望謨X波段雷達(dá)與興義多普勒雷達(dá)暴雨過程中的對比

孟慶怡　李陽　范倩　劉相　吳靜

摘 要 利用望謨X波段雷達(dá)、興義多普勒雷達(dá)和MICAPS紅外云圖資料，對發(fā)生在貴州省黔西南州望謨縣2017年7月8—9日望謨縣出現(xiàn)的暴雨天氣過程進行了對比分析。結(jié)果表明：1）云團減弱后再加強產(chǎn)生的疊加效應(yīng)導(dǎo)致望謨出現(xiàn)了暴雨;2）望謨雷達(dá)的速度場在強降水階段可以觀測到中氣旋生成，且在該階段中低層強回波高度明顯降低。而VIL基本在2～5 kg·m-2，與基本反射率的大值區(qū)沒有得到很好的對應(yīng);4）對比兩部雷達(dá)在望謨地區(qū)的回波強度，二者均能正確反映出降水的強弱變化，但是興義多普勒雷達(dá)的探測效果明顯不足。

關(guān)鍵詞 X波段雷達(dá);多普勒雷達(dá);暴雨

中圖分類號：P458.121.1 文獻標(biāo)志碼：B DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2021.06.084

貴州省黔西南州望謨縣是黔西南州氣象災(zāi)害較為嚴(yán)重的地區(qū)之一，研究望謨縣暴雨的基本特征，有助于提高業(yè)務(wù)人員對暴雨及短時強降水天氣預(yù)測預(yù)警能力，為政府決策部門的決策提供指導(dǎo)性意見。目前，針對暴雨的雷達(dá)特征分析和預(yù)警方面，很多專家作了大量的研究工作，杜秉玉等用常規(guī)數(shù)字天氣雷達(dá)研究湘中強對流天氣和梅雨鋒的雷達(dá)回波特征[1]。項經(jīng)魁、徐雙柱等從回波形態(tài)、運動等方面總結(jié)了暴雨回波一些形態(tài)和運動特征[2-3]。胡伯威等曾利用武漢WSR-81S數(shù)字化雷達(dá)資料分析了湖北省暴雨回波特征和演變規(guī)律[4]。肖艷姣等發(fā)現(xiàn)低層切變線上的擾動與地面降水加強有密切的關(guān)系[5]。伍志方等認(rèn)為，沿著輻合帶兩側(cè)不斷有新生單體，并沿著不同方向向輻合區(qū)匯聚加強，從而形成暴雨[6]。劉洪恩等利用多普勒雷達(dá)資料研究了低空急流、暖平流等暴雨中尺度系統(tǒng)的雷達(dá)回波特征[7]。夏文梅等利用冷暖平流和輻散輻合風(fēng)場疊加的多普勒速度特征[8]。周雨華等對幾次副高邊緣暴雨的多普勒雷達(dá)資料進行了對比分析總結(jié)[9]。

興義雷達(dá)探測范圍大，但容易受到地形阻礙、地球曲率和雷達(dá)波束寬度等帶來的影響，存在一定的探測盲區(qū)，而望謨X波段雷達(dá)對小尺度的局部對流云系的探測更為清晰，具有更高的探測靈敏度，更適用于一些地形復(fù)雜的山區(qū)等一些處于新一代天氣雷達(dá)探測盲區(qū)但又容易生成局地降水的地點，很好地彌補了興義多普勒雷達(dá)的缺陷。因而對比望謨X波段天氣雷達(dá)和興義多普勒雷達(dá)在暴雨過程中所展現(xiàn)的差異性，對臨近預(yù)警預(yù)報工作具有有效的指導(dǎo)作用。

