黔東南一次大暴雨過(guò)程雷達(dá)回波特征分析

余代輝，楊 帆，安海全，李路長(zhǎng)

(貴州省黔東南自治州氣象局，貴州 凱里 556000)

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黔東南一次大暴雨過(guò)程雷達(dá)回波特征分析

余代輝，楊 帆，安海全，李路長(zhǎng)

(貴州省黔東南自治州氣象局，貴州 凱里 556000)

利用常規(guī)氣象資料、地面區(qū)域自動(dòng)站降水資料及雷達(dá)資料對(duì)2015年6月17—18日黔東南暴雨過(guò)程進(jìn)行了分析。結(jié)果表明：①熱帶降水型回波連續(xù)、依次經(jīng)過(guò)同一地區(qū)的“列車(chē)效應(yīng)”為此次暴雨產(chǎn)生的直接原因；②速度圖上顯示“逆風(fēng)區(qū)”與強(qiáng)回波中心、雨強(qiáng)大值區(qū)有很好的對(duì)應(yīng)關(guān)系；③中層冷空氣入侵，低層西南暖濕氣流建立及加強(qiáng)，低層風(fēng)切變存在有利于觸發(fā)強(qiáng)對(duì)流天氣的發(fā)生發(fā)展。

大暴雨；黔東南 ；雷達(dá)回波特征；逆風(fēng)區(qū)

1 引言

近年來(lái)隨著多普勒雷達(dá)布網(wǎng)工作的開(kāi)展,有關(guān)以多普勒雷達(dá)資料為基礎(chǔ)的強(qiáng)降水天氣臨近預(yù)報(bào)技術(shù)發(fā)展較快，余小鼎等[1]在對(duì)風(fēng)暴降水率的研究指出,降水持續(xù)時(shí)間取決于降水系統(tǒng)的大小、移動(dòng)速度的大小和系統(tǒng)走向與移動(dòng)方向的夾角。趙玉廣等[2]在一次大暴雨過(guò)程的雷達(dá)資料分析中指出,暴雨天氣過(guò)程是由于強(qiáng)降水回波持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)所造成的,有多個(gè)回波中心核,回波頂高和垂直累積液態(tài)水含量的變化較明顯。趙靜等[3]的研究則表明四川盆地內(nèi)對(duì)流性強(qiáng)降雨天氣的強(qiáng)風(fēng)暴單體具有前傾、低質(zhì)心、懸垂結(jié)構(gòu)等特征,且低仰角反射率因子強(qiáng)度與雨強(qiáng)有較好對(duì)應(yīng)關(guān)系。田密[4]等用C波段多普勒雷達(dá)觀(guān)測(cè)資料對(duì)一次暴雨過(guò)程進(jìn)行分析，得出譜寬大值區(qū)域與暴雨強(qiáng)中心相對(duì)應(yīng)，垂直累積液態(tài)含水量在30～45 kg/m2之間時(shí)，易產(chǎn)生暴雨天氣的結(jié)論。陳永仁[5]在2013年短時(shí)強(qiáng)降水中應(yīng)用雷達(dá)預(yù)警指標(biāo)是發(fā)現(xiàn)，預(yù)警指標(biāo)對(duì)預(yù)警短時(shí)強(qiáng)降水是可行的，且預(yù)警時(shí)效在0～2 h內(nèi)效果較佳。

黔東南是以農(nóng)業(yè)生產(chǎn)為主的地區(qū)，暴雨天氣對(duì)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)建設(shè)有著很大影響，因而受到政府和廣大人民群眾的高度重視。由于黔東南州新一代天氣雷達(dá)投入業(yè)務(wù)運(yùn)行時(shí)間較晚，從已有的當(dāng)?shù)乇┯甑难芯縼?lái)看，多是從常規(guī)氣象資料出發(fā)，側(cè)重分析產(chǎn)生暴雨的大尺度影響系統(tǒng)，如池再香等[6]對(duì)1996—2005年黔東南州夏季局地暴雨的主要影響系統(tǒng)分析，得出9次局地暴雨都與西太平洋副熱帶高壓位置變化密切相關(guān)；周艷[7]等對(duì)發(fā)生在黔東南州一次區(qū)域性暴雨天氣過(guò)程進(jìn)行診斷分析,得出副熱帶高壓東退,高原短波槽與山東低槽疊加及中低層低渦切變是造成暴雨發(fā)生的主要影響系統(tǒng)；顧欣[8]利用Micaps常規(guī)資料和數(shù)值預(yù)報(bào)資料對(duì)發(fā)生在黔東南州一次連續(xù)大范圍暴雨和大暴雨天氣過(guò)程進(jìn)行分析，結(jié)果表明此次過(guò)程是高空低槽和中低層低渦切變相互作用造成的。本文在常規(guī)氣象資料的基礎(chǔ)之上，重點(diǎn)討論了2015年6月18日黔東南暴雨過(guò)程的雷達(dá)回波特征，以期為黔東南以后的暴雨預(yù)報(bào)尤其是短時(shí)臨近預(yù)警提供參考。

