綏化市新一代天氣雷達(dá)2016年試運(yùn)行數(shù)據(jù)分析

劉立巖,孫 磊,孫 亮,孔穎異

（綏化市氣象局，黑龍江 綏化152002）

1 引言

綏化市是黑龍江省產(chǎn)糧大市，以農(nóng)業(yè)生產(chǎn)為支柱產(chǎn)業(yè)。隨著氣候變暖，災(zāi)害性天氣對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響日益增大。以往綏化市災(zāi)害性天氣預(yù)報(bào)預(yù)警只能依靠衛(wèi)星云圖、數(shù)值預(yù)報(bào)產(chǎn)品和聯(lián)防為預(yù)報(bào)基礎(chǔ)，預(yù)報(bào)預(yù)警產(chǎn)品的時(shí)效性和精細(xì)化程度都有待提高。

新一代多普勒天氣雷達(dá)探測距離長、徑向速度產(chǎn)品準(zhǔn)確，長時(shí)間工作性能穩(wěn)定連續(xù)，具有很好的定量降水估測能力，還可以獲取徑向速度場信息。對短時(shí)強(qiáng)降水、冰雹、雷雨、大風(fēng)以及龍卷等強(qiáng)對流天氣都有很好的探測能力。綏化市天氣雷達(dá)站的建立，無論在汛期防汛防洪、作物生長季人工增雨還是防雹等強(qiáng)天氣監(jiān)測、預(yù)報(bào)中都將發(fā)揮新一代多普勒天氣雷達(dá)不可替代的作用。

建立綏化市強(qiáng)天氣雷達(dá)資料數(shù)據(jù)庫，做好雷達(dá)基數(shù)據(jù)和產(chǎn)品的備份工作，有利于雷達(dá)數(shù)據(jù)產(chǎn)品的調(diào)用和分析。同時(shí)，可以充分發(fā)揮新一代多普勒天氣雷達(dá)的探測優(yōu)勢。為人工影響天氣工作提供準(zhǔn)確的空中云水分布特征，有效地開展人工增雨防雹作業(yè)，提高人影作業(yè)效果。哈爾濱、伊春雷達(dá)站運(yùn)行時(shí)間較長，探測資料連續(xù)穩(wěn)定，通過對比分析能夠積累災(zāi)害性天氣短時(shí)臨近預(yù)報(bào)指標(biāo)，提高災(zāi)害性天氣預(yù)報(bào)預(yù)警能力。

2 研究方法及樣本

黑龍江省位于我國最北部，境內(nèi)大興安嶺、小興安嶺呈“人”型走向。綏化市恰好處于黑龍江省中南部“人”字型底部的喇叭口地型中，夏季雷雨、大風(fēng)、冰雹、短時(shí)強(qiáng)降水等強(qiáng)對流天氣易發(fā)。作為國家商品糧生產(chǎn)基地，災(zāi)害性天氣給綏化市的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)造成很大影響，而且綏棱、海倫等地又處于哈爾濱新一代天氣雷達(dá)的探測盲區(qū)中。綏化市新一代天氣雷達(dá)試運(yùn)行后，通過對新一代多普勒天氣雷達(dá)探測數(shù)據(jù)分析，為綏化市災(zāi)害性天氣防御工作提供新一代天氣雷達(dá)技術(shù)支持。

2016年夏季綏化市雷雨大風(fēng)、冰雹、局地暴雨等天氣均有發(fā)生。對2016年5-8月發(fā)生在綏化市的強(qiáng)對流天氣進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，累計(jì)得到強(qiáng)天氣個(gè)例18個(gè)，其中暴雨3個(gè)，冰雹4個(gè)，雷雨、大風(fēng)11個(gè)。經(jīng)過個(gè)例分析整理后，發(fā)現(xiàn)綏化市新一代天氣雷達(dá)在對冰雹天氣的探測中預(yù)報(bào)指標(biāo)最為科學(xué)，組合反射率因子在暴雨的預(yù)報(bào)中最合理，大風(fēng)天氣主要是依靠速度場指標(biāo)，但無降水的系統(tǒng)性大風(fēng)雷達(dá)回波特征不明顯。

3 強(qiáng)對流天氣個(gè)例分析

由于綏化市新一代天氣雷達(dá)在2016年6月進(jìn)行了技術(shù)調(diào)整，為此以個(gè)例分析的形勢尋求預(yù)報(bào)指標(biāo)更為科學(xué)。

3.1 冰雹雷達(dá)特征分析

冰雹是綏化市農(nóng)業(yè)生產(chǎn)關(guān)鍵期的重大災(zāi)害性天氣之一，可造成農(nóng)作物嚴(yán)重減產(chǎn)甚至絕產(chǎn)。雷達(dá)監(jiān)測系統(tǒng)是冰雹短時(shí)臨近預(yù)報(bào)預(yù)警信號發(fā)布的支撐平臺。

