吳忠市2次強(qiáng)對流冰雹天氣雷達(dá)回波特征對比分析

姬菲菲 劉沛 李金霞

摘要 ? ?為了提高吳忠市冰雹天氣的預(yù)報(bào)預(yù)警及服務(wù)能力，本文對2016年7月3日夜間及2018年6月21日2次冰雹天氣的多普勒雷達(dá)回波強(qiáng)度、徑向速度、垂直累積液態(tài)水含量、冰雹指數(shù)等雷達(dá)產(chǎn)品進(jìn)行對比分析，總結(jié)出冰雹天氣在吳忠市新一代多普勒雷達(dá)產(chǎn)品上的一些指標(biāo)：回波強(qiáng)度在55 dBZ及以上，最大達(dá)到65.5 dBZ，且強(qiáng)回波中心伸展高度較高;在雷達(dá)回波速度場可分析有逆風(fēng)區(qū)的存在;垂直累積液態(tài)水含量48.0～57.5 kg/m2，其數(shù)值出現(xiàn)持續(xù)增大或者突然增大的現(xiàn)象，可以作為冰雹預(yù)警的指標(biāo)之一;冰雹指數(shù)產(chǎn)品對冰雹預(yù)報(bào)有較好的指示作用。

關(guān)鍵詞 ? ?冰雹;雷達(dá)回波;垂直累積液態(tài)水含量;冰雹指數(shù);對比分析;寧夏吳忠

中圖分類號(hào) ? ?P458.121.2 ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 ? ?A

文章編號(hào) ? 1007-5739（2019）23-0195-01 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識(shí)碼（OSID）

吳忠市位于寧夏中部，地處寧夏平原腹地，地勢南高北低，屬中溫帶干旱、半干旱氣候地區(qū)，干旱、暴雨、冰雹、雷暴、大風(fēng)等災(zāi)害性天氣頻發(fā)。冰雹作為吳忠市災(zāi)害性天氣之一，由于其突發(fā)性和劇烈性，給全市造成了較大的經(jīng)濟(jì)損失。因冰雹等強(qiáng)對流天氣一直是天氣預(yù)報(bào)及短時(shí)臨近業(yè)務(wù)中的重點(diǎn)和難點(diǎn)，許多相關(guān)方面的專家都對此進(jìn)行過研究[1-3]。

吳忠市新一代多普勒天氣雷達(dá)自2016年6月開始業(yè)務(wù)運(yùn)行，主要對吳忠市的冰雹、雷暴大風(fēng)、暴雨等強(qiáng)對流天氣進(jìn)行監(jiān)測及預(yù)報(bào)預(yù)警。本文通過對2016年7月3日夜間及2018年6月21日2次冰雹天氣的多普勒雷達(dá)回波強(qiáng)度、徑向速度、垂直累積液態(tài)水含量、冰雹指數(shù)等雷達(dá)產(chǎn)品的對比分析，總結(jié)出冰雹天氣在吳忠市新一代多普勒雷達(dá)產(chǎn)品上的一些指標(biāo)，以期為吳忠市強(qiáng)對流天氣預(yù)報(bào)預(yù)警提供參考依據(jù)。

1 ? ?天氣實(shí)況及災(zāi)情

2016年7月3日夜間至4日7：00（簡稱“7·04”），吳忠市大部地區(qū)遭受雷雨大風(fēng)、強(qiáng)降雨、冰雹災(zāi)害性天氣。其中，同心縣東部下馬關(guān)、預(yù)旺等地遭受大風(fēng)、強(qiáng)降雨、冰雹災(zāi)害性天氣，冰雹持續(xù)20 min，直徑大約2 cm。此次強(qiáng)對流過程造成全市小麥、枸杞、玉米等農(nóng)作物受災(zāi)，鹽池大水坑、花馬池鎮(zhèn)等鄉(xiāng)鎮(zhèn)出現(xiàn)不同程度的暴雨災(zāi)害，給養(yǎng)殖業(yè)也造成了較大經(jīng)濟(jì)損失。

2018年6月21日（簡稱“6·21”），吳忠市出現(xiàn)對流性天氣過程，其中青銅峽市甘城子、同心縣下馬關(guān)白家灘村、池家峁村出現(xiàn)冰雹，最大直徑20 mm;鹽池縣馮記溝鄉(xiāng)馬兒莊村出現(xiàn)冰雹，最大直徑15 mm。此次冰雹災(zāi)害造成同心縣下馬關(guān)、鹽池縣馮記溝鄉(xiāng)農(nóng)作物經(jīng)濟(jì)受損較為嚴(yán)重。