2 暴雨過(guò)程概述

2015年6月17日15時(shí)—18日15時(shí)，貴州省出現(xiàn)了區(qū)域性暴雨天氣過(guò)程，據(jù)區(qū)域自動(dòng)站監(jiān)測(cè)顯示，本次暴雨天氣影響范圍廣，全省境內(nèi)累計(jì)降水量113站大暴雨，551站暴雨，暴雨及以上量級(jí)降水主要分布在省中部以南略偏東的地區(qū)(圖略)。就黔東南而言，全州共43站大暴雨，118站暴雨，116站大雨，其中累積降雨量最大出現(xiàn)在凱里市萬(wàn)潮鎮(zhèn)達(dá)193.5 mm，從17日15時(shí)—18日15時(shí)黔東南降水落區(qū)分布圖(圖1a)可以看到，大暴雨和暴雨主要集中在清水江流域附近。此次暴雨過(guò)程的降雨強(qiáng)度大，從黔東南境內(nèi)逐小時(shí)降雨情況來(lái)看，雨強(qiáng)超過(guò)20 mm/h短時(shí)強(qiáng)降水標(biāo)準(zhǔn)的總站次達(dá)211站次，其中17日23時(shí)—18日05時(shí)，短時(shí)強(qiáng)降水站次均超過(guò)了20站(圖1b折線(xiàn))，其中17日23時(shí)—18日04各時(shí)刻最大雨強(qiáng)均超過(guò)60 mm(圖1b柱形)，最大值高達(dá)73.9 mm/h。另外，此次暴雨過(guò)程，除了部分站點(diǎn)出現(xiàn)較弱雷電外，并沒(méi)有伴隨冰雹、大風(fēng)等更強(qiáng)烈的天氣。

圖1 2015年6月17日15時(shí)—18日15時(shí)黔東南累計(jì)雨量(單位：mm)分布(a)同時(shí)段雨強(qiáng)R≥20 mm的短時(shí)強(qiáng)降水站次(折線(xiàn))以及小時(shí)最大雨強(qiáng)(柱形，單位：mm)(b)Fig.1 (a)The accumulated precipitation distribution(unit:mm) from June 17, 2015 to 18 at 15 ,(b)the corresponding station numbers of rainfall intensity R≥20 mm/h(line) and the maximum rainfall intensity(column,unit:mm)

