銅仁市兩次雷雨大風(fēng)天氣的多普勒雷達(dá)資料對(duì)比分析

舒奕菲，吳雪亞，張惠珠

(1銅仁市氣象局，貴州 銅仁 554300；2江口縣氣象局，貴州 江口 554400；3松桃縣氣象局，貴州 松桃 554100)

0 引言

銅仁市地處貴州省東北部，西北高，東南低，地形較為復(fù)雜，強(qiáng)對(duì)流天氣時(shí)有發(fā)生，常常給人民群眾生命財(cái)產(chǎn)安全造成威脅。近年來(lái)，銅仁市主要針對(duì)暴雨、冰雹等災(zāi)害性天氣過(guò)程進(jìn)行分析研究，少有關(guān)于雷雨大風(fēng)天氣，而雷雨大風(fēng)天氣又具有局地性、突發(fā)性、破壞力強(qiáng)等特點(diǎn)，目前仍是預(yù)報(bào)中的重點(diǎn)和難點(diǎn)之一[1]，主要依靠短時(shí)臨近的監(jiān)測(cè)預(yù)警對(duì)公眾進(jìn)行氣象服務(wù)。因此本文利用銅仁市國(guó)家站常規(guī)氣象觀測(cè)資料、閃電定位儀資料及新一代多普勒天氣雷達(dá)的雷達(dá)產(chǎn)品資料對(duì)2018年5月17日、8月6日兩次雷雨大風(fēng)天氣過(guò)程進(jìn)行分析比較，對(duì)做好該地區(qū)雷雨大風(fēng)天氣過(guò)程的臨近預(yù)報(bào)預(yù)警工作和防災(zāi)減災(zāi)公眾氣象服務(wù)具有一定意義[2]。

1 過(guò)程概況

統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，在2013年1月1日至2019年12月31日期間，2018年雷雨大風(fēng)天氣發(fā)生頻次最高，有較多的可用樣本可以選取。因此，為了更好地進(jìn)行對(duì)比分析，選取了2018年的5月17日和8月6日兩次德江縣城都出現(xiàn)了雷雨大風(fēng)天氣的過(guò)程進(jìn)行對(duì)比。

2018年5月17日(后簡(jiǎn)稱“5.17”過(guò)程)19時(shí)左右，銅仁市德江縣、沿河縣、思南縣、松桃縣、江口縣、印江縣先后出現(xiàn)雷雨大風(fēng)天氣，最大的極大風(fēng)速出現(xiàn)在德江長(zhǎng)豐，為28.5 m/s，德江縣城區(qū)19時(shí)05分開(kāi)始出現(xiàn)大風(fēng)，極大風(fēng)速為24.9 m/s，過(guò)程持續(xù)半小時(shí)左右。根據(jù)氣象災(zāi)害管理系統(tǒng)的災(zāi)情上報(bào)信息，此次大風(fēng)過(guò)程導(dǎo)致德江縣10074人受災(zāi)，轉(zhuǎn)移安置158人，農(nóng)作物受災(zāi)222.13公頃，嚴(yán)重?fù)p壞房屋43間，倒塌房屋12間，一般損害房屋113間，直接經(jīng)濟(jì)損失344.15萬(wàn)元。

2018年8月6日(后簡(jiǎn)稱“8.6”過(guò)程)16時(shí)20分左右，銅仁市僅德江縣出現(xiàn)雷雨大風(fēng)天氣，最大的極大風(fēng)速出現(xiàn)在德江縣城區(qū)，為19.4 m/s。

2 氣象要素特征

“5.17”與“8.6”兩次雷雨大風(fēng)天氣過(guò)程相比，“5.17”過(guò)程的對(duì)流天氣強(qiáng)度強(qiáng)，影響范圍大，而“8.6”過(guò)程影響范圍小，強(qiáng)度相對(duì)較弱，為更好地對(duì)兩次過(guò)程進(jìn)行對(duì)比，以德江縣城國(guó)家站為例，對(duì)氣象要素的變化情況進(jìn)行分析。

“5.17”過(guò)程(表1)：風(fēng)向由東南風(fēng)轉(zhuǎn)成東北風(fēng)再轉(zhuǎn)為西北風(fēng)；溫度明顯大幅下降；氣壓緩慢降低，大風(fēng)后又回升；濕度急劇增加，最后達(dá)到100%?！?.6”過(guò)程(表2)：風(fēng)向先由西北風(fēng)轉(zhuǎn)為東北風(fēng)再轉(zhuǎn)東南風(fēng)；溫度驟減；氣壓風(fēng)前小幅下降，風(fēng)后略微回升；濕度明顯增大，增至99%。