2 ? ?雷達(dá)產(chǎn)品對比分析

2.1 ? ?回波強(qiáng)度對比分析

“7·04”過程雷達(dá)回波移動(dòng)方向由西北向東南方向移動(dòng)，見圖1（a），雷達(dá)回波首先在鹽池北部出現(xiàn)，鹽池出現(xiàn)降水。隨后，青銅峽賀蘭山沿山地帶回波逐漸增強(qiáng)并向東南移動(dòng)，21：42回波移動(dòng)至利通區(qū)南部，分散性回波單體結(jié)構(gòu)逐漸密實(shí)，形成弓形回波。隨著回波逐漸向東南方向移動(dòng)，鹽池北部回波逐漸減弱。23：00回波東移至同心開始逐漸加強(qiáng)，23：40回波強(qiáng)度達(dá)65 dBZ以上，下馬關(guān)出現(xiàn)冰雹。隨著回波繼續(xù)東移，預(yù)旺、馬高莊地區(qū)相繼出現(xiàn)冰雹及暴雨。4日2：00之后回波逐漸減弱，降水強(qiáng)度也逐漸減弱，此次過程逐漸結(jié)束。

“6·21”過程雷達(dá)回波較為分散，強(qiáng)回波形成、減弱都較迅速，見圖1（b）。3個(gè)冰雹發(fā)生地雷達(dá)回波可達(dá)60 dBZ以上，最強(qiáng)達(dá)到了65 dBZ以上。冰雹最先發(fā)生地為青銅峽賀蘭山沿山甘城子地區(qū)，回波形狀為塊狀，強(qiáng)回波中心達(dá)到65.5 dBZ，在向東南移動(dòng)過程中逐漸減弱。15：30鹽池縣馬兒莊村雷達(dá)回波逐漸增強(qiáng)，強(qiáng)回波中心伸展高度較高，出現(xiàn)冰雹概率大大增強(qiáng)。同心冰雹強(qiáng)單體回波出現(xiàn)時(shí)間與鹽池較為接近，強(qiáng)度相對較弱，但冰雹持續(xù)了約30 min。

2.2 ? ?回波速度場對比分析

張沛源等[4]認(rèn)為，逆風(fēng)區(qū)是中尺度輻散輻合共軛系統(tǒng)風(fēng)場在多普勒速度圖上的表現(xiàn)形式，反映了水平動(dòng)量垂直交換過程。分析“7·04”過程基本徑向速度圖，23：40在0.5°仰角徑向速度上，同心縣下馬關(guān)鎮(zhèn)出現(xiàn)大片負(fù)速度區(qū)包圍正速度區(qū)的區(qū)域，即存在逆風(fēng)區(qū)，其仰角越高，正速度區(qū)范圍越大。隨著回波逐漸向東南方向移動(dòng)，整個(gè)逆風(fēng)區(qū)也逐漸南移，強(qiáng)度也越強(qiáng)。

“6·21”過程中青銅峽市甘城子、同心縣下馬關(guān)白家灘村等降雹區(qū)上空有很強(qiáng)的輻合區(qū)，在13：56甘城子出現(xiàn)大片負(fù)速度區(qū)包圍正速度區(qū)的區(qū)域，14：24逆風(fēng)區(qū)逐漸南移，伴有明顯的氣旋旋轉(zhuǎn)特征。鹽池縣馮記溝鄉(xiāng)馬兒莊村在15：15出現(xiàn)大片正速度區(qū)包圍負(fù)速度區(qū)的區(qū)域，15：20逆風(fēng)區(qū)范圍增大，并伴有強(qiáng)的輻合。

2.3 ? ?垂直累積液態(tài)水含量對比分析

對“7·04”過程冰雹發(fā)生地的垂直累積液態(tài)水含量進(jìn)行分析，從3日23：00開始，同心縣垂直累積液態(tài)水含量數(shù)值逐漸增大，隨著時(shí)間推移，高值區(qū)逐漸南移，23：49垂直液態(tài)水含量為52.5 kg/m2，至23：51垂直累積液態(tài)水含量最大值達(dá)到57.5 kg/m2。從此次過程垂直累積液態(tài)水含量隨時(shí)間變化來看，其持續(xù)時(shí)間不太長，大值區(qū)范圍也較小。