3 天氣背景

6月17日08時(shí)(圖略)，500 hPa東亞地區(qū)中高緯上空為多波動(dòng)型，西太平洋副高588線(xiàn)控制福建、華南沿海地區(qū)，貴州省受其外圍西南氣流影響,其中重慶西南部至四川南部有短波槽存在；700 hPa切變線(xiàn)位于重慶至貴州北部；850 hPa切變線(xiàn)位于貴州北部邊緣，貴州大部為偏南風(fēng)，且風(fēng)速較16日20時(shí)明顯增強(qiáng)，其中懷化、桂林的西南風(fēng)速分別從14 m/s與12 m/s增大到20 m/s與16 m/s，此時(shí)貴陽(yáng)與懷化的比濕分別為17 g/kg與16 g/kg；從地面場(chǎng)來(lái)看，貴州北部、湖南中部、江南一線(xiàn)有靜止鋒存在，貴州中南部地區(qū)大部為偏南風(fēng)，多個(gè)站點(diǎn)南風(fēng)風(fēng)速達(dá)6 m/s以上,貴州中東部露點(diǎn)溫度均大于20 ℃，為顯著濕區(qū)。午后以黔西南為中心有熱低壓發(fā)展起來(lái)，貴州中南部地面最高氣溫普遍在30 ℃以上，并且地面偏南風(fēng)維持水汽輸送，高溫高濕使得潛在不穩(wěn)定能量增強(qiáng)；16時(shí)左右開(kāi)始隨著高空短波槽帶動(dòng)地面弱冷空氣南下，靜止鋒鋒生活躍略有南移，在畢節(jié)、銅仁南部觸發(fā)了多個(gè)離散的中γ對(duì)流云泡的發(fā)生。17日20時(shí)(圖2)，重慶西南部的短波槽東移后減弱，但西藏南部及云南西南部又有新的小槽發(fā)展，700 hPa切變南壓至貴州北部，而850 hPa切變則位置少動(dòng)，此兩層切變位置近于重合； 850 hPa切變南側(cè)風(fēng)速雖然減小，但是由西南風(fēng)轉(zhuǎn)為偏南風(fēng)，更有利于取近道從南海輸送水汽，貴陽(yáng)、懷化的比濕增加為18 g/kg與17 g/kg；地面由于弱冷空氣的補(bǔ)充，靜止鋒活躍繼續(xù)南壓，其西段位于貴州中部，此時(shí)沿著靜止鋒生成的多個(gè)對(duì)流云泡逐步發(fā)展并合并，在貴州中東部與中西部分別形成了橢圓狀的中α云團(tuán)，即MCSs。 18日08時(shí)(圖略)探空資料可看出，西藏南部與云南縣南部小槽已同位相疊加發(fā)展為深槽，500 hPa副高略東退，但仍控制華南沿海，副高阻擋使得此槽東移緩慢，受高空系統(tǒng)引導(dǎo)850 hPa切變線(xiàn)與地面靜止鋒在貴州南部持續(xù)較長(zhǎng)時(shí)間，維持了較長(zhǎng)時(shí)間的動(dòng)力輻合，而切變線(xiàn)南側(cè)河池、桂林偏南風(fēng)從17日20時(shí)的6 m/s與12 m/s增大到12 m/s與16 m/s，這就保證了暴雨區(qū)的水汽來(lái)源，正是這樣的天氣背景下，17日夜間—18日凌晨，貴州中西部與東部的兩個(gè)MCSs之間不斷有新的對(duì)流云生成發(fā)展，使得他們連接為帶狀，發(fā)展為完整的鋒面云系，在此期間為降雨最強(qiáng)時(shí)段。到了18日白天過(guò)后，500 hPa高空槽繼續(xù)東移，貴州上空為西北氣流控制，而低層雖然有切變線(xiàn)維持在貴州南部，但強(qiáng)度已經(jīng)大大減弱，地面場(chǎng)上貴州大部分地區(qū)轉(zhuǎn)為鋒后偏北風(fēng)，降水減弱。

另外，從貴陽(yáng)、懷化T_lop探空資料分析來(lái)看,17日08—20時(shí)兩站80%的濕層厚度均從地面伸展到700 hPa以上。而從對(duì)流有效位能Cape及地面—6 km的風(fēng)垂直切變來(lái)看(表1)，隨著午后的增溫增濕，貴陽(yáng)探空站Cape值從08時(shí)的713 J/kg, 14時(shí)增加到1 657 J/kg,而20時(shí)繼續(xù)增大為1 663 J/kg；懷化探空站Cape值從08時(shí)的249 J/kg,14時(shí)增加到2 453 J/kg,20時(shí)仍有346 J/kg，這樣大的能量，在觸發(fā)后迅速釋放，是這次對(duì)流性強(qiáng)降水的原因之一。另外從風(fēng)垂直切變來(lái)看，過(guò)程始終，貴陽(yáng)、懷化兩站地面—6 km的風(fēng)垂直切變均小于12 m/s,屬于弱垂直風(fēng)切變，這就很好的解釋了此次除了短時(shí)強(qiáng)降水和一些較弱的雷電天氣外，沒(méi)有更強(qiáng)對(duì)流發(fā)生的原因。

