2014年濟源市強對流天氣雷達回波分類特征及預警服務分析
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摘 要：對2014年濟源市發生的22次強對流天氣雷達資料進行分類分析，結果表明：影響濟源的強對流天氣有三個途徑，在時空分布上具有不均勻性。由山西陽城或濟源本地境內生成，系統自北向南東移南壓，在濟源系統略有加強，回波強度一般在40-55DBZ之間;經洛陽孟津和焦作孟州或在其境內生成并發展的系統自南向北移動，西北方向進入濟源后，受地形抬升作用，回波強度要強于自北向南的系統回波強度，達到60DBZ以上。分析徑向速度，21次過程中均存在逆風區，短時強降水類型逆風區面積、持續時間、厚度大于一般雷陣雨的逆風區面積、持續時間和厚度;一般雷暴的逆風區被正速度包圍的負速度最大值在5-15m/s之間，強雷雨大風的逆風區被正速度包圍的負速度最大值達30m/s以上，逆風區的面積、走向與地面出現狂風暴雨的地方一致。強對流天氣過程回波頂高均在8km以上，強雷雨大風的回波頂高在14-15km，其走向、范圍、面積均與地面出現狂風暴雨的地方相對應。
關鍵詞：強對流天氣;回波特征;分類;預報服務
中圖分類號：P458 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2019）08-0222-03
0 引言
濟源市地處豫西北，境內80%以上的的面積為山區和丘陵，地勢北高南低、西高東低，天氣復雜多變。雷雨大風、短時強降水、冰雹等強對流天氣是濟源夏季主要災害性天氣，它的特點是空間尺度小、生命史短、突發性強、發展演變迅速、破壞力大，常造成巨大的經濟損失，而因此備受關注。局地短時暴雨、冰雹、強雷雨大風等強對流天氣均與中尺度強對流系統密切相關，用常規天氣觀測網很難捕捉到。近年來在省臺以牛淑貞、張一平[1]老師為首的短臨預報專家以及江西[2]、福建[3]、甘肅[4]、寧夏[5]、重慶[6]等地的氣象科技人員，對當地獲取的天氣雷達資料進行了分析研究，得出了強對流天氣在本地的演變規律，這些工作明顯提高了本地短時災害性天氣的監測、預報能力。本文將2014年濟源市天氣雷達資料進行了統計分類，特別是對中尺度強對流天氣進行了細化，得出了在濟源出現的強對流天氣雷達回波特征。以期建立濟源市中尺度強對流天氣雷分析系統，提高濟源天氣雷達資料在預報業務中的利用率，增強強對流天氣的監測、預報能力，在局地短時暴雨、強雷雨大風、冰雹等天氣監測、預報過程中，發揮關鍵作用，為濟源市決策、公益氣象服務、專業氣象服務、人工影響天氣、防雷、防災減災等提供更密集、精細、準確、及時的短時預報產品，以更好地為地方經濟生產服務。
1 2014年強對流天氣過程概況
統計分析以三門峽新一代天氣雷達為中心，重點分析發生在濟源區域內的強對流天氣雷達回波特征。2014年4-9月份發生在濟源境內的強對流天氣共有22次，其中短時強降水（局地暴雨）3次、強雷雨大風天氣2次、一般性雷陣雨天氣17次。強對流天氣最早出現在4月14日，最晚出現在8月26日。本文按短時強降水（局地暴雨）、強雷雨大風、一般性雷陣雨進行分類，過程統計祥見表1。
2 強對流天氣雷達回波特征
2.1 組合反射率特征
為了便于分析，雷達回波強度主要分析了組合反射率因子。
2.1.1 短時強降水（局地暴雨）回波強度特征