受高空冷渦影響，2016年6月3日14時(shí)10-35分綏棱縣遭受冰雹災(zāi)害，冰雹最大直徑達(dá)20 mm以上。

3.1.1 綏化市新一代天氣雷達(dá)回波特征

2016年6月3日14時(shí)08-36分產(chǎn)生冰雹時(shí)最強(qiáng)雷達(dá)回波沿徑向所做的剖面圖顯示冰雹產(chǎn)生初期最大回波強(qiáng)度為75 dBz，最大高度已超過了9 km，在橫坐標(biāo)18 km、縱坐標(biāo)6-9 km處有明顯的回波懸垂，其右側(cè)下方強(qiáng)回波區(qū)為冰雹的下降通道，回波強(qiáng)度也達(dá)到了75 dBz。冰雹下降通道的左側(cè)存在明顯的弱回波區(qū)。在其后冰雹產(chǎn)生的時(shí)段內(nèi)這些剖面特征一直明顯存在，14時(shí)36分的剖面圖上最強(qiáng)回波區(qū)已經(jīng)下降到3 km高度，而且回波懸垂已經(jīng)消失，此時(shí)可判斷冰雹已經(jīng)結(jié)束，也與實(shí)況較為吻合。

6月3日14時(shí)19分綏化市新一代天氣雷達(dá)探測顯示，雙岔河鄉(xiāng)附近冰雹云0.5°和4.3°仰角的雷達(dá)回波強(qiáng)度圖上，冰雹云回波強(qiáng)度最大都達(dá)到了76 dBz，這也說明這塊回波的大強(qiáng)度回波區(qū)比較高，有利于冰雹的產(chǎn)生。從不同仰角的雷達(dá)回波可以看出在低層0.5°仰角處有明顯的低層入流缺口，這有利于風(fēng)暴的加強(qiáng)和維持。同一時(shí)次強(qiáng)度場上2.4°仰角雷達(dá)回波特征可以看出沿著徑向已有突出的長釘，在這一仰角出現(xiàn)了明顯的三體散射現(xiàn)象，這說明這塊回波伴隨著冰雹。14時(shí)19分0.5°仰角雷達(dá)速度場特征清晰地顯示低層有明顯的輻合，而在4.3°仰角雷達(dá)速度場特征上可以看出明顯的高層輻散，說明雷暴云中存在強(qiáng)烈的上升運(yùn)動有利于大冰雹的產(chǎn)生。

3.1.2 伊春市雷達(dá)回波特征

2016年6月3日14時(shí)19分冰雹產(chǎn)生時(shí),伊春雷達(dá)探測到綏棱冰雹云強(qiáng)度偏弱。因冰雹落區(qū)離雷達(dá)較遠(yuǎn)，只能在0.5°仰角雷達(dá)強(qiáng)度場特征上有較強(qiáng)回波，回波面積很小，最大回波強(qiáng)度為52.1 dBz。垂直剖面圖上2-4 km間存在有強(qiáng)回波懸垂，這與綏化雷達(dá)探測到的強(qiáng)回波懸垂恰好對應(yīng)，但強(qiáng)度較綏化雷達(dá)偏低。

3.1.3 哈爾濱市雷達(dá)回波特征

從降雹開始到結(jié)束時(shí)刻的冰雹云強(qiáng)度剖面清晰顯示強(qiáng)回波頂高已達(dá)15 km，強(qiáng)回波中心最高達(dá)9 km，有明顯回波懸垂，其左側(cè)有明顯的弱回波區(qū)，有利于冰雹云的發(fā)展，圖上有明顯的冰雹下降通道?；夭ㄗ畲髲?qiáng)度為75 dBz，與綏化雷達(dá)探測結(jié)果基本一致。

14時(shí)19分不同仰角的強(qiáng)度場，可以看出在低層有較明顯的低層入流，有利于強(qiáng)對流的產(chǎn)生。最大強(qiáng)度也達(dá)到了76 dBz。其中14時(shí)19分2.4°仰角強(qiáng)度場上也存在明顯的三體散射現(xiàn)象。

14時(shí)19分哈爾濱市天氣雷達(dá)速度場上，低層存在清晰的輻合，高層為輻散特征，有一定的上升氣流但不是很明顯。

經(jīng)過與15時(shí)30-40分慶安縣同樂鄉(xiāng)冰雹回波對比分析得出，當(dāng)有冰雹發(fā)生時(shí)綏化市雷達(dá)探測到回波強(qiáng)度多在50 dBz以上，且強(qiáng)回波區(qū)垂直剖面上多有回波懸垂現(xiàn)象，冰雹大小與雷達(dá)探測到的三體散射強(qiáng)度有關(guān)，三體散射越明顯，冰雹直徑越大。