綜上可知，高空多個(gè)短波槽不斷加深東移，攜帶冷空氣南下影響貴州，中低層配合有切變線(xiàn)東移南壓，切變線(xiàn)南側(cè)低空急流源源不斷輸送水汽至黔東南地區(qū)，加上午后地面升溫，積累了不穩(wěn)定能量。隨著地面弱冷空氣南下，靜止鋒鋒生并南壓，其位于貴州省的西段觸發(fā)了對(duì)流不穩(wěn)定能量釋放，使得中γ對(duì)流云泡迅速發(fā)展成中α對(duì)流云團(tuán)并連接成鋒面云系，在此過(guò)程中，副高穩(wěn)定維持在華南沿海，使得高低層降水系統(tǒng)長(zhǎng)時(shí)間停滯在黔東南上空，黔東南出現(xiàn)了區(qū)域性暴雨天氣，從暴雨落區(qū)來(lái)看，暴雨主要分布在切變線(xiàn)南側(cè)，沿著17日20時(shí)靜止鋒分布。

圖2 2015年6月17日20時(shí)500 hPa高度場(chǎng)、850 hPa風(fēng)場(chǎng)以及各層影響系統(tǒng)配置圖，其中黑色實(shí)線(xiàn)為500 hPa等高線(xiàn)(單位：dgpm)；風(fēng)羽為850 hPa風(fēng)；藍(lán)色實(shí)線(xiàn)為500 hPa槽線(xiàn)；棕(紅)色雙實(shí)線(xiàn)為700 hPa(850 hPa)切變線(xiàn)； 為靜止鋒；綠色陰影區(qū)為暴雨落區(qū)Fig.2 The 500 hPa geopotential height field ( black solid line,unit:dagpm) 、850 hPa wind field(unit:m/s) and impact system configuration at 20∶00 BT 17 June 2015(blue solid lines show the trough at 500 hPa, brown(red)double solid lines show the shear line at 700 hPa(850 hPa), show the stationary front; green shaded areas mark the positions of heavy rain fall)

地名時(shí)間貴陽(yáng)16日08時(shí)16日14時(shí)16日20時(shí)懷化16日08時(shí)16日14時(shí)16日20時(shí)Cape/(J/kg)7131657166324924533460～6km風(fēng)垂直切變(m/s)9.48.47.810.311.311.2

4 雷達(dá)回波特征分析

4.1 反射率因子特征分析

4.1.1 組合反射率因子演變 從6月17日—18日的組合反射率因子演變來(lái)看，17日15時(shí)左右開(kāi)始在黔東南的鎮(zhèn)遠(yuǎn)、岑鞏中部一帶有孤立的對(duì)流單體生成，在偏西氣流的引導(dǎo)下，逐漸東移南壓。19時(shí)03分(圖3a)福泉附近也有對(duì)流單體生成并逐漸向東移入黔東南，而鎮(zhèn)遠(yuǎn)、岑鞏一帶的對(duì)流單體逐漸合并且向西南方向移動(dòng)。21時(shí)10分(圖3b)鎮(zhèn)遠(yuǎn)、岑鞏、玉屏一帶的對(duì)流單體與湖南境內(nèi)的對(duì)流單體已合并發(fā)展成東北—西南走向的帶狀回波，此時(shí)強(qiáng)中心位于三穗雷達(dá)站附近，中心強(qiáng)度達(dá)55 dBz。同一時(shí)刻在清水江上游福泉、麻江、凱里、雷山境內(nèi)亦有多個(gè)孤立小尺度對(duì)流系統(tǒng)生成，并沿地面輻合線(xiàn)合并、發(fā)展、東移。22時(shí)12分(圖3c)這些對(duì)流泡合并發(fā)展，也連成一條西南走向的帶狀回波，且與東部的帶狀回波逐步靠攏，在黔東南州中部一線(xiàn)進(jìn)一步發(fā)展。23時(shí)09分(圖3d)兩條對(duì)流回波帶相互合并相連，形成一條長(zhǎng)約200 km，寬約25 km的西南走向的“一”字形帶狀回波。18日00時(shí)26分(圖3e)帶狀回波發(fā)展至最強(qiáng)，最強(qiáng)反射率因子強(qiáng)度達(dá)60 dBz，02時(shí)25分帶狀回波西段開(kāi)始斷裂，其寬度開(kāi)始向南北延伸。03時(shí)06分(圖3f)帶狀回波已完全分裂，發(fā)展成以塊狀對(duì)流回波為主的混合型降水回波，并在西南氣流的引導(dǎo)下緩慢東移。03時(shí)50分(圖3g)州中部偏西一帶回波再一次發(fā)展，此時(shí)黔南境內(nèi)的塊狀對(duì)流回波也緩慢移入黔東南州黃平、凱里、麻江、丹寨境內(nèi)，黔東南州境內(nèi)受降水回波影響范圍進(jìn)一步擴(kuò)大，此后一段時(shí)間內(nèi)并持續(xù)影響黔東南州西部縣市。11時(shí)02分(圖3h)可看出，各地回波明顯減弱，強(qiáng)度基本小于30 dBz，以層狀云降水為主，雨強(qiáng)大大減弱。

