呼和浩特地區(qū)一次降水過(guò)程的X波段雙偏正多普勒雷達(dá)分析

賀志宇 畢力格 李靜 李漢超

摘 要 利用高分辨率的多普勒天氣雷達(dá)，結(jié)合地面實(shí)況雨量資料對(duì)2017年8月8日發(fā)生在呼和浩特地區(qū)的一次大范圍降水過(guò)程進(jìn)行分析，通過(guò)對(duì)X波段多普勒雷達(dá)資料的強(qiáng)度場(chǎng)、速度場(chǎng)、反射率因子、風(fēng)廓線等產(chǎn)品的分析，得出相應(yīng)結(jié)論，為今后過(guò)程預(yù)報(bào)提供參考。

關(guān)鍵詞 反射率因子；風(fēng)廓線

內(nèi)蒙古自治區(qū)擁有近700萬(wàn)公頃農(nóng)田耕地，人均耕地面積0.24公頃，居全國(guó)第一位。河套、土默川、西遼河平原有“谷倉(cāng)”和“塞外米糧川”之稱，呼和浩特地處內(nèi)蒙古自治區(qū)中部，不僅是內(nèi)蒙古糧食和經(jīng)濟(jì)作物的主要產(chǎn)區(qū)，也是國(guó)家農(nóng)業(yè)開發(fā)的重點(diǎn)地區(qū)，農(nóng)牧業(yè)生產(chǎn)是我市經(jīng)濟(jì)的一個(gè)重要基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)。但因其受降水少、水資源貧乏、多大風(fēng)和風(fēng)沙天氣、蒸發(fā)量大及大氣環(huán)境異常等因素影響， 干旱成為我市農(nóng)牧業(yè)生產(chǎn)的主要威脅。大面積降水對(duì)我市旱情緩解起著至關(guān)重要的作用，因此研究該地區(qū)的降水過(guò)程有著非常重要的意義。隨著近幾年多普勒天氣雷達(dá)在全國(guó)各地的普及和建設(shè)，雷達(dá)觀測(cè)數(shù)據(jù)以及由雷達(dá)數(shù)據(jù)反演出的相關(guān)產(chǎn)品不僅為臨近降水預(yù)報(bào)和災(zāi)害性天氣的預(yù)警提供了及時(shí)豐富的觀測(cè)信息，同時(shí)也為科學(xué)指揮人工增雨作業(yè)提供了更為廣泛、準(zhǔn)確的科學(xué)依據(jù)。X波段雙偏正多普勒雷達(dá)是一部采用全固態(tài)發(fā)射機(jī)和全相參體制的雙偏正多普勒天氣雷達(dá)。該雷達(dá)具備水平、垂直兩個(gè)通道的發(fā)射機(jī)和接收機(jī)，能工作在雙發(fā)雙收，單發(fā)單收等多種工作模式，同時(shí)采用脈沖壓縮和脈沖補(bǔ)盲技術(shù)具有更高的探測(cè)精度和系統(tǒng)穩(wěn)定度，是國(guó)內(nèi)比較先進(jìn)的X波段天氣雷達(dá)。

本文利用多普勒天氣雷達(dá)資料結(jié)合常規(guī)天氣圖資料對(duì)2017年8月8日10：30-17：30呼和浩特地區(qū)一次強(qiáng)降水過(guò)程的多種多普勒雷達(dá)產(chǎn)品特征進(jìn)行分析，總結(jié)，得出相應(yīng)結(jié)論，為今后災(zāi)害性天氣預(yù)報(bào)以及開展人工影響天氣提供科學(xué)依據(jù)。

1 天氣實(shí)況

2017年8月8日，呼和浩特地區(qū)自西向東出現(xiàn)了一次較強(qiáng)降水過(guò)程，此次降水過(guò)程從11：30開始，17：30結(jié)束。全市有92個(gè)雨情測(cè)站出現(xiàn)降雨，其中8個(gè)站為大雨，19個(gè)為中雨，其余為小雨，最大值出現(xiàn)在武川后店村為42.6mm，最大雨強(qiáng)為13-15時(shí)出現(xiàn)在土左白

