邱雯婷,馬中元,王漢根,彭維明,張曉芳,陳 強(qiáng)
(1.江西省氣象科學(xué)研究所,南昌 330046;2.婺源縣氣象局,婺源 333200)
短時(shí)強(qiáng)降水是指短時(shí)間內(nèi)降水強(qiáng)度較大,其降雨量達(dá)到或超過(guò)20 mm/h的天氣現(xiàn)象。這一量值的規(guī)定,全國(guó)各地氣象臺(tái)站不盡相同,江西短時(shí)強(qiáng)降水是指小時(shí)雨量≥30 mm或2 h雨量≥50 mm的降水。短時(shí)強(qiáng)降水屬于強(qiáng)對(duì)流天氣的一種,是縣級(jí)基層臺(tái)站綜合業(yè)務(wù)中的預(yù)報(bào)難點(diǎn)和重點(diǎn)[1-3]。
婺源短時(shí)強(qiáng)降水每年4—11月為高發(fā)期,具有突發(fā)性強(qiáng)、來(lái)勢(shì)猛、降水時(shí)間集中、可預(yù)報(bào)的時(shí)效短等特點(diǎn)。由于降水強(qiáng)度大、時(shí)間集中和短時(shí)強(qiáng)降水常常會(huì)造成城市積澇和山體滑坡等氣象衍生災(zāi)害,嚴(yán)重影響人們生活與生產(chǎn)活動(dòng)[4,5]。因此,通過(guò)對(duì)短時(shí)強(qiáng)降水的雷達(dá)拼圖回波特征分析,找出婺源短時(shí)強(qiáng)降水的規(guī)律,對(duì)提高當(dāng)?shù)仡A(yù)報(bào)預(yù)警能力有所幫助。國(guó)內(nèi)已有很多專(zhuān)家學(xué)者從多個(gè)方面對(duì)短時(shí)強(qiáng)降水進(jìn)行了研究并取得了成果,這些研究成果為婺源短時(shí)強(qiáng)降水天氣的研究和預(yù)報(bào)預(yù)警工作提供了理論依據(jù)[6,7]。
文章中數(shù)據(jù)均來(lái)自于婺源自動(dòng)氣象站分鐘數(shù)據(jù)、氣象月報(bào)表和實(shí)時(shí)地面氣象觀測(cè)資料等原始資料。利用江西WebGIS雷達(dá)拼圖平臺(tái)CR產(chǎn)品資料,對(duì)婺源短時(shí)強(qiáng)降水雷達(dá)回波特征進(jìn)行分析,試圖加強(qiáng)對(duì)短時(shí)強(qiáng)降水的認(rèn)知,提高短時(shí)強(qiáng)降水天氣的預(yù)警預(yù)報(bào)能力。
短時(shí)強(qiáng)降水(≥30.0 mm/h)單站氣象要素資料來(lái)源于婺源國(guó)家一般氣象站,雷達(dá)拼圖資料來(lái)源于江西省氣象局內(nèi)網(wǎng)(http://10.116.32.199/)江西WebGIS雷達(dá)拼圖平臺(tái)組合反射率CR 產(chǎn)品。
婺源是短時(shí)強(qiáng)降水天氣頻發(fā)地區(qū)。文章統(tǒng)計(jì)了2005—2020年婺源國(guó)家一般氣象站短時(shí)強(qiáng)降水的情況,16 a中共出現(xiàn)32次短時(shí)強(qiáng)降水個(gè)例,32次短時(shí)強(qiáng)降水分布在16 a的27 d中。
婺源32次短時(shí)強(qiáng)降水個(gè)例中,降水量最大為61.2 mm/h(發(fā)生在2010-07-09T21:00),最小為30.1 mm/h(發(fā)生在2017-06-24T10:00)。有28次出現(xiàn)24 h(以08:00-08:00或20:00-20:00為日界)暴雨或大暴雨天氣,其中暴雨12次,大暴雨16次;24 h最大雨量為203.6 mm(發(fā)生在2010-07-09),只有4次24 h雨量在32.1 ~ 48.8 mm。
由于2015年以前沒(méi)有雷達(dá)拼圖資料,婺源2005—2020年(16 a)32次短時(shí)強(qiáng)降水中,前15次缺少雷達(dá)拼圖資料,2015年之后的17次短時(shí)強(qiáng)降水個(gè)例可以查詢(xún)到雷達(dá)拼圖資料。因此,文章根據(jù)2015—2020年雷達(dá)拼圖資料進(jìn)行分析,并將影響婺源的短時(shí)強(qiáng)降水雷達(dá)拼圖回波系統(tǒng)分為4種類(lèi)型:絮狀回波帶、回波短帶、單體回波帶和雷暴回波帶(表1)。
