新余市渝水區雷暴大風雷達拼圖回波特征分析

王愛紅，馬中元，陳鮑發，李歡歡，袁 春

(1.江西省氣象科學研究所，南昌 330046；2.新余市氣象局，新余 338000；3.渝水區氣象局，新余 338000；4.景德鎮市氣象局，景德鎮 333000)

0 引言

雷暴大風屬于強對流天氣，常造成較大范圍的風災，給社會活動、人們生活和工農業生產等帶來影響。因此，如何識別和快速預警雷暴大風的產生已經成為預報業務中的重要研究課題。

國內學者對雷暴大風天氣進行了大量深入研究，例如：俞小鼎[1，2]等應用多普勒天氣雷達的原理，對雷暴大風的形成、識別和預報原理進行了深入研究，指出雷暴大風的產生是雷暴云中下擊暴流的產物。另有研究指出，江西對流風暴的觸發系統有冷鋒、靜止鋒、850 hPa切變線、850 hPa能量鋒、中尺度對流云團、中尺度地形輻合線、雷暴冷堆、冷出流邊界和局地鋒區[3]；外來颮線在云圖上有中尺度對流云團、狹窄積云線和冷出流邊界[4]；“弓”形回波結構有雷暴出流邊界、速度圖上的風速大值區等對大風的預警有明顯的預示作用[5]；在“弓”形回波頂點處有強的速度輻合，颮線內部后側為1個傾斜向下的冷空氣入流區[6]；中氣旋發展深厚且強盛，最大垂直渦度在1.0×10-2s-1以上[7]；超級單體低層反射率因子呈現明顯“V”形缺口，反射率因子垂直剖面呈現典型的有界弱回波區，回波懸垂和回波墻，相應的中高層徑向速度呈現出1個強中氣旋，旋轉速度達29 m/s，中氣旋的發展和維持使得超級單體發展和維持[8]；超級單體風暴過程出現了中氣旋、有界弱回波區及懸垂回波等典型特征，垂直累積液態含水量(VIL)在降雹前出現了躍增，且躍增時間提前10～15 min[9]；強回波中心強度(70 dBZ)可作為預警大冰雹的預警指標[10]；颮線后部存在的中尺度雷暴高壓和超強冷池，造成了強冷池密度流，利于產生大風[11]；大風位于“弓”形颮線回波的凸起部位，負速度中心值逐漸增大至大于27 m/s且逐漸靠近雷達站預示大風天氣的出現[12，13]。這些研究成果，為新余市渝水區雷暴大風天氣的研究提供了理論依據。

文章使用2017—2021年新余市渝水區自動氣象站的資料、江西WebGIS雷達拼圖組合反射率CR產品等資料，對70個大風個例進行分析，通過分析得出影響新余市渝水區雷暴大風天氣的雷達拼圖回波特征，從而提高監測預警新余市渝水區雷暴大風天氣的能力。

1 資料來源與實況

1.1 資料來源

大風資料來源于新余市渝水區自動氣象站，雷達拼圖資料來源于江西WebGIS雷達拼圖組合反射率CR產品，雷暴大風標準是風速≥17.0 m/s并伴有強回波系統。文章涉及的地圖邊界均是基于國家測繪地理信息局標準地圖服務網站下載的審圖號為GS(2017)3320號的標準地圖制作。文章使用北京時間。

1.2 雷暴大風實況

2017—2021年，新余市渝水區共統計出大風天氣70次，其中有28次由孤立強單體回波系統造成，主要發生在7—8月；14次由回波帶上強單體回波或超級單體回波系統造成；7次由孤立超級單體回波系統造成；2次由颮線“弓”狀回波帶造成；共計51次。有18次大風出現在弱回波(層狀云降水)或無回波(晴空區)情況下，屬于冷空氣大風或西南急流脈動造成的西南大風天氣。有1次大風天氣缺少雷達回波資料確認。

