利用湖北省咸寧市黑山觀測站風廓線雷達資料對該市2010年4月12日降雹過程的水平風和垂直速度進行了分析。董保舉等[4]發現風廓線雷達產品能清楚的反映降水的開始、結束以及降水的強度。季崇萍等[5]利用風廓線資料對北京局地暴雨進行了分析，表明低空和超低空急流的發展對降水的發生有較好的指示意義。本文利用江蘇風廓線雷達資料，分析了2012年8月10日響水特大暴雨過程，得出了一些有意義的結論，對提高短時天氣預報和強對流天氣臨近預警預報有著非常重要的作用。

1 暴雨過程分析

1.1 天氣實況概述

受臺風“海葵”影響，2012年8月10日我省出現區域性暴雨到大暴雨，局部特大暴雨天氣，降水主要集中在我省東北部地區。從10日05時-11日05時我省自動站降水分布來看，全省1496個自動站中，有64個站降水超過100毫米，有10個站降水超過250毫米，達到特大暴雨，其中24小時最大降水出現在響水，達到511.1毫米，最大雨強出現在10日07時-08時的灌云，達到124.3毫米/小時。此次臺風“海葵”對我省影響時間之長為近22年來罕見，過程雨量之大也為近年來少見。8月10日灌云、響水、連云港、漣水等4個站小時降水量超歷史極值。

1.2 天氣形勢分析

臺風“海葵”于8日3時20分在浙江省象山縣鶴浦鎮沿海登陸，登陸后向西北方向移動，8日20時前后進入安徽寧國，并減弱為熱帶風暴，9日12時減弱為熱帶低壓。從8月10日天氣圖上可以看到（圖1a），8月10日08時，500hPa在東北有槽東移，槽后冷空氣隨東北冷渦底部和大陸高壓前的東北風滲透到山東半島至江蘇淮北地區一帶，射陽站24小時變溫為-4℃；副高主體位于海上，副高588線穩定少動；在四川以北地區有一大陸高壓穩定維持，熱帶低壓“海葵”中心位于安徽南部，受西部大陸高壓的阻擋，在安徽境內回旋少動；從地面圖上可以看出（圖1b），低壓倒槽從安徽東南部伸展到本省東北部地區。

2 風廓線分析

為了使風切變的表現形式類似于天氣圖上的形式（如鋒面過境），將風場的高度-時間剖面圖的時間軸取為自右向左逐時增加。從10日03時-15時（北京時，下同）連云港的風廓線圖可以看出（圖2），03時開始，在近地層為明顯的東北風，但風速較弱，300m-3km為一致的東南氣流。從04時30分開始，近地層已由偏東風轉為東北風，且0-300m風向已轉為一致東北風，說明已有冷空氣入侵并開始向上伸展，地面倒槽開始通過測站。05時開始，近地層風速突然增大，從10m/s增大到14m/s，此時降水開始增大；05時30分，300m處東北風達到了20m/s，06時0-300m的東北風都達到了20m/s，此時連云港出現短時強降水天氣，05時-06時1小時降水量達到82.8毫米。06時-07時，1.5km以下風速仍然維持較強的東北風，風速達到了16m/s，此時風速比05時-06時的風速小，1小時降水量也比上一時次小，但也達到59.1mm。從上可以看出，300m以下風速的突然增大是判斷強降水開始的標志，而地面冷空氣開始入侵的時間（04時30分）比強降水開始的時間提前30分鐘，這對短時監測預警有著重要的指示作用。

07時開始近地層風速迅速減小，08時已減弱到8m/s，同時1.5km以下也從東北風轉為東風，這時從圖6a可以看出，連云港站降水迅速減弱，07時-08時1小時降水僅有4.3毫米。從地面向上伸展的冷空氣在07時已達到5.5km的高度，08時3km左右偏北風已增大到20m/s，之后在3km-4.5km高度層維持20m/s的風速，說明從07時開始中層已有很強的冷空氣勢力侵入，東北冷渦底部和地面高壓前部的東北風開始影響該區域，此時灌云開始出現強降水。之后偏北風從5.5km高度逐漸下降，到14時偏北大風已下落到1.5-3.0km，但風速仍然維持在20m/s左右，而3km以上轉為弱的東南風場，表明冷空氣厚度逐漸變薄，對該區域的影響已逐漸減弱，強降水結束。

3 結論

本文通過分析2012年8月10日響水特大暴雨的風廓線雷達風場資料，得到了以下結論：

（1）風廓線雷達資料可以清楚的展示風場的垂直結構和變化特點，直觀的反映出暴雨過程中的風場變化特征，可為短時天氣預報提供一種重要依據。

（2）從整個降水過程中可以看出，近地層風向的逐漸轉變，表明了冷空氣侵入的時間與發展趨勢，同時也能看出地面倒槽系統經過測站的時間及對降水的影響。

（3）近地層風速的突然增大和風向的突然轉變與強降水出現的時間有著較好的對應關系，可作為判斷強降水發生的指標。

（4）近地層風向發生轉變的時刻提前于降水的開始時刻，對于短時臨近預警有著很好的指示作用。

以上結論只是在一次個例中得出，還有許多不足，為了能得到具有普遍適用的指標，還需要大量的個例樣本進行分析研究。

【參考文獻】

[1]劉淑媛，鄭永光，陶祖鈺.利用風廓線雷達資料分析低空急流的脈動與暴雨關系.熱帶氣象學報，2003，19（3）：285-290.

[2]古紅萍，馬慶舒，王迎春等.邊界層風廓線雷達資料在北京夏季強降水天氣分析中的應用.氣象科技，2008，36（3）：300-304.

[3]周志敏，萬蓉，崔春光，等.風廓線雷達資料在一次冰雹過程分析中的應用.暴雨災害，2010，29（3）：251-256.

[4]董保舉，劉勁松，高月忠.基于風廓線雷達資料的暴雨天氣過程分析.氣象科技，2009，37（4）：411-414.

[5]季崇萍，付宗鈺，吳慶梅，張代萍.風廓線雷達資料在局地暴雨臨近預報中的應用.中國氣象學會2005年年會論文集，2005.