廟子為22.8mm（見圖1）。此次降水持續(xù)了近6個(gè)小時(shí)。

2 天氣形勢(shì)分析

從08時(shí)中尺度分析圖（圖2）可以看出，呼和浩特地區(qū)受500hPa高空槽影響，低空存在明顯的風(fēng)場(chǎng)切變，同時(shí)地面存在輻合線抬升作用，從可降水量圖（圖3）上可以看出：呼和浩特地區(qū)大部可降水量達(dá)到20mm，部分地區(qū)達(dá)到了30mm。為此次降水提供了有利條件。

3 多普勒雷達(dá)回波資料分析

3.1 反射率因子、回波頂高分析

從各時(shí)段多普勒觀測(cè)到的基本反射率因子PPI和回波頂高圖像進(jìn)行分析：8月 8日12時(shí)位于雷達(dá)站（E111°49′11″，N40°51′00″）西北部，武川一帶有回波單體出現(xiàn)，回波強(qiáng)度在20dBz 左右，回波頂高在9km左右，此次回波還在向上伸展。回波逐漸向東移動(dòng)，隨著時(shí)間推移回波范圍不斷擴(kuò)大，強(qiáng)度不斷增強(qiáng)，到14時(shí)雷達(dá)回波面積明顯加大，回波強(qiáng)度達(dá)到30-35dBz ，局部可達(dá)到40dBz以上，回波頂高>10km。到15時(shí)30分雷達(dá)回波圖基本布滿整個(gè)雷達(dá)圖，25-30dBz 的回波面積分布比較均勻，回波頂高有所降低，維持在6-9km之間，此時(shí)降水比較穩(wěn)定（圖4）。

圖4 組合反射率及回波頂高變化圖

3.2 經(jīng)向速度特征分析

降水開始后，13時(shí)26分速度場(chǎng)圖上可以明顯看到零速度線出現(xiàn)了明顯的轉(zhuǎn)彎，零速度等值線S型和反S型同時(shí)存在，說(shuō)明大氣中同時(shí)存在冷暖平流，距離雷達(dá)站較近的零速度等值線整體呈S型，表明風(fēng)隨高度順轉(zhuǎn)，有暖平流。距離雷達(dá)站較遠(yuǎn)的零速度線整體呈反S型，表明風(fēng)隨高度逆轉(zhuǎn)，有冷平流。這樣雷達(dá)站上空由低到高形成了由暖到冷的溫度平流變分布，這樣的溫度平流有利于不穩(wěn)定層結(jié)的形成，為水汽的形成及維持創(chuàng)造有利條件，促使降水的發(fā)生，發(fā)展（圖6）。

3.3 垂直風(fēng)廓線特征分析

風(fēng)廓線即風(fēng)隨高度的變化曲線，它對(duì)于研究大氣中冷暖平流、切變等中尺度系統(tǒng)以及大氣邊界層內(nèi)的風(fēng)速規(guī)律有著十分重要的意義。

從風(fēng)廓線圖上可以看出，降水開始前，大氣底層維持偏西風(fēng)，隨著高度增加，風(fēng)向逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)槲鞅憋L(fēng)，風(fēng)向隨高度發(fā)生了順轉(zhuǎn)，底層大氣有暖平流，不斷的向高空輸送水汽，到5.6km高度時(shí)，風(fēng)場(chǎng)發(fā)生了明顯的切變，風(fēng)速由西北風(fēng)迅速轉(zhuǎn)變?yōu)槲髂巷L(fēng)，到6.4km時(shí)，則轉(zhuǎn)變?yōu)槠巷L(fēng)，此時(shí)風(fēng)速達(dá)到了16m/s以上，說(shuō)明高層風(fēng)向隨高度逆轉(zhuǎn)，有冷平流。這與雷達(dá)徑向速度圖特征相一致。這樣的風(fēng)場(chǎng)條件為之后的降水提供了有利條件。

4 結(jié)論

此次降水過(guò)程受500hPa高空槽影響，低空存在明顯的風(fēng)場(chǎng)切變，同時(shí)地面存在輻合線抬升作用，平均降水量達(dá)到20mm，此次降水過(guò)程雷達(dá)回波分布比較均勻，零速度等值線S型和反S型同時(shí)存在，由低到高形成了由暖到冷的溫度平流變化分布，為此次降水提供了動(dòng)力條件。

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