1 天氣背景

2017年7月8—9日，黔西南州出現(xiàn)了12站大暴雨（降水量大于100 mm），其中望謨打易鎮(zhèn)151 mm，打易中學(xué)鎮(zhèn)141 mm，打巖鎮(zhèn)137 mm，觀文鎮(zhèn)129 mm，打尖鎮(zhèn)103 mm，坡架鎮(zhèn)109 mm，另有92站出現(xiàn)暴雨（降水量在50～100 mm）。此次天氣過程受短波槽、低層切變線、干傾入、低空急流和地面弱冷空氣的共同影響，其相互作用誘發(fā)了地面輻合線鋒生。暴雨發(fā)生初期，水汽條件和不穩(wěn)定能量滿足暴雨的啟動條件，地面輻合線和冷鋒南下觸發(fā)云團發(fā)展，且移動緩慢，導(dǎo)致出現(xiàn)大暴雨天氣。

2 衛(wèi)星云圖分析

黔西南州望謨縣打易鎮(zhèn)的短時強降水主要集中在2017年7月9日2：00、5：00、8：00，從衛(wèi)星紅外云圖上看到，7月9日1：30，如圖1（a），黔西南上空有一偏南-北向的帶狀對流云團A，其冷中心在黔西南州中西部，且發(fā)展旺盛，此時望謨上空的對流云系淺薄且強度不強，云頂亮溫在220 K左右，此時短時強降水達(dá)最大，

1：00—2：00達(dá)到了38 mm。2：45，云體A與B合并后分裂成南北兩個單體C和D，如圖1（b），北面的單體C向東南移動至打易鎮(zhèn)附近，云頂亮溫在210 K左右，降水迅速減弱。4：45時，如圖1（c），D對流中心減弱消散，C對流強中心強度減弱，面積減小，此時打易鎮(zhèn)恰位于趨于減弱的C對流強中心的南側(cè)，云頂亮溫在200 K

左右，對應(yīng)的地面降水3：00—4：00為3.5 mm，4：00—5：00為29.7 mm。5：00—7：00，強中心基本維持，打易鎮(zhèn)上空的云頂溫度明顯升高，云頂溫度在210 K左右，期間降水量較小，7：30如圖1（d），E強中心減弱東移，打易鎮(zhèn)處在亮溫梯度的大值區(qū)，降水明顯增加，之后整個云團東移出黔西南州，降水趨于結(jié)束。

3 望謨雷達(dá)與興義雷達(dá)回波對比

分析望謨X波段雷達(dá)發(fā)現(xiàn)，7月9日1：17（圖2），基本反射率在40 dBZ左右，最大可達(dá)50 dBZ，此時為混合性降水回波，對應(yīng)時次的剖面圖上可以看到強中心高度從地面到4 km左右，相對移動方向呈現(xiàn)前傾趨勢，且中低層的回波強度在45 dBZ左右。2：46回波向東北方向移動，打易鎮(zhèn)上空在30 dBZ左右，強中心逐漸減弱消失，中低層回波強度也逐漸減弱，小時雨強迅速減弱。

4：22，云團結(jié)構(gòu)密實但范圍減小，反射率基本在

45 dBZ左右，5 km以下的回波也在45 dBZ左右，且持續(xù)時間長，對應(yīng)小時雨強大。6：58，看到黔西南州中西部云體繼續(xù)緩慢東移，主體維持在黔西南-黔南一帶，此時回波強度在45 dBZ左右，回波高度減小至3 km附近，但仍然維持在45 dBZ左右，降水強度并沒有明顯減弱，但降水過程趨于結(jié)束。整體分析可知，過程中小時雨強接近

30 mm·h-1的階段，反射率在45 dBZ左右，屬于層狀云積狀云混合性質(zhì)降水，在降水趨于結(jié)束時小時雨強雖然大，但中低層強回波高度明顯降低。