經統計，新余市渝水區雷暴大風主要分布在每年的5月和7—8月，形成兩個小高峰(表1)。在24 h內，雷暴大風主要受到午后太陽輻射地面增溫影響，分布在14：00—19：00(表2)，該時段聚集了88.2%雷暴大風天氣。

表1 2017—2021年新余市榆水區雷暴大風月變化統計

表2 2017—2021年新余市榆水區雷暴大風日變化統計

2 雷達拼圖回波特征

2.1 孤立強單體回波特征

圖1為新余市渝水區雷暴大風孤立強單體回波，黑色曲線圈出的地區為新余市邊界?？梢钥吹?，孤立強單體回波多出現在新余市西部和北部，表現為1個或多個局地對流單體回波，零散分布在新余市周圍。強單體之間界線分明，并有一定距離，中心強度達50～60 dBZ。有的孤立強單體回波中心出現60 dBZ強回波點(圖1a、圖1c、圖1d、圖1e)，但強面積很小，呈點狀。其他強單體回波CR強度在50～55 dBZ(圖1b、圖1f)。多數孤立強單體回波都有云砧形成的“前伸”弱回波結構(35 dBZ以下的弱回波)。孤立強單體回波均出現≥17.2 m/s的雷暴大風天氣。

2.2 超級單體回波特征

超級單體回波強度更強，強回波面積更大。2017-05-11T14：40(圖2a)，江西西北部有多個對流單體，有的發展成超級單體，如在新余西部的超級單體，60 dBZ以上的強回波面積大，其中大多數為65 dBZ以上的紫色回波，最強中心強度達70～75 dBZ。超級單體呈橢圓形，由西南向東北伸展，東北方向有前伸回波形成。超級單體南側有明顯強回波梯度，其中60 dBZ強回波已移至新余市區上空，受其影響，新余市區、湖澤鎮、觀巢鎮、河下鎮出現冰雹和雷暴大風(24.9 m/s)等天氣。

2018-04-03T14：40(圖2b)，江西西部多為晴空區，在新余南部有一個孤立超級單體，中心回波強度達60～65 dBZ，回波南側、東南側有明顯的強回波梯度，超級單體近似圓形，由西向東伸展，并在東部形成15～35 dBZ前伸回波。與圖2(a)相比，沒有強度超過65 dBZ以上的強回波核，60～65 dBZ面積偏小，出現雷暴大風(20.9 m/s)天氣，但未記錄到冰雹。

2021-05-10T16：10(圖2c)，江西西部、北部有多個強對流回波發展，其中在新余東南部有1個超級單體，60～65 dBZ的強回波面積大，幾乎覆蓋了新余市東南部，并在其中有較大面積的65～70 dBZ的強回波核。60～65 dBZ的強回波呈橢圓形，并在其北部、西北部有明顯的強回波梯度，受其影響，羅坊、姚圩、鵠山出現冰雹，并伴有雷暴大風(23.4 m/s)等天氣。

2021-05-14T15：20(圖2d)，江西西北部有多個對流回波單體呈西北—東南走向分布，其中新余中部超級單體，中心強度達60～65 dBZ，且60～65 dBZ的強回波面積較大，在超級單體的西北部有明顯的強回波梯度，受其影響，操場、高崗、水北、良山、珠珊出現冰雹，并伴有雷暴大風(24.2 m/s)等天氣。

由此可見，與孤立強單體相比，超級單體回波強度更強，強回波中心強度達60～65 dBZ或以上；強回波面積也更大，60～65 dBZ的強回波覆蓋新余市一定的面積，有的伴有70 dBZ的強回波核。超級單體一般伴有冰雹和雷暴大風。從雷暴大風的強度看，與孤立強單體相比，超級單體的雷暴大風強度總體上更強。

2.3 回波帶上強單體和超級單體回波特征

回波帶上強單體2018-08-11T13：40(圖3a)，在新余市附近有強對流回波活動，強對流單體合并，在新余市北部形成東西走向短帶，短帶回波強度多達50～55 dBZ，且結構密實，有的達55～60 dBZ，但范圍很小。受其影響，回波帶上出現雷暴大風(24.9 m/s)，并沒有出現冰雹。