從上分析可看出，對(duì)流雨帶移動(dòng)方向基本與其走向平行，且移動(dòng)過(guò)程中不斷有新的回波單體生成，表現(xiàn)出明顯的后向傳播，并依次經(jīng)過(guò)黔東南州的丹寨、麻江、凱里、臺(tái)江、劍河、三穗、天柱一帶，呈明顯的“列車(chē)效應(yīng)”。黔東南清水江流域附近縣市在此次過(guò)程中，受40～60 dBz強(qiáng)降水回波影響的持續(xù)時(shí)間平均達(dá)3～4 h之久，其中影響凱里萬(wàn)潮的時(shí)間累計(jì)達(dá)5 h，從而造成了該地累積雨量達(dá)193.9 mm的大暴雨。

圖3 三穗多普勒雷達(dá)2015年6月17日19時(shí)03分(a)、 22時(shí)12分(b)、23時(shí)09分(c)、18日00時(shí)26分(d)、02時(shí)25分(e)、03時(shí)06分(f) 、03時(shí)50分(g) 、11時(shí)02分(h)組合反射率因子；紅色箭頭為強(qiáng)回波的移動(dòng)方向Fig.3 The radar combined reflectivity at(a)19∶03, (b) 22∶12, (c)23∶09 BT 17 June 2015,(d)00∶26, (e)02∶25、(f)03∶06, (g)03∶50, (h)11∶02 BT 18 June 2015，Red arrows show the Moving direction of strong echo

4.1.2 反射率因子垂直結(jié)構(gòu)特征 圖4中a、b、c、d為對(duì)流回波發(fā)展旺盛時(shí)期不同時(shí)刻的雷達(dá)組合反射率因子，e、f、g、h分別對(duì)應(yīng)a、b、c、d的組合反射率因子的垂直剖面圖，圖中紅色直線(xiàn)為剖線(xiàn)。從反射率因子圖中可看出，在回波帶中有多個(gè)γ尺度對(duì)流單體，最大反射率因子為55 dBz。而從剖面圖來(lái)看，一些強(qiáng)的單體發(fā)展高度達(dá)12 km，表明對(duì)流發(fā)展旺盛。17日20時(shí)貴陽(yáng)、懷化的探空資料顯示0 ℃和-20 ℃等溫線(xiàn)高度均超過(guò)了5.2 km和8.6 km，但剖面顯示看出45～60 dBz回波主要分布在0 ℃層以下，-20 ℃等溫線(xiàn)以上反射率因子強(qiáng)度不超過(guò)30 dBz，因此降大冰雹該概率非常小，這說(shuō)明0 ℃以下超過(guò)40 dBz的對(duì)流雨區(qū)在很大程度上是由于液態(tài)雨滴散射的結(jié)果，受冰雹的影響不大，因此雨強(qiáng)(降水率)比較大，也即是說(shuō)此次過(guò)程強(qiáng)回波呈典型低質(zhì)心、降水效率高的熱帶降水型特征。據(jù)實(shí)況監(jiān)測(cè)顯示，此帶狀回波所帶來(lái)的降水，小時(shí)雨強(qiáng)集中在30～60 mm/h，其中劍河縣南明鎮(zhèn)的自動(dòng)雨量監(jiān)測(cè)到小時(shí)雨強(qiáng)達(dá)到了73.3 mm/h。

4.2 徑向速度分析

4.2.1 逆風(fēng)區(qū) 張沛源[9]等在1990年提出逆風(fēng)區(qū)的概念:在低仰角PPI沒(méi)有速度模糊的速度圖上，在同一方向的速度區(qū)中出現(xiàn)另一方向的速度區(qū)，即正(負(fù))多普勒速度區(qū)內(nèi)出現(xiàn)負(fù)(正)多普勒速度區(qū)，且不能跨越測(cè)站原點(diǎn)。