表1 “5.17”過(guò)程氣象要素Tab.1 Meteorological elements of the thunderstorm on May 17

表2 “8.6”過(guò)程氣象要素Tab.2 Meteorological elements of the thunderstorm on August 6

3 多普勒天氣雷達(dá)資料對(duì)比分析

3.1 基本反射率因子(Z)

在研究雷雨大風(fēng)天氣時(shí)，反射率因子是一個(gè)很好的標(biāo)志[3]。分析“5.17”過(guò)程的雷達(dá)回波發(fā)現(xiàn)，過(guò)程當(dāng)天在銅仁市的上游地區(qū)遵義市范圍內(nèi)已有強(qiáng)回波形成，在逐漸移向銅仁西部過(guò)程中維持，進(jìn)入后不斷發(fā)展，并連接形成帶狀回波，同時(shí)前部有局地回波不斷形成和消散，在回波移動(dòng)過(guò)程中，所經(jīng)之地均有大風(fēng)出現(xiàn)。而“8.6”過(guò)程是由本地形成的局地塊狀回波造成的雷雨大風(fēng)天氣，發(fā)生范圍更為局地，但相同的是兩次大風(fēng)均發(fā)生在強(qiáng)回波過(guò)境前。

“5.17”過(guò)程當(dāng)天18時(shí)30分左右，強(qiáng)回波逐漸由西北部進(jìn)入銅仁德江，向東偏北方向移動(dòng)且不斷生成發(fā)展，移動(dòng)過(guò)程中銅仁市自西向東出現(xiàn)雷雨大風(fēng)天氣，最大反射率因子強(qiáng)度在45 dbz以上。在19時(shí)左右，回波開(kāi)始影響德江縣城，最大反射率因子強(qiáng)度達(dá)到56.5 dbz，回波頂高達(dá)8 km以上，強(qiáng)回波中心超過(guò)4 km，隨后回波不斷移動(dòng)增強(qiáng)，最大反射率因子強(qiáng)度達(dá)到61 dbz，19時(shí)05分，德江縣城開(kāi)始出現(xiàn)大風(fēng)，持續(xù)半小時(shí)左右。21時(shí)左右逐漸移出德江縣境內(nèi)，帶狀回波形態(tài)逐漸分散，繼續(xù)向東北方向移動(dòng)，影響我市下游地區(qū)，同時(shí)移動(dòng)方向有局地回波生成發(fā)展，并不斷出現(xiàn)大風(fēng)天氣。

“8.6”過(guò)程當(dāng)天13時(shí)左右我市境內(nèi)開(kāi)始不斷有局地的回波生成，16時(shí)23分德江縣城出現(xiàn)雷雨大風(fēng)天氣，極大風(fēng)速達(dá)到19.4 m/s。分析雷達(dá)回波發(fā)現(xiàn)，15時(shí)30分在德江縣城附近開(kāi)始有回波生成，并不斷發(fā)展加強(qiáng)，大風(fēng)發(fā)生前一個(gè)體掃，回波圖顯示德江縣城附近反射率因子強(qiáng)度最大為56.5 dbz，回波頂高超過(guò)8 km，強(qiáng)回波中心在4 km以上，之后回波不斷增強(qiáng)，下一體掃達(dá)到58 dbz左右。

3.2 風(fēng)廓線(VWP)

分析“5.17”過(guò)程的風(fēng)廓線顯示發(fā)現(xiàn)(圖1)，在大風(fēng)發(fā)生前幾小時(shí)，風(fēng)向較為雜亂，無(wú)明顯同一來(lái)向，但隨著臨近大風(fēng)時(shí)刻，風(fēng)向逐漸穩(wěn)定，觀察大風(fēng)發(fā)生前幾個(gè)體掃，在1.2 km以下風(fēng)向較為雜亂，而在1.2 km以上以吹南風(fēng)為主，風(fēng)向出現(xiàn)較明顯順轉(zhuǎn)，同時(shí)越接近大風(fēng)發(fā)生時(shí)刻，“ND”層越低，在大風(fēng)發(fā)生前一個(gè)體掃降至4.2 km?！?.6”過(guò)程的風(fēng)廓線顯示中，1.5 km以下風(fēng)向雜亂，1.5 km以上吹東南風(fēng)，大風(fēng)發(fā)生前風(fēng)向有略微的偏轉(zhuǎn)，但無(wú)明顯的順逆之分，“ND”層在前幾個(gè)體掃一直維持在9 km以上，而大風(fēng)發(fā)生前一體掃“ND”層降至3.9 km。

圖1 風(fēng)廓線顯示Fig.1 Wind profiles

3.3 垂直累積液態(tài)水含量(VIL)

