錫林郭勒盟“11.18”暴雪天氣雷達(dá)回波分析

郭永梅

(錫林郭勒盟氣象局 氣象技術(shù)裝備保障與信息中心雷達(dá)站，內(nèi)蒙古 錫林浩特 011200)

雷達(dá)資料在分析暴雨、冰雹、雷雨大風(fēng)等夏季災(zāi)害性天氣方面發(fā)揮了重要作用，為預(yù)報(bào)員提供了豐富的理論指導(dǎo) 。但學(xué)者們利用多普勒雷達(dá)資料分析降雪過(guò)程的研究尤其是應(yīng)用多普勒雷達(dá)資料對(duì)降雪短時(shí)、臨近預(yù)報(bào)的研究仍比較少，所以錫林郭勒盟錫林浩特市自2019年建成新一代多普勒天氣雷達(dá)以來(lái)，氣象工作者加強(qiáng)了雷達(dá)資料在降雪過(guò)程的研究分析，在災(zāi)害性天氣的識(shí)別和預(yù)警中發(fā)揮了重要的作用，成為短時(shí)臨近預(yù)報(bào)不可或缺的監(jiān)測(cè)手段，筆者利用新一代天氣雷達(dá)數(shù)據(jù)對(duì)暴雪天氣個(gè)例進(jìn)行詳細(xì)分析，尋找大到暴雪的回波強(qiáng)度、基本速度、風(fēng)廓線等產(chǎn)品的重要特征，用于指導(dǎo)以后的大到暴雪預(yù)報(bào)。

1 天氣背景

此次暴雪天氣過(guò)程是高空短波槽和地面倒槽的共同作用下產(chǎn)生的。700hPa華北脊后的西南急流與西來(lái)槽前的西南氣流相互疊置，引導(dǎo)暖濕氣流向北輸送，為強(qiáng)降雪提供充足的水汽，850hPa東風(fēng)在近地面層形成冷墊作用，隨著高空槽東移，槽前暖濕氣流沿冷墊爬升造成強(qiáng)降雪，低空急流是本次暴雪過(guò)程的主要影響系統(tǒng)之一。

從當(dāng)時(shí)的天氣背景分析來(lái)看，2020年11月17日20時(shí)開(kāi)始水汽通道建立以后，到18日08時(shí)錫盟中部地區(qū)整層的相對(duì)濕度條件均大于80%以上，而且近地面層有逆溫存在。風(fēng)場(chǎng)的垂直分布上也可以看到850hPa～700hPa中底層為偏東氣流，而高層為一致的西南氣流，暖濕氣流在冷墊上爬升也是導(dǎo)致本次強(qiáng)降雪的原因。

這次暴雪范圍廣、強(qiáng)度大，從阿巴嘎旗南部地區(qū)向東錫林浩特一直到西烏珠穆沁旗均出現(xiàn)暴雪天氣，過(guò)程降雪量達(dá)到了10.0mm～22.6mm。大部地區(qū)的降水時(shí)間24h以上，西烏珠穆沁旗的降雪持續(xù)48h。北部地區(qū)以雨夾雪轉(zhuǎn)雪天氣為主，而南部地區(qū)以雨或雨夾雪轉(zhuǎn)雪為主，其中太仆寺旗、正藍(lán)旗、多倫縣從17日夜間至18日中午，降水相態(tài)均為雨，降雨量達(dá)到10mm～15mm中雨，隨著冷空氣的南壓，東南部地區(qū)氣溫急劇下降，降水出現(xiàn)相態(tài)變化，由雨轉(zhuǎn)為降雪天氣。

2 多普勒雷達(dá)資料分析

2.1 基本反射率圖像特征分析

對(duì)多普勒雷達(dá)資料分析得出，倒槽暴雪時(shí)速度零線總體呈直線經(jīng)過(guò)測(cè)站，風(fēng)廓線上偏北冷墊厚，中層西南風(fēng)增強(qiáng)和南北風(fēng)徑向輻合上升運(yùn)動(dòng)使得降雪維持并產(chǎn)生暴雪(低層冷墊增厚，容量導(dǎo)致相態(tài)轉(zhuǎn)變以及降水強(qiáng)度的增加)。層狀回波整體自西北方向開(kāi)始進(jìn)入雷達(dá)監(jiān)測(cè)范圍，并向東南方向移動(dòng)，回波發(fā)展慢而穩(wěn)定，回波范圍逐漸加大，分布較均勻、連續(xù)呈均勻的片狀分布，結(jié)構(gòu)比較密實(shí)，回波連續(xù)性很好，移動(dòng)緩慢。在08時(shí)雷達(dá)東南方向回波最大強(qiáng)度有達(dá)到40dBZ，從天氣實(shí)況中我們也已經(jīng)了解到此時(shí)東南部地區(qū)為雨雪混合性降雪且降水強(qiáng)度較大，所以此時(shí)的反射率因子的值是偏大的。而對(duì)于純雪回波強(qiáng)度一般是≤35dBZ，所以反射率因子在逐漸減小，這說(shuō)明雨或雨夾雪逐漸轉(zhuǎn)為雪。

2.2 徑向速度特征分析

對(duì)徑向速度圖進(jìn)行分析，可以非常清楚地看到是否有暖平流存在，對(duì)應(yīng)的零速度線呈明顯的S型，風(fēng)向隨高度順轉(zhuǎn)，從近地層的偏東風(fēng)順轉(zhuǎn)成東南風(fēng)，再到高層發(fā)展為偏西南風(fēng)，呈明顯的暖平流，暖濕氣流在冷墊上爬升是導(dǎo)致本次強(qiáng)降雪的原因。雷達(dá)站東南方向有輻合上升氣流，有利于水汽的輻合上升；負(fù)速度區(qū)半包圍正速度區(qū)，西南及東南方向水汽輻合加強(qiáng)，降雪強(qiáng)度也隨之增強(qiáng)；雷達(dá)站160°到220°方位角上出現(xiàn)速度模糊，表明降雪伴隨大風(fēng)天氣存在。