出現在濟源市的短時強降水以局地暴雨為主。綜合分析6月18日、7月22日、8月4日三次濟源局地短時暴雨組合反射率因子（圖1的A、B、C、D），由山西陽城南壓進入濟源后受地形影響，局地系統加強，回波強度55DBZ以下，持續時間2-3個體掃后減弱并快速移動。
2.1.2 強雷雨大風回波特征
強雷雨大風回波的主要特征是帶狀，由大小不等的強對流單體排列而成。
綜合分析7月4日（D）、7月19日（E）這兩次強雷雨大風回波特征，帶狀回波由強對流核組合成長達百余公里的窄帶，前沿比較整齊，系統均為自西南向東北方向移動，進入濟源后，受地形抬升作用，局地加強，回波強度達60-65DBZ，對應對面為狂風暴雨天氣。因此，在業務工作中應注意監測帶狀和弓形回波的形成發展。
2.1.3 一般雷陣雨回波特征
綜合分析17次一般性雷陣雨回波特征，其中9次在山西陽城境內生成，4次系統由洛陽孟津和焦作孟州境內生成，2次系統經山西垣曲進入濟源，2次濟源本地生成并發展。由山西陽城境內生成的系統南壓東移進入濟源和在濟源本地生成并加強發展的系統，回波強度一般在40-50DBZ之間，主要影響濟源的思禮、克井、五龍口、承留、梨林等鄉鎮，強回波持續時間一般在2個體掃，系統影響時以雷暴、陣雨天氣為主。由洛陽孟津和焦作孟州附近生成的系統西北方向進入濟源后，主要影響濟源的坡頭、大峪、承留、軹城、市區、梨林、五龍口等鄉鎮，回波強度要略強于自北向南的系統回波強度，達到50-55DBZ。系統影響時主是雷暴伴有短時大風天氣。由山西垣曲進入濟源的系統回波主要影響濟源的邵原、王屋、下冶、大峪等山區鄉鎮，回波強度較弱，在40-45DBZ之間，系統影響時主要以雷電天氣為主，伴有短時陣雨。
綜合分析2014年22次強對流天氣多普勒天氣雷達產品發現，影響濟源的強對流天氣主要有三個途徑，每次過在時空分布上均具有不均勻性：
在山西陽城境內和濟源本地生成的系統自北向南東移南壓，在濟源系統略有加強，回波強度一般在40-55DBZ之間（6月19日過程在山西陽城境內生成并發展中心強度為60DBZ，進入濟源后加強至65DBZ，因此除外），主要影響濟源的思禮、克井、五龍口、承留、梨林等鄉鎮，強回波持續時間一般在2-5個體掃，系統影響時以雷暴、陣雨天氣為主。此類天氣占54.5%。
經洛陽孟津和焦作孟州以及洛陽新安或在其境內生成并發展的系統自南向北移動，西北方向進入濟源后，受地形抬升作用，回波強度要強于自北向南的系統回波強度，達到60DBZ以上，主要影響濟源的坡頭、大峪、承留、軹城、市區、梨林、五龍口等鄉鎮，系統影響時主是雷暴伴有短時大風天氣。此類系統占36.3%。 系統經山西垣曲進入濟源，回波主要影響濟源的邵原、王屋、下冶、大峪等山區鄉鎮，回波強度較弱，在40-45 DBZ之間，系統影響時主要以雷電天氣為主，伴有短時陣雨。此類系統占9.2%。
2.2 徑向速度場特征
多普勒天氣雷達的徑向速度回波產品反映了降水粒子群相對于雷達的平均徑向速度。以下根據不同分類的強對流天氣過程對多普勒徑向速度回波特征進行分析。
2.2.1 短時強降水（局地暴雨）速度特征
綜合分析，7月22日雷達回波自低層到高層均存在逆風區，被正速度區包圍的最大負速度區最大負速度值在5-15m/s之間，8月5日在1.5°仰角在濟源大峪槐姻一帶出現一中氣旋，中氣旋持續時為2個體掃，之后正速度區包圍小片負速度區（逆風區）。逆風區和中氣旋持續時間、持續面積范圍基本和出現短時強降水時間、面積相吻合。
2.2.2 強雷雨大風回波特征