在分析“5.17”和“8.6”過(guò)程時(shí)發(fā)現(xiàn)，雷雨大風(fēng)發(fā)生前后垂直累積液態(tài)水含量有明顯的變化特征，在雷雨大風(fēng)天氣發(fā)生前的3～4個(gè)體掃，垂直液態(tài)水含量會(huì)有明顯的增加，到達(dá)一個(gè)峰值，而在大風(fēng)過(guò)境后的下一個(gè)體掃垂直液態(tài)水含量又會(huì)逐步下降，兩次過(guò)程的垂直液態(tài)水含量均有這個(gè)特征。

如圖2所示，“5.17”過(guò)程德江從19時(shí)05分開(kāi)始出現(xiàn)雷雨大風(fēng)天氣，19時(shí)30分左右結(jié)束，垂直液態(tài)水含量在大風(fēng)發(fā)生前幾個(gè)體掃明顯開(kāi)始增加，并且一直持續(xù)直至大風(fēng)過(guò)程結(jié)束，垂直液態(tài)水含量從5 kg/m2增至30 kg/m2，有明顯的變化特征。

圖2 “5.17”過(guò)程的垂直液態(tài)水含量Fig.2 Vertical liquid water content during the thunderstorm on May 17

同樣如圖3所示，“8.6”過(guò)程的德江縣城垂直液態(tài)水含量在大風(fēng)發(fā)生前幾個(gè)體掃開(kāi)始增加，從5 kg/m2增至20 kg/m2左右，在大風(fēng)結(jié)束后又逐漸回落，但是此次過(guò)程的垂直液態(tài)水含量沒(méi)有“5.17”過(guò)程高。對(duì)兩次過(guò)程分析可見(jiàn)，垂直液態(tài)水含量在雷雨大風(fēng)出現(xiàn)前的變化特征對(duì)其預(yù)警有較好的指示作用，可供預(yù)警參考。

圖3 “8.6”過(guò)程的垂直液態(tài)水含量Fig.3 Vertical liquid water content during the thunderstorm on August 6

4 結(jié)論

通過(guò)對(duì)2018年兩次雷雨大風(fēng)天氣過(guò)程的基本氣象要素和雷達(dá)資料分析發(fā)現(xiàn)，在雷雨大風(fēng)天氣發(fā)生前有如下特征：

1)兩次雷雨大風(fēng)過(guò)程的氣象要素均有顯著的變化特征。a)風(fēng)向突變，有較大的偏轉(zhuǎn)，在過(guò)程發(fā)生的前一個(gè)小時(shí)風(fēng)向至少發(fā)生幾十度的變化；b)氣溫驟減，前后溫差可達(dá)10 ℃以上；c)濕度急增，直至增至100%；d)氣壓在風(fēng)前小幅下降，風(fēng)后又逐漸回升。

2)兩次過(guò)程的回波強(qiáng)度強(qiáng)，反射率因子強(qiáng)度超過(guò)50 dbz，回波頂高超過(guò)8 km，強(qiáng)中心高度伸展至4 km以上。分析發(fā)現(xiàn)兩次大風(fēng)都發(fā)生在強(qiáng)回波過(guò)境前，“5.17”的回波范圍廣，后期不斷發(fā)展逐漸形成帶狀回波，回波移動(dòng)方向上都出現(xiàn)大風(fēng)天氣，而“8.6”回波強(qiáng)度雖強(qiáng)，但為分散塊狀回波，大風(fēng)發(fā)生范圍更局地，由此可見(jiàn)，反射率因子的強(qiáng)度、形態(tài)、強(qiáng)回波中心等對(duì)雷雨大風(fēng)的發(fā)生有較好的指示作用。

3)對(duì)比兩次過(guò)程發(fā)現(xiàn)，僅其中一次過(guò)程在發(fā)生前風(fēng)向有較明顯的順時(shí)針偏轉(zhuǎn)，但“ND”層都在大風(fēng)發(fā)生前有大幅的下降，因此，風(fēng)廓線對(duì)于大風(fēng)的發(fā)生還是有一定的參考意義。

4)垂直液態(tài)水含量在雷雨大風(fēng)發(fā)生前幾個(gè)體掃有明顯的增加，達(dá)到峰值后，在大風(fēng)過(guò)境后又逐步降低，此特征對(duì)大風(fēng)的發(fā)生有較好的指示作用。

以上結(jié)論是基于兩次雷雨大風(fēng)過(guò)程的比較分析得出，但因?yàn)榈孛鏆庀笥^測(cè)站除國(guó)家站的氣象要素、風(fēng)資料較為完整外，區(qū)域站有風(fēng)資料的站點(diǎn)少，導(dǎo)致風(fēng)資料不完整，因此在某種程度上，本文存在一定的不完整性，同時(shí)由于分析樣本較少，所以今后仍需要大量的個(gè)例去總結(jié)分析，但本文在一定程度上有助于雷達(dá)資料在雷雨大風(fēng)天氣的應(yīng)用，為今后雷雨大風(fēng)天氣的預(yù)報(bào)預(yù)警提供參考[4]。