前文已經(jīng)討論到地面靜止鋒西段觸發(fā)了中小尺度對(duì)流單體發(fā)展并逐步加強(qiáng)組織成帶狀，這在0.5°徑向速度上表現(xiàn)為一條完整的正負(fù)速度相反的輻合狹窄帶(圖略)，而在1.5°、2.4°仰角速度圖上(圖5c、5d)，可看出多個(gè)逆風(fēng)區(qū)(圖中黑色圓圈所在)的存在,并且與逆風(fēng)區(qū)相對(duì)應(yīng)回波強(qiáng)度一直很強(qiáng)，基本上都在40 dBz以上，強(qiáng)中心值達(dá)50～55 dBz(圖5a、5b)。22時(shí)02分的1.5°仰角徑向速度(圖5c)凱里市旁海鄉(xiāng)(圖中紅色箭頭所指示處)，此逆風(fēng)區(qū)正負(fù)差值達(dá)到了20 m/s，表明存在強(qiáng)烈的風(fēng)切變和風(fēng)速輻合，同時(shí)刻的反射率因子中心值超過(guò)了50 dBz。 22時(shí)58分(圖略)旁海鄉(xiāng)的逆風(fēng)區(qū)范圍進(jìn)一步擴(kuò)大，發(fā)展高度也進(jìn)一步抬升，對(duì)應(yīng)的強(qiáng)回波范圍也進(jìn)一步擴(kuò)大。至23時(shí)50分旁海鄉(xiāng)境內(nèi)的逆風(fēng)區(qū)(圖5d)仍然存在，回波強(qiáng)度也一直維持在40～45 dBz(圖5b)。18日00時(shí)16分，逆風(fēng)區(qū)開(kāi)始移出旁海進(jìn)入萬(wàn)潮鎮(zhèn)，45～55 dBz強(qiáng)回波也隨之開(kāi)始移出旁海，據(jù)自動(dòng)雨量站統(tǒng)計(jì)，從17日22時(shí)—18日00時(shí)，凱里市旁海鄉(xiāng)雨量為70.8 mm，進(jìn)入萬(wàn)潮鎮(zhèn)后，18日00時(shí)—04時(shí)該鎮(zhèn)降雨量高達(dá)156.1 mm。由此可知，逆風(fēng)區(qū)與強(qiáng)回波中心以及強(qiáng)降雨落區(qū)都有較好的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

圖4 三穗多普勒雷達(dá)2015年6月17日22時(shí)58分(a、e)、 23時(shí)29分(b、f)、18日00時(shí)21分(c、g)、01時(shí)13分(d、h)組合反射率因子(上)及反射率因子垂直剖面(下)Fig.4 The radar combined reflectivity (above) and corresponding vertical section (below) at(a, e)22∶58, (b, f)23∶29 BT 17 June 2015，(c, g)00∶21, (d, h)01∶13 BT 18 June 2015

4.2.2 零速度線(xiàn)變化 大面積降水的產(chǎn)生、維持和消散往往和中低層的大尺度輻合輻散有關(guān)，中低層輻合，有利于降水的產(chǎn)生和維持，輻散則相反。胡明寶[10]等，胡志群[11]等從大量的觀(guān)測(cè)實(shí)踐中，總結(jié)出大尺度風(fēng)場(chǎng)往往是冷暖平流與大尺度輻合輻散運(yùn)動(dòng)相結(jié)合的結(jié)果。

劉小弟等[12]指出，晴空回波可作為風(fēng)場(chǎng)“示蹤器”，通過(guò)多普勒雷達(dá)速度場(chǎng)資料，可揭示大氣邊界層輻合、輻散等動(dòng)力結(jié)構(gòu)，可用于監(jiān)測(cè)風(fēng)暴的發(fā)生、發(fā)展過(guò)程。晴空回波圖像定性識(shí)別法就是利用多普勒天氣雷達(dá)速度場(chǎng)圖像特征來(lái)判斷大氣風(fēng)場(chǎng)結(jié)構(gòu)，從而揭示風(fēng)暴發(fā)展的動(dòng)力、熱力結(jié)構(gòu)。圖6a和圖6d為黔東南三穗雷達(dá)臺(tái)站附近強(qiáng)降雨發(fā)生前期的晴空回波圖，圖中第1個(gè)圓圈距雷達(dá)站30 km，高度為1.35 km。由此圖可以看出，零速度線(xiàn)為“S”形，風(fēng)向從RAD處(地面)的西南風(fēng)變?yōu)榈?距離圈高度處(1.35 km)的西風(fēng)，風(fēng)向隨高度順轉(zhuǎn)，表示有暖平流的存在；在第1距離圈內(nèi)，零速度線(xiàn)彎向正速度區(qū)的程度明顯大于彎向負(fù)速度區(qū)的程度，即負(fù)速度區(qū)的面積明顯大于正速度區(qū)的面積，表示存在明顯的風(fēng)向輻合；在5.5～7.5 km之間存在風(fēng)速大值區(qū)，風(fēng)速最大值達(dá)19 m/s，說(shuō)明高空存在大風(fēng)速準(zhǔn)急流。底層輻合加暖平流，高空有大風(fēng)速準(zhǔn)急流的抽吸作用，有利于對(duì)流的發(fā)生發(fā)展。