3.2 暴雨天氣雷達(dá)回波特征分析

2016年6月17日綏化市有一次明顯降水過程，其中20-21時(shí)望奎本站1 h降水量為88.3 mm，東郊鄉(xiāng)降水量為91.3 mm，均達(dá)到暴雨量級。

19時(shí)27分-20時(shí)40分綏化雷達(dá)站0.5°和2.4°仰角的雷達(dá)反射率因子顯示，從19時(shí)27分望奎，蘭西等地的回波強(qiáng)度較大，最大回波強(qiáng)度達(dá)到60 dBz左右。20時(shí)40分時(shí)，整個(gè)回波強(qiáng)度有所減弱，其中望奎回波強(qiáng)度最強(qiáng)。組合反射率37號產(chǎn)品望奎界內(nèi)回波剖面圖，可以看出最大回波強(qiáng)度為60 dBz，強(qiáng)回波中心高度較低，說明此次過程主要為降水天氣，回波頂高由3 km降為1 km，此時(shí)降水持續(xù)但有所減弱。速度場上前期降水集中期回波移速緩慢，后期隨著降水回波向西北方向移動，降水強(qiáng)度呈減弱態(tài)勢，回波移速逐漸增大。

3.3 災(zāi)害性大風(fēng)天氣雷達(dá)回波特征分析

災(zāi)害性大風(fēng)是指對流風(fēng)暴產(chǎn)生的龍卷以外的地面直線型風(fēng)災(zāi)。對流風(fēng)暴中的下沉氣流達(dá)到地面時(shí)產(chǎn)生輻射，造成地面大風(fēng)，它是對流風(fēng)暴經(jīng)常產(chǎn)生的天氣現(xiàn)象，但真正造成嚴(yán)重災(zāi)害的多為下?lián)舯┝?。下?lián)舯┝髟诘孛嬖斐傻妮椛湫缘年囷L(fēng)，且風(fēng)速很大，但雷達(dá)特征表現(xiàn)并不特別明顯，有時(shí)出現(xiàn)相對的速度對，有時(shí)沒有任何回波。

2016年5月3日15時(shí)16分安達(dá)市氣象局實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)顯示瞬時(shí)風(fēng)速達(dá)到20.4 m/s，出現(xiàn)8級大風(fēng)天氣。綏化市新一代天氣雷達(dá)5月3日15時(shí)15分在0.5°仰角速度場上在安達(dá)附近可以看出有氣旋式輻散流場，正負(fù)速度對都達(dá)到了+14 m/s、-14 m/s,低層輻散說明在這附近有明顯的下沉氣流，風(fēng)速較大。

受地面強(qiáng)低壓系統(tǒng)影響，5月18日13時(shí)22分、34分、57分在肇東、安達(dá)、北林分別出現(xiàn)8級以上大風(fēng)天氣，但 13時(shí)22分、34分、57分速度場上在低層沒有速度回波且雜波過多，速度場比較模糊，看不到明顯的大風(fēng)特征。只在17分2.4°仰角速度圖上探測到較弱反氣旋性旋轉(zhuǎn)，顯示向外爆發(fā)的出流下沉氣流產(chǎn)生大風(fēng)天氣。

4 小結(jié)

通過2016年對綏化市新一代雷達(dá)應(yīng)用及與哈爾濱雷達(dá)站探測資料進(jìn)行對比分析，得出5-6月份綏化市雷達(dá)強(qiáng)對流回波探測數(shù)據(jù)比哈爾濱新一代天氣雷達(dá)站探測資料明顯偏強(qiáng)，同一回波在組合反射率因子圖上偏強(qiáng)10-15 dBz。7月份對雷達(dá)調(diào)試后，綏化站雷達(dá)在7、8月份高溫干旱天氣背景下，晴空狀況雜波明顯偏多偏強(qiáng)。經(jīng)與技術(shù)人員請教，告知晴空雜波過多是由于當(dāng)時(shí)空氣濕度大，近地面氣層含水量較多造成的，而8月下旬出現(xiàn)層狀云弱降雨時(shí)，雷達(dá)上無降水回波。弱降水探測不到是由于當(dāng)時(shí)大氣層結(jié)較為穩(wěn)定，對流性質(zhì)不明顯造成的。由于綏化站雷達(dá)探測范圍過大且距離參數(shù)不可更改，不能很好的監(jiān)測系統(tǒng)性大風(fēng)天氣。另外，項(xiàng)目使用的是綏化市新一代雷達(dá)試運(yùn)行階段的數(shù)據(jù)資料，研究期間雷達(dá)進(jìn)行過業(yè)務(wù)調(diào)試，獲得的資料樣本有限，研究內(nèi)容不夠全面，需在以后的業(yè)務(wù)工作繼續(xù)探索整理。