雷達資料在喀什地區強對流天氣過程中的應用

摘 要：喀什是強對流天氣頻繁發生地區。本文針對天氣雷達資料在喀什地區強對流天氣過程中的應用進行分析，以期為天氣預報提供參考。

關鍵詞：雷達資料;喀什地區;強對流天氣;應用

喀什地區地處新疆西南部，整個地勢由西南向東北傾斜，屬溫帶大陸性干旱氣候，四季分明，喀什沖積平原年降水量39-664mm，降水集中在夏季。喀什地區是國家級糧食生產基地，全疆玉米制種基地，棉花主產區之一。喀什么林果業種植面積也很廣泛，所產桃、杏、石榴、瓜類等質優味美。近年來隨著全球氣候變暖，喀什地區氣象災害發生頻繁，強對流天氣頻次高發，已成為喀什地區春末夏季最嚴重氣象災害，對包括農業在內的各行各業造成巨大經濟損失。本文針對天氣雷達和閃電定位資料在喀什地區強對流天氣過程中的應用進行分析，以期為天氣預報提供參考。

1 雷達資料在強對流天氣過程中的重要作用

提高強對流天氣預報準確度有兩個途徑，一是開發更高分辨率、能夠反映出中、小尺度天氣物理過程的模式;二是提供更高時空分辨率觀測信息，提供給天氣預報更好更精確初值。目前喀什地區常規地面觀測平均測站距離約近百公里，每3個小時觀測一次，高空觀測站距離大約在幾百公里，每6小時觀測一次。常規觀測資料和空間分辨率難以對強對流天氣系統發生、發展及消亡過程進行有效捕捉，因此導致災害性天氣不能夠及時有效預警預報。這成為制約氣象預警預報提高準確率的瓶頸。而先進的多普勒雷達運用于氣象業務后，能提供全天候高時空分辨率，對于大氣場結構及水汽場豐富信息分辨所需時間僅約5-10min，空間分辨率達125-1000m，提供了降水粒子強度及運動信息，在災害性天氣預警預報中發揮著積極重要作用，是提高天氣預報預警精準率的有效途徑。

2 雷達及其應用

2.1 雷達工作原理

雷達是通過電磁波來對有一定距離目標進行探測的無線電設備。雷達用于對大氣探測是利用散射，散射波對大氣中目標物性質進行檢測。大氣中空氣分子、水滴、氣溶膠粒子、冰晶等顆粒都會造成散射，而被折射指數不均勻湍流塊也能夠造成散射。因此當雷達發射出電磁波后，傳播在大氣中，遇到空氣分子、水滴等懸浮粒子，入射電子波便通過這些粒子向各個方行傳播，其中一部分向后散射波就被返回到雷達方向，被雷達天線接收到。而雷達通過對接收的后向散射電磁波延遲、振幅、相位、頻率及其偏振狀態信息，推斷出相應天氣系統。

2.2 雷達氣象方程

雷達所發出的電磁波遇到大氣中云雨粒子時，所散射出特殊電磁波后退部分被雷達天線接收到，這就是雷達回波。雷達回波強度取決于云雨粒子物理特性，以及雷達回波離開雷達距離，通過氣象方程，判斷云雨物理狀況。

3 強對流天氣過程雷達回波特征及災害性天氣預報

3.1 根據雷達回波特征判斷天氣

根據雷達回波對降水性質分析，層狀云降水回波不會出現災害性天氣，而對流云常會造成雷暴、大風、冰雹及局部強降水天氣現象，而混合性的降水回波常造成暴雨或者大暴雨。對雷達回波進一步發展趨勢分析，是為了更準確做好氣象預報。回波總體上可劃分為初生、發展及消散階段，但回波總體生消和單體生消實質概念不一樣，假如在一條帶狀回波中，可能同時會存在單體初生、發展或消散階段。

3.2 根據雷達回波的結構來判斷天氣

對雷達回波三維空間結構進行掌握，回波從整個畫面形態上可分為片狀、帶狀、平行短帶、人字形及渦旋狀等。而通過局部形態可以把回波分為鉤狀、弓狀等。從RHI或資料上看它的垂直結構特征，如各種強度回波頂高、強度垂直梯度及分布特征等。

3.3 根據雷達回波特征來判斷影響本地的天氣系統

根據雷達回波特征、天氣圖以及衛星云圖，來判斷雷達觀測到的雷波是由于哪種天氣系統所造成。如冷鋒、靜止鋒、氣旋、高空槽線、切變線、副高邊緣等。根據雷達回波的特征來對當前站所處天氣系統上有哪種中尺度系統進行分析，判斷將會出現哪種災害性天氣。

3.4 災害性天氣預報

預報所運用的方法是外推法，并且所得的預報結果還需預報員根據所積累的天氣經驗做出最后的預報結論。因此在對回波移動速度和方向分析時，需要分區來對待。對天氣進行預報時，需重點考慮到雷達回波分裂及合并，雖然有時候看上去是兩條，但在移動的過程中難免會出現匯合現象，從而產生強對流性天氣，容易造成天氣預報的不準確性。因此，需要預報人員常常總結，并積累經驗。

4 雷達資料在天氣預報中的應用及發展策略

（1）臨近天氣預報主要指0-3個小時內天氣預報，而災害性天氣預警通常是0-1小時內。雷達資料是制作臨近天氣預報及發布災害性天氣預警預報信息主要依據。為了能夠充分發揮雷達資料在強對流天氣過程中應用潛力，隨著模式分辨率不斷提高，資料同化技術進步，以及計算機技術進一步發展，在中尺度模式中同化雷達資料顯得更為迫切。我國氣象部門雖然已取得了一定成績，但相較歐美等先進國家仍具有一定差距，這就要求相關技術人員不斷對雷達信號處理系統研究與探析，實現雷達資料能更優質提供給氣象監測更精確數據。

（2）喀什是氣象災害多發地區，強對流性天氣突發性強，造成的災害后果嚴重，對于農林牧業、工業、交通、國防等各行各業健康、有序發展、安全保障帶來極大威脅。因此氣象部門要不斷加強自身業務水平提高，豐富工作人員經驗，使雷達資料能充分發揮其對臨近天氣及災害性天氣預警預報能力，使社會民眾有充分時間做好災前準備工作，使強對流天氣所造成經濟等損失降到最低程度。

（3）氣象部門要加大人工影響天氣作業投入力度，設置防雹作業點時要綜合考慮，在冰雹云主要路徑前沿重點防御，上游地區和重點作物區設立流動作業點，力爭全覆蓋式作業模式，使強對流天氣冰雹災害所造成損失降到最低。

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作者簡介：佐熱克孜·賽依丁（1976-），女，維吾爾族，新疆喀什人，本科，助理工程師，研究方向：大氣物理與大氣環境。