圖6b和圖6e為強(qiáng)降雨發(fā)展旺盛時(shí)期的回波圖，從圖6e中可以看出，在第1個(gè)距離圈距內(nèi)，零速度線(xiàn)呈“S”形，地面為偏北風(fēng)，到第1距離圈高度處(2 km)轉(zhuǎn)為東南風(fēng)，風(fēng)向隨高度增加順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，表明在2 km以下高度層存在暖平流。在第1距離圈內(nèi)，零速度線(xiàn)彎向正速度區(qū)的程度明顯大于彎向負(fù)速度區(qū)的程度，即負(fù)速度區(qū)的面積明顯大于正速度區(qū)的面積，存在風(fēng)向輻合。地面吹偏北風(fēng)，表明地面冷空氣已開(kāi)始入侵，并抬升暖濕氣流，觸發(fā)對(duì)流活動(dòng)。從徑向速度圖和強(qiáng)度圖的對(duì)比分析可以發(fā)現(xiàn)，強(qiáng)回波與“逆風(fēng)區(qū)”或“風(fēng)速輻合線(xiàn)”均有很好的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

圖5 三穗多普勒雷達(dá)2015年6月17日22時(shí)02分1.5°仰角(a、c)、 23時(shí)50分2.4°仰角(b、d)反射率因子(上)和徑向速度圖(下)；黑色圓圈為“逆風(fēng)區(qū)”，紅色箭頭指示處為凱里市旁海鄉(xiāng)Fig.5 (a, c)The radar reflectivity of 1.5 degrees elevation at 22∶02 BT 17 June 2015(b, d)The radar reflectivity of 2.4 degrees elevation at 23∶50 BT 17 June 2015(above)and corresponding radar radial velocity(below)Black circles show adverse wind areas and Red arrow marks the Panghai town of Kaili

圖6 三穗多普勒雷達(dá)2015年6月17日 20時(shí)34分 1.5°仰角(a、d)、18日02時(shí)25分2.4°仰角(b、e)、18日08時(shí)44分3.4°仰角(c、f)的反射率因子(上)和徑向速度圖(下)。黑色圓圈為“逆風(fēng)區(qū)”，黑色曲線(xiàn)為風(fēng)速輻合帶Fig.6 (a, d)The radar reflectivity of 1.5 degrees elevation at 20∶34 BT 17 June 2015(b, e)The radar reflectivity of 2.4 degrees elevation at 02∶25 BT 18 JUN 2015(c, f)The radar reflectivity of 3.4 degrees elevation at 08∶44 BT 18 June 2015(above)and corresponding radar radial velocity(below)Black circles show adverse wind areas and the black curves show wind speed convergence areas

18日08時(shí)44分的徑向速度圖6f進(jìn)行分析，零速度線(xiàn)呈反“S”形，地面為東北風(fēng)，隨高度增加，到第2距離圈高度附近(5.6 km)轉(zhuǎn)為西南風(fēng)，風(fēng)向隨高度逆轉(zhuǎn)，表示存在冷平流，在第1距離圈高度(3.0 km)以下，零速度線(xiàn)彎向負(fù)速度區(qū)的程度大于彎向正速度區(qū)的程度，即正速度區(qū)面積大于負(fù)速度區(qū)的面積。而且，最大正速度(+10 m/s)面積也明顯大于最大負(fù)速度(-10 m/s)的面積，表明存在風(fēng)向和風(fēng)速輻散。在第1距離圈高度(3.0 km)到第2距離圈高度(5.6 km)之間，正速度區(qū)面積小于負(fù)速度區(qū)的面積，最大正速度的色標(biāo)值(+7 m/s)及面積也明顯小于最大負(fù)速度的色標(biāo)值(-24 m/s)及面積。表明在3.0～5.6 km高度之間存在風(fēng)速和風(fēng)向的輻合。因此，雖然中空存在西南急流(黑色箭頭所在高度)，但在底層輻散加冷平流和中高層輻合的環(huán)境場(chǎng)中，對(duì)流活動(dòng)被抑制，最終雨勢(shì)減弱，以層狀云穩(wěn)定降水為主。