逆風(fēng)區(qū)是指徑向速度圖像中大范圍正速度區(qū)內(nèi)出現(xiàn)負(fù)速度區(qū)，或者負(fù)速度區(qū)出現(xiàn)小范圍正速度區(qū)的現(xiàn)象，并且有明顯的零速度線圓環(huán)或者半圓環(huán)將正負(fù)速度區(qū)隔開(kāi)，雷達(dá)站偏東南部地區(qū)有小范圍的逆風(fēng)區(qū)存在，逆風(fēng)區(qū)是局部中尺度氣流不均勻，導(dǎo)致垂直運(yùn)動(dòng)發(fā)生的主要原因，這與天氣實(shí)況中提到的近地面層有逆溫存在相吻合。

2.3 風(fēng)廓線特征分析

通常只有在大面積降水的情況下才能得到比較完整的垂直風(fēng)廓線，在干燥的冬季晴空情況下，幾乎得不到垂直風(fēng)廓線，在本次暴雪天氣過(guò)程中，監(jiān)測(cè)到的風(fēng)廓線產(chǎn)品支持了這種判斷。從1.5km以上到4.0km偏東風(fēng)順轉(zhuǎn)成東南風(fēng)，再到高層發(fā)展為偏西南風(fēng)，從在低層有風(fēng)隨高度的順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，表明低層有暖平流，暖平流將水汽輸送到降水區(qū)形成濕中心為降水提供了有利條件，存在低空急流，并且風(fēng)速隨高度逐漸增大，高空的輻散抽吸作用促使低層的輻合加強(qiáng)，有利于強(qiáng)降雪的發(fā)生和維持。并且我們利用3km高度附近的水平風(fēng)向作為引導(dǎo)氣流，可以推斷出降水云體向東南方向緩慢移動(dòng)。

2.4 回波頂和垂直液態(tài)水含量特征分析

對(duì)于雨雪混合性的降雪且降水強(qiáng)度較大的過(guò)程，回波頂最高可達(dá)5km～8km，本次暴雪天氣過(guò)程回波頂達(dá)到5.7km，雷達(dá)站南部地區(qū)回波頂最高達(dá)到7.2km。

2.5 徑向速度垂直剖面圖像特征分析

降雪天氣通常出現(xiàn)在冬季，由于熱力條件較差，不利于降雪云體的對(duì)流生長(zhǎng)，所以在剖面圖上降雪云體的回波頂比較平整，高度較低，通常在4km左右，降水強(qiáng)度越強(qiáng)、越穩(wěn)定，云頂越平整。隨著回波向雷達(dá)站附近收縮，回波高度逐漸降低，回波高度降到3km左右，預(yù)示著降水將很快結(jié)束。

3 結(jié)論

利用新一代多普勒天氣雷達(dá)監(jiān)測(cè)到的信息，對(duì)此次錫林郭勒盟暴雪天氣進(jìn)行了詳細(xì)研究，結(jié)果表明：多普勒天氣雷達(dá)監(jiān)測(cè)到的冬季暴雪天氣的反射率因子、徑向速度、風(fēng)廓線特征比較明顯，而垂直液態(tài)水含量等項(xiàng)目則不明顯或監(jiān)測(cè)不到。

通過(guò)以上分析得出，反射率因子、徑向速度、風(fēng)廓線特征如下：①基本反射率的性質(zhì)不同，所帶來(lái)的降水性質(zhì)和強(qiáng)度也不同，與夏、秋季造成雷電大風(fēng)等對(duì)流性和短時(shí)暴雨的混合性回波有較大區(qū)別的是在反射率因子回波圖上降雪回波分布均勻連續(xù)，回波范圍大，絲縷狀紋理結(jié)構(gòu)明顯，降雪回波的強(qiáng)度較弱，一般在10dBZ～15dBZ左右，強(qiáng)中心的回波強(qiáng)度有時(shí)會(huì)超過(guò)30dBZ；而對(duì)于小范圍內(nèi)回波可達(dá)到40dBZ的表明近地面受融化粒子的作用，反射率因子偏高，所以我們可依靠反射率因子產(chǎn)品確定回波的強(qiáng)度及強(qiáng)降雪帶，也可以用反射率因子隨時(shí)間的變化確定降水回波的移動(dòng)以及未來(lái)趨勢(shì)。②在徑向速度圖上，降雪回波的速度等值線分布比較有規(guī)則，存在清晰、連續(xù)的“S”形零速度線，說(shuō)明降雪出現(xiàn)時(shí)水平風(fēng)向隨高度順轉(zhuǎn)，表現(xiàn)為有強(qiáng)的暖濕平流輸送，通常低空急流的出現(xiàn)和消失是降雪開(kāi)始和結(jié)束的標(biāo)志。所以，我們可以通過(guò)雷達(dá)的徑向速度產(chǎn)品分析降水系統(tǒng)水平運(yùn)動(dòng)和能量輸送的一個(gè)重要手段，通過(guò)對(duì)零速度線形狀和位置的分析進(jìn)一步驗(yàn)證大氣的動(dòng)力和熱力結(jié)構(gòu)，判斷風(fēng)隨高度的變化趨勢(shì)、冷暖平流的輸送和動(dòng)力輻合輻散情況。 ③風(fēng)廓線速度定量能夠反映相態(tài)轉(zhuǎn)變的差異，雨雪轉(zhuǎn)換時(shí)下落速度明顯減小，降雨速度范圍為1.5m～7.0m每秒，降雪速度為0.25m～1.5m每秒。