回波帶上強單體2020-07-04T13：40(圖3b)，對流回波仍出現在新余市附近，其中在新余市南部、東南部多個對流單體排列成東西走向短帶回波，短帶在新余市區西南方向的回波強度達60～65 dBZ，但沒有出現65 dBZ以上的更強回波。受其影響，回波帶上出現雷暴大風(20.9 m/s)，并沒有出現冰雹。

回波帶上超級單體2019-03-21T06：30(圖3c)，在江西北部有1個東北—西南向強回波帶，強回波帶后部有大范圍35～40 dBZ及以下強度的層狀云回波。強回波帶由45 dBZ以上強回波構成，有2個強回波中心，略向東南方向凸起，中心強度達60 dBZ或以上，其中西南方向的強回波中心位于上高市南部至新余市西北部，強回波中心強度達65～70 dBZ，且60～70 dBZ強回波面積大，并在新余與上高交界處形成明顯的強回波梯度。受其影響，歐里、觀巢、雙林鎮出現冰雹，并伴有雷暴大風(23.4 m/s)。

回波帶上超級單體2020-03-22T11：10(圖3d)，從樟樹南部經新余中北部至宜春市有1個東西向帶狀強回波，強回波帶北部為大范圍35～40 dBZ及以下層狀云降水回波。強回波帶在新余境內的回波中心強度達65 dBZ以上，且60～65 dBZ強回波面積大，覆蓋了新余中部的大部分地區，并在回波帶偏南方向有明顯的強回波梯度。受其影響，洋江、雙林、歐里、下村、馬洪等地出現冰雹，并伴有雷暴大風(20.3 m/s)。

由此可見，帶上強單體、帶上超級單體、強回波短帶也會導致雷暴大風天氣，其回波強度多達55～60 dBZ或以上，結構密實，并在移動的一側有明顯的強回波梯度；回波帶上超級單體當60～65 dBZ強回波面積足夠大時，還可能伴有明顯的冰雹。

2.4 颮線弓狀回波帶特征

颮線弓狀回波帶是造成雷暴大風的重要回波形態，2018-03-04T14：40(圖4a)，西北—東南走向的弓狀回波帶以60～70 km/h向東北方向快速移動，新余西南部位于弓形強回波帶上，回波強度達50～55 dBZ，造成新余市31.4 m/s雷暴大風。

2020-05-05T03：20(圖4b)，有1個東北—西南走向的弓狀颮線，向東南方向以60～70 km/h迅速移動，新余市正位于弓狀回波的“頭”部，回波強度50～55 dBZ，造成新余市24.9 m/s雷暴大風。

圖4 新余市渝水區雷暴大風颮線弓狀回波特征(a)2018-03-04T14：00；(b)2020-05-05T03：20

由此可見，快速移動的颮線弓狀回波帶易造成雷暴大風，特別是弓狀回波的“頭”部，此時回波中心強度達50～55 dBZ或以上，最強的雷暴大風多發生在此類颮線中。

3 結束語

文章使用2017—2021年新余市自動氣象站的雷暴大風資料，從雷達回波形態進行了分類討論，從討論結果可以看到，雷暴大風多由孤立的強單體造成，此時往往地面受熱不均，當強回波單體強度發展至50 dBZ以上時，就可能出現雷暴大風。但有的回波單體、帶狀回波強度達50 dBZ以上時僅出現強降水，并沒有大風出現，給大風預警帶來困難。從經驗來看，如實況已出現雷暴大風的強回波移近，或地面增溫明顯時，50 dBZ以上強回波發展時要警惕大風產生。同時，大風與溫度直減率大、對流層中高層(700～400 hPa)有明顯干層、700 hPa和400 hPa平均風較大等環境場特征有關，實際業務中要綜合考慮。