表1 婺源短時(shí)強(qiáng)降水雷達(dá)拼圖回波形態(tài)統(tǒng)計(jì)
17次短時(shí)強(qiáng)降水個(gè)例中,絮狀回波帶產(chǎn)生短時(shí)強(qiáng)降水次數(shù)最多,為8次;回波短帶和單體各出現(xiàn)4次;雷暴回波帶出現(xiàn)1次。
在江西WebGIS雷達(dá)拼圖平臺(tái)上,17次短時(shí)強(qiáng)降水個(gè)例分為4種類(lèi)型:絮狀回波帶、回波短帶、單體回波和雷暴回波帶。在4種短時(shí)強(qiáng)降水回波類(lèi)型中各挑選小時(shí)降水量最大的1次個(gè)例進(jìn)行分析,分別為:2020-07-08絮狀回波帶、2017-06-24回波短帶、2016-08-06單體回波和2019-04-24雷暴回波帶。
2020-07-08短時(shí)強(qiáng)降水過(guò)程中,19:00-20:00,婺源出現(xiàn)37.1 mm/h短時(shí)強(qiáng)降水天氣;20:00前,小時(shí)降水量維持在8 mm/h以下;20:00后,降水呈逐漸減弱趨勢(shì),降水量逐漸減少。
2020-07-08T17:50(圖1a),婺源處于大片的混合型絮狀回波中,CR 回波強(qiáng)度普遍在30~45 dBz左右,表現(xiàn)出層狀云與對(duì)流云相混合狀態(tài)下的回波結(jié)構(gòu);與此同時(shí),婺源西北部有一條比較窄的回波帶,回波中心強(qiáng)度達(dá)到50 dBz,朝東北方向移動(dòng),但移動(dòng)速度比較緩慢,大約在30~40 km/h;19:00(圖1b),絮狀回波帶在朝東南方向移動(dòng)過(guò)程中,帶上有45~50 dBz較強(qiáng)回波中心移近婺源城區(qū),開(kāi)始產(chǎn)生較強(qiáng)降水;20:00(圖1c),婺源回波有所減弱,但19:00-20:00影響婺源城區(qū)45~50 dBz的回波,造成婺源出現(xiàn)降雨量為37.1 mm/h的短時(shí)強(qiáng)降水天氣;21:00(圖1d),絮狀回波帶整體移出婺源區(qū)域,降水回波逐漸減弱消散。當(dāng)絮狀回波中存在較強(qiáng)回波單體、較強(qiáng)回波帶影響婺源時(shí),往往產(chǎn)生較強(qiáng)短時(shí)強(qiáng)降水。
圖1 2020-07-08江西WebGIS雷達(dá)拼圖CR回波演變:(a)17:50;(b)19:00;(c)20:00;(d)21:00
2017-06-24短時(shí)強(qiáng)降水過(guò)程中,婺源自05:00起,降水量呈逐漸增加趨勢(shì);09:00-10:00、10:00-11:00連續(xù)2 h出現(xiàn)短時(shí)強(qiáng)降水,其中09:00-10:00降水量為30.1 mm/h;10:00-11:00降水量為40.2 mm/h;11:00后,降水量逐漸減小。
2017-06-24T07:00(圖2a),婺源北部出現(xiàn)近似東—西走向的回波短帶,CR 回波強(qiáng)度在45~50 dBz,回波短帶朝東北方向移動(dòng),移動(dòng)速度約30~40 km/h;08:00(圖2b),回波短帶接近婺源城區(qū),回波強(qiáng)度保持不變;09:00(圖2c),回波短帶開(kāi)始影響婺源,帶寬縮窄,強(qiáng)度有所增強(qiáng),CR 回波強(qiáng)度在50~55 dBz,并且出現(xiàn)雷電;10:00(圖2d),回波短帶強(qiáng)中心影響婺源,CR 回波強(qiáng)度在50~55 dBz,雷電較前1 h有所增加,09:00-10:00,婺源小時(shí)降水量為30.1 mm/h;11:00(圖2e),回波短帶維持在婺源,CR 回波強(qiáng)度在50~55 dBz,婺源10:00-11:00小時(shí)降水量為40.2 mm/h;12:00(圖2f),回波短帶緩慢南壓移出婺源,CR 回波強(qiáng)度在45~50 dBz,婺源短時(shí)強(qiáng)降水結(jié)束。當(dāng)回波短帶走向與移動(dòng)方向平行影響婺源時(shí),往往會(huì)產(chǎn)生“列車(chē)效應(yīng)”,使得短時(shí)強(qiáng)降水連續(xù)產(chǎn)生。