（a）1：30;（b）2：45;（c）4：45;（d）7：30。

從速度場發(fā)現(xiàn)（圖3a），9日1：17，望謨縣上空多為正速度區(qū)，說明大尺度系統(tǒng)正在減弱消散階段，但是在打易鎮(zhèn)附近出現(xiàn)了一對正、負(fù)速度對，為明顯的中氣旋，但是氣流處于輻散的狀態(tài)，此中氣旋強度不強，有減弱消亡的趨勢，這也與云圖及地面降水實況相對應(yīng)。垂直累計液態(tài)含水量（VIL）可知（圖3b），其發(fā)生發(fā)展與基本反射率趨勢基本一致。1：17望謨縣打易鎮(zhèn)上空的含水量在2～11 kg·m-2，最大VIL 10.55 kg·m-2，40～45 dBZ所對應(yīng)的VIL在1～5 kg·m-2，回波強度中心與最大VIL中心對應(yīng)關(guān)系并不好。2：46，反射率20～40 dBZ對應(yīng)的VIL在1～2 kg·m-2，40～45 dBZ

所對應(yīng)的VIL在5 kg·m-2左右，此時降水明顯減小。

2：00—4：00期間，打易鎮(zhèn)的VIL基本在0～2 kg·m-2，

轉(zhuǎn)為弱的陣性降水。4：22，VIL大值區(qū)與強回波中心依然沒有對應(yīng)，到6：58，打易鎮(zhèn)南部出現(xiàn)大于

45 dBZ的地方VIL在3 kg·m-2左右。整個強降水過程中，VIL強度小，基本在2～5 kg·m-2，與反射率的大值區(qū)沒有很好的對應(yīng)，這與多普勒天氣雷達(dá)中VIL的特征有很大差別。

對比興義多普勒天氣雷達(dá)發(fā)現(xiàn)，在整個強降水持續(xù)期間，回強的強度為20～35 dBZ，結(jié)構(gòu)松散。分析圖4a

（均1.5°仰角）發(fā)現(xiàn)，1：16，打易鎮(zhèn)附近為積狀云降水回波，強度約為30 dBZ，與望謨縣雷達(dá)掃描到的強度相比明顯減弱，面積減少，2：46回波減弱為層狀云降水回波，與之對應(yīng)的地面降水也明顯減弱，4：20，回波增強，約為35 dBZ，對應(yīng)的地面降水加強，6：59，回波又減弱為層狀云降水，此時對應(yīng)的地面降水明顯減弱。二部雷達(dá)在回波生消趨勢上較為一致，均能正確反映出降水的強弱變化，但是較之望謨本地X波段雷達(dá)，興義多普勒雷達(dá)的探測效果明顯不足，興義位于東經(jīng)105°、北緯25.08°，海拔1 299 m，望謨縣城海拔僅有567 m，望謨雷達(dá)所在位置海拔，且距離興義直線距離達(dá)121 km，加上望謨縣南北海拔落差大，地形復(fù)雜，空間上的距離加上海拔的明顯落差是導(dǎo)致興義雷達(dá)在望謨本地探測效果明顯變差的主要原因。

4 結(jié)論

1）云圖顯示此次過程的云系為單一帶狀云系，其基本特征是發(fā)展階段、減弱后再加強階段造成了望謨縣的強降水天氣，其產(chǎn)生的疊加效應(yīng)導(dǎo)致望謨出現(xiàn)了多點大暴雨。

2）分析望謨雷達(dá)的基本反射率可知，在強降水階段，回波屬于層狀云積狀云混合性回波，同時在降水最強的階段（38 mm·h-1）可以觀測到中氣旋生成，在降水趨于結(jié)束的時候小時雨強雖然大，但中低層強回波高度明顯降低。VIL回波上看到，整個過程中，VIL基本在

2～5 kg·m-2，基本反射率的大值區(qū)沒有得到很好的對應(yīng)，但VIL的大值區(qū)反射率在45 dBZ左右，在望謨地區(qū)出現(xiàn)的短時強降水與VIL指標(biāo)不是很好。

3）對比兩部雷達(dá)在望謨地區(qū)的回波強度可知，二者在回波生消趨勢上較為一致，均能正確反映出降水的強弱變化，但是較之望謨本地X波段雷達(dá)，興義多普勒雷達(dá)的探測效果明顯不足，地形復(fù)雜，空間上的距離加上海拔的明顯落差是導(dǎo)致興義雷達(dá)在望謨縣探測效果明顯變差的主要原因。

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（責(zé)任編輯：趙中正）