分析7月4日和7月19日兩次強雷雨大風過程，自低層到高層均存在逆風區，被正速度區包圍的最大負速度區，最大負速度值均達30m/s以上。這種形勢有利于中尺度垂直環流的形成，垂直環流有利于水汽的垂直輸送，也有利于降水粒子的降落， 此次天氣以短時大風為主，并伴有短時強降水。逆風區形成的時間，持續面積范圍基本和出現短時大風時間面積相吻合。
2.2.3 一般雷暴回波特征
分析一般雷暴回波特征，0.5°仰角探測到正速度區有負速度存在，持續時一般在7-9個體掃，1.5°仰角正速度區雖然也存在負速度，但是面積很小，且持續時間一般為4-7個體掃之間。2.4°和3.4°仰角均無逆風區存在。
綜合分析21次強對流天氣的徑向速度（6月19日過程除外），共同點是均存在逆風區，不同點是短時強降水類型和強雷雨大風型的逆風區面積、持續時間、厚度相當，均大于一般雷陣雨的逆風區面積、持續時間和厚度;短時強降水型的逆風區被正速度包圍的負速度最大值在5-15m/s之間，強雷雨大風的逆風區被正速度包圍的負速度最大值達30m/s以上，逆風區的面積、走向與地面出現狂風暴雨的地方一致。
2.3 回波頂高特征
回波頂（ET）可以通過對云頂高度的定位反映雷暴云的發展程度。根據以往工作經驗，當回波頂高升至8～9km時將會出現雷電天氣，14km以上出現小冰雹的天氣可能性大。因此，本文對回波頂高產品也進行了對比分析。
綜合分析回波頂高，不論是一般雷陣雨天氣、短時強降水（局地暴雨）還是強雷雨大風天氣，回波頂高均在8km以上，短時強降水、強雷雨大風的回波頂高在14-15km，其走向、范圍、面積均與地面出現狂風暴雨的地方相對應。
3 預報服務分析
隨著社會的不斷進步，高時效性數據設備天氣雷達、自動氣象站、鄉鎮雨量站等在業務中的廣范應用，大大提高了預報監測能力。為了更好做好預報服務，提高天氣雷達資料在預報業務中的利用率，增強強對流天氣的監測、預報服務能力，本文對2014年度強對流天氣服務情況進行了評估分析。
2014年22次強對流天氣過程中，強對流天氣預警平均提前服務量僅為8.4分鐘。雷電預警提前發布的共有12次，其中提前10分鐘發布的共有9次。發生后才發布的共有10次，發生10分鐘后才發布預警的共有7次，7次中有1次為上午，4月份3次以及在濟源本地生成2次的強對流天氣均未提前發布。4次短時強降水預警服務中雖然作為強對流天氣在雷電預警中進行了服務，但是作為暴雨（局地單點）預警服務兩次漏發，1次空發。統計中還發現，在整個強對流天氣預報服務過程中，作為服務的主題預報員，責任心強的在值班過程中大多均能提前進行發布。
由此可見，加強短時強降水監測預測，關注上午以及濟源本地生成發展的強對流天氣和春季雷暴的發生，同時增強工作責任心，是提高濟源強對流天氣過程服務質量與水平的關鍵。
4 結語
?。?）綜合分析2014年22次強對流天氣多普勒天氣雷達產品發現，影響濟源的強對流天氣主要有三個途徑，每次過程時空分布上均具有不均勻性。
（2）綜合分析21次強對流天氣的徑向速度，共同點是均存在逆風區，逆風區的面積、走向與地面出現狂風暴雨的地方一致。
?。?）分析回波頂高，不論是一般雷陣雨天氣、短時強降水（局地暴雨）還是強雷雨大風天氣，回波頂高均在8km以上，強雷雨大風的回波頂高在14-15km，其走向、范圍、面積均與地面的狂風暴雨相對應。
?。?）加強短時強降水監測預測，關注上午以及濟源本地生成發展的強對流天氣和春季雷暴的發生，同時增強工作責任心，是提高濟源強對流天氣過程服務質量與水平的關鍵。
參考文獻
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