圖2 2017-06-24江西WebGIS雷達(dá)拼圖CR回波演變:(a)07:00;(b)08:00;(c)09:00;(d)10:00;(e)11:00;(f)12:00
2016-08-06短時(shí)強(qiáng)降水過(guò)程中,婺源10:00-13:00基本無(wú)降水;14:00出現(xiàn)2.7 mm/h降水;14:00-15:00,出現(xiàn)56.1 mm/h短時(shí)強(qiáng)降水天氣;16:00有微量降水,其他時(shí)次均無(wú)降水。
2016-08-06T13:00(圖3a),婺源四周有零散的對(duì)流回波,這些單體回波是副高邊緣午后熱雷雨因不同下墊面產(chǎn)生的,單體回波朝南或西南方向移動(dòng),CR回波強(qiáng)度在45~50 dBz,局部伴有雷電;14:00(圖3b),單體回波開(kāi)始影響婺源,回波強(qiáng)度增強(qiáng)至50~55 dBz,并伴有雷電;14:00-15:00,婺源出現(xiàn)56.1 mm/h短時(shí)強(qiáng)降水天氣;15:00(圖3c),單體回波強(qiáng)度快速減弱;16:00(圖3d),單體回波基本消散。當(dāng)單體回波強(qiáng)度在50~55 dBz并且影響婺源時(shí),往往出現(xiàn)較大量級(jí)的短時(shí)強(qiáng)降水。
圖3 2016-08-06江西WebGIS雷達(dá)拼圖CR回波演變:(a)13:00;(b)14:00;(c)15:00;(d)16:00
2019-04-24短時(shí)強(qiáng)降水過(guò)程中,婺源06:00-09:00無(wú)降水;09:00-10:00開(kāi)始產(chǎn)生較強(qiáng)降水(18.4 mm/h);10:00-11:00出現(xiàn)34.0 mm/h短時(shí)強(qiáng)降水天氣;12:00-13:00出現(xiàn)零星降水;14:00之后降水結(jié)束。
2019-04-24T09:00(圖4a),婺源四周被對(duì)流回波圍繞,但未形成雷暴回波帶;10:00(圖4b),婺源周邊回波排列成東—西走向的雷暴回波帶,帶寬較窄,單體排列緊密,CR回波強(qiáng)度達(dá)到55 dBz,雷暴回波帶朝東南方向移動(dòng),移速較慢,大約在30~40 km,10:00-11:00,婺源出現(xiàn)34.0 mm/h短時(shí)強(qiáng)降水天氣;11:00(圖4c),雷暴回波帶繼續(xù)朝東南方向移動(dòng),回波帶轉(zhuǎn)為東北—西南走向,表明雷暴回波帶移速將加快;12:00(圖4d),雷暴回波帶快速移出婺源境內(nèi)。當(dāng)雷暴回波帶CR達(dá)到50~55 dBz強(qiáng)度并影響婺源時(shí),往往會(huì)帶來(lái)短時(shí)強(qiáng)降水。
圖4 2019-04-24江西WebGIS雷達(dá)拼圖CR回波演變:(a)09:00;(b)10:00;(c)11:00;(d)12:00
文章利用婺源國(guó)家一般氣象站歷史數(shù)據(jù)資料和江西WebGIS雷達(dá)拼圖平臺(tái)數(shù)據(jù)資料,采用要素分析、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和圖像對(duì)比等分析方法,對(duì)婺源2015—2020年17次短時(shí)強(qiáng)降水的雷達(dá)回波特征進(jìn)行了分析。
婺源短時(shí)強(qiáng)降水歸根結(jié)底是產(chǎn)生強(qiáng)降水的對(duì)流單體,無(wú)論是什么形態(tài)的回波系統(tǒng),都是因?qū)α鲉误w影響而產(chǎn)生強(qiáng)降水。因此,密切監(jiān)測(cè)對(duì)流單體回波的發(fā)展趨勢(shì),是做好短時(shí)強(qiáng)降水預(yù)報(bào)預(yù)警的關(guān)鍵。