在“6·21”過程中，青銅峽甘城子14：07垂直累積液態(tài)水含量達(dá)到48 kg/m2，但維持時(shí)間較短，之后數(shù)值持續(xù)降低。同心縣下馬關(guān)冰雹出現(xiàn)時(shí)間與垂直累積液態(tài)水含量最大值時(shí)間較為一致，最大達(dá)到48 kg/m2，維持時(shí)間較短。鹽池縣馮記溝鄉(xiāng)在15：20冰雹出現(xiàn)時(shí)，垂直累積液態(tài)水含量達(dá)53 kg/m2，并且維持了4個(gè)體掃時(shí)間，另外垂直累積液態(tài)水含量大值區(qū)范圍也較其他2個(gè)冰雹范圍大。

2.4 ? ?冰雹指數(shù)對比分析

冰雹指數(shù)是冰雹結(jié)構(gòu)是否產(chǎn)生冰雹的一個(gè)指標(biāo)，通過相關(guān)算法產(chǎn)生的圖像產(chǎn)品，可識(shí)別產(chǎn)生或可能產(chǎn)生冰雹的對流風(fēng)暴[5]。從“7·04”和“6·21”2次過程可以看出，冰雹指數(shù)對強(qiáng)對流天氣的預(yù)報(bào)具有一定的指示意義。“7·04”過程中甘城子和下馬關(guān)都出現(xiàn)了連續(xù)的實(shí)心的三角冰雹指數(shù)，鹽池縣馮記溝鄉(xiāng)冰雹指數(shù)持續(xù)時(shí)間最長、范圍也最廣，從14：00靈武市一直持續(xù)至15：00鹽池縣。在整個(gè)強(qiáng)回波南移過程中，冰雹指數(shù)范圍逐漸減小，強(qiáng)度有所減弱。值得注意的是，在整個(gè)強(qiáng)對流天氣過程中，出現(xiàn)冰雹指數(shù)的地區(qū)并不一定會(huì)出現(xiàn)冰雹，有些地區(qū)冰雹指數(shù)范圍過大，可能出現(xiàn)虛報(bào)。

3 ? ?結(jié)論

通過對2016年7月3日夜間以及2018年6月21日2次冰雹過程雷達(dá)產(chǎn)品的對比分析，總結(jié)了冰雹天氣雷達(dá)產(chǎn)品特征：2次過程組合反射率達(dá)到55 dBZ及以上，最大達(dá)到了65.5 dBZ，雷達(dá)回波多為分散的雷暴單體，且強(qiáng)回波中心伸展高度較高;在雷達(dá)回波速度場中可分析有逆風(fēng)區(qū)的存在，在移動(dòng)過程中轉(zhuǎn)變伴有強(qiáng)的輻合;在冰雹發(fā)生前到降雹時(shí)，垂直累積液態(tài)水含量持續(xù)增大或者出現(xiàn)突然增大的現(xiàn)象，可以作為冰雹預(yù)警的指標(biāo)之一;冰雹指數(shù)產(chǎn)品對冰雹預(yù)報(bào)有較好的指示作用，但在使用過程中存在虛報(bào)，只能作為參考。

4 ? ?參考文獻(xiàn)

[1] 孫繼松，陶祖鈺.強(qiáng)對流天氣分析與預(yù)報(bào)中的若干基本問題[J].氣象，2012，38（2）：164-173.

[2] 俞小鼎，周小剛，王秀明.雷暴與強(qiáng)對流臨近天氣預(yù)報(bào)技術(shù)進(jìn)展[J].氣象學(xué)報(bào)，2012，70（3）：311-337.

[3] 張小玲，諶蕓，張濤.對流天氣預(yù)報(bào)中的環(huán)境場條件分析[J].氣象學(xué)報(bào)，2012，70（4）：642-654.

[4] 張沛源，陳永林.多普勒速度圖上的暴雨判據(jù)研究[J].應(yīng)用氣象學(xué)報(bào)，1995，6（3）：371-374.

[5] 鄭芬，馮德花，王酈，等.文山州兩次冰雹天氣的環(huán)流背景和雷達(dá)產(chǎn)品對比分析[J].貴州氣象，2013（37）：51-55.