5 結(jié)論

①此次暴雨是在有利的天氣背景下產(chǎn)生的，低空急流持續(xù)輸送水汽，午后地面熱低壓發(fā)展，高濕及增溫使得大氣層結(jié)不穩(wěn)定，高空短波槽東移攜帶冷空氣南下，地面靜止鋒活躍鋒生觸發(fā)了對(duì)流云團(tuán)的發(fā)生發(fā)展，在此過(guò)程中，副高穩(wěn)定維持在華南沿海，使得高低層降水系統(tǒng)長(zhǎng)時(shí)間停滯在黔東南上空，黔東南出現(xiàn)了區(qū)域性暴雨天氣。

②低質(zhì)心、高效率的熱帶性降水強(qiáng)回波對(duì)流單體沿地面輻合線(xiàn)不斷生成、發(fā)展，且呈明顯的后向傳播特征，強(qiáng)回波帶的移動(dòng)方向與其走向基本平行，使得這些對(duì)流單體依次經(jīng)過(guò)同一地區(qū)，表現(xiàn)為“列車(chē)效應(yīng)”的回波特征，為此次區(qū)域性暴雨產(chǎn)生的主要原因。

③逆風(fēng)區(qū)與本次暴雨天氣過(guò)程中強(qiáng)回波中心、雨強(qiáng)有著良好的對(duì)應(yīng)關(guān)系；逆風(fēng)區(qū)先在低仰角觀(guān)測(cè)到，隨后發(fā)展高度加厚，范圍變寬，逆風(fēng)區(qū)在某一地區(qū)的發(fā)展與維持可以給當(dāng)?shù)貛?lái)強(qiáng)降雨。

④利用多普勒天氣雷達(dá)速度場(chǎng)圖像特征來(lái)判斷大氣風(fēng)場(chǎng)結(jié)構(gòu)，在強(qiáng)降水發(fā)生初期，可以通過(guò)對(duì)晴空回波的徑向速度場(chǎng)圖像特征來(lái)判斷大氣風(fēng)場(chǎng)結(jié)構(gòu)，此次過(guò)程分析得出低層輻合加暖平流，高空有大風(fēng)速準(zhǔn)急流的抽吸作用，有利于對(duì)流的發(fā)生發(fā)展；在強(qiáng)降水發(fā)生旺盛時(shí)期，低層輻合加暖平流的環(huán)境場(chǎng)，有利于對(duì)流活動(dòng)的加強(qiáng)和維持；當(dāng)環(huán)境場(chǎng)出現(xiàn)低層輻散加冷平流和中高層輻合，對(duì)流活動(dòng)被抑制，降水趨于結(jié)束。

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Analysis of Doppler radar echo features of a heavy rainfall process in Qian Dongnan, Guizhou Province

YU Daihui，YANG Fan，AN Haiquan，LI Luchang

(Meteorological Bureau of Qian Dongnan Prefecture, Guizhou Province，Kaili 556000，China)

Based on the conventional observation data，the automatic station precipitation data and Doppler Radar Data，the heavy rainfall event occurred on 16-18 Jun 2015 in Qian Dongnan, Guizhou Province, was analyzed，the results show that：①The "train effect" caused by tropical precipitation echoes went through the same area one by one continuously was the direct cause of the heavy rain process. ②It can be seen on the Doppler velocity chart that the strong echo centers and the severe rainfall intensity centers were closely connected with the adverse wind area. ③The invasion of cold air in middle-level, the establishment and strengthening of warm and moist southwest flows and the wind shear in low-level were conductive to trigger the occurrence and development of strong convective weather.

heavy rainfall; Qian Dongnan;, Radar echo characteristics; adverse wind area

1003-6598(2016)06-0020-08

2015-11-04

余代輝(1985—)，男(侗族)，助工，主要從事短時(shí)臨近天氣預(yù)報(bào)預(yù)警工作，E-mail:yudaihui2007@126.com。

P458.1+21.1

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