包頭地區一次短時強降水的雷達回波分析

趙怡卿　張立媛　黃煒　蔡晴宇

摘 要：積狀層狀混合性降水云系是包頭地區短時強降水的主要云系之一。利用巴彥淖爾、鄂爾多斯和呼和浩特新一代天氣雷達回波拼圖資料，對2013-09-18—19發生在包頭地區的一次大到暴雨天氣進行分析，發現積狀層狀混合性降水云系回波頂高的躍升、維持與地面產生短時強降水有較好的對應關系。這對日常短時臨近預報預警有一定的指導意義。

關鍵詞：積狀層狀；短時強降水；雷達回波；包頭

中圖分類號：P412.25 文獻標識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）13-0140-02

2013-09-18T07：00—2013-09-19T07：00，包頭地區出現大到暴雨天氣，最大降水量在土右旗美岱召鎮達85.1 mm，全市90%以上的測站出現降水。其中，59個測站超過30 mm，17個測站超過50 mm。市區降水量2.1～68.9 mm，土右旗降水量0.3～85.1 mm，固陽縣降水量21.0～55.4 mm，石拐降水量18.5～57.9 mm，百靈廟降水量17.3 mm，希拉穆仁降水量14.0 mm，滿都拉降水量25.1 mm，達茂旗降水量0.1～32.9 mm。此次降水天氣是由深厚的積狀層狀混合性降水云系造成的，主要降水時段的平均雷達回波強度為30～40 dBZ，回波頂高為7～8 km。在不同降水時段內，雷達回波強度的大小、范圍和回波頂高與地面降水的強弱有直接關系。本文通過分析18日07：00—08：00雷達回波和地面雨晴資料，發現積狀層狀混合性降水云系中回波頂高的躍升、維持與地面強降水有較好的對應關系。雷暴、大風、冰雹和短時強降水是強對流云系的主要災害性天氣，國內對這類災害性天氣雷達回波的研究較為深入，但積狀層狀混合性降水云系產生的短時強降水和發生機制的文獻并不多。因此，加強混合性降水云系中短時強降水的研究分析，對提高災害性天氣預報預警能力具有重要意義。

1 降水實況

2013-09-18T07：00—08：00，包頭市土右旗地區雨量站數據統計為：蘇卜蓋降水量25 mm、美岱水庫降水量24.5 mm、公山灣降水量24.3 mm、水泉煤礦降水量23.3 mm、美岱召鎮降水量22.7 mm、那太村降水量20.2 mm、馬留村降水量18.9 mm、腦包溝村降水量18.3 mm，這8個雨量站都位于土右旗東北部。

2 雷達回波分析

降水的反射率因子回波大致可分為三種類型：積云降水回波、層狀云降水回波和積云層狀云混合降水回波。在常規雷達上，積狀云降水回波被描述為具有密實的結構，而層狀云降水回波具有均勻的紋理和結構，積狀和層狀混合云降水回波具有絮狀結構。本文仔細分析了發生在層狀云中的一個對流單體所引起的短時強降水，總結了一些主要的雷達回波特征。

2.1 雷達回波的演變

2013-09-18T6：30積狀層狀云混合降水云系中回波較強的對流云團位于土右旗黃河以南地區，強度為30～40 dBZ，對流云團的回波頂高為5～12 km（圖略）。7：00，對流云團越過黃河進入土右旗西南部，強度為30～40 dBZ（見圖1-a），云頂高度達14～15 km（見圖2-e），并呈圓形結構，預示著在對流云團中部對流呈發展態勢。7：12，對流云團整體移過黃河，中心反射率因子最大強度為45 dBZ（見圖1-b）。對應的回波頂高達17 km（見圖2-f），此高度對應著中緯度地區對流層頂的高度，表明對流云團中對流發展旺盛。7：30，對流云團移至土右旗中部地區（見圖1-c），其45 dBZ回波區域正處于美岱召鎮南部，對應的云頂高度為18 km（見圖2-g）。從7：12和7：30雷達回波對比來看，7：30強度為45 dBZ的區域增大，云頂最大高度增至18 km，位于圓形對流泡的前沿，對流泡后部云頂高14 km，此時上升和下沉氣流結構明顯。

從7：36開始，對流云團對流發展進入減弱階段（見圖1-d），其45 dBZ區域的回波頂高降至14 km（見圖2-h），并向北移動，移至美岱召鎮的中部。回波頂高數據的下降，說明云團中的下沉氣流在加強，降水強度增大，是短時強降水出現的主要時段。8：00，對流云團大部分位于土右旗北部，其回波形態與前幾個時次相比，強度減弱，結構較松散，回波頂高明顯下降，但處于美岱召鎮東北部和公山灣的云頂高度仍在9 km以上，此時強降水處于結束時段（圖略）。

2.2 雷達回波的主要特征

在積狀層狀云混合降水回波中出現短時強降水時，應重點分析對流云團結構、中心強度和對應的回波頂高等重要指標。從2013-09-18T07：00—08：00雷達回波演變狀況分析，短時強降水出現的落區與對流云團的結構、強度、移動路徑和云頂高度的演變密切相關，具體表征有以下幾點：①對流云團結構密實，大于35 dBZ區域面積為150～200 km2。②對流云團緩慢向東北方向（由平原向山地）移動，移速為25 km/h，有利于抬升氣流，促進對流云團中水汽的輻合和輸送的增強。③對流云團在移動的過程中，前部的回波強度達到45 dBZ，回波頂高達到12 km以上，最大回波頂高為18 km，已接近中緯度對流層頂的高度。如果云團屬積狀云，易產生雷雨、大風、冰雹等強對流災害性天氣。④07：00—08：00對流云團中前部回波頂高≥12 km的區域近似于圓形結構，此結構形態與積狀云降水回波的強單體結構形態近似。⑤對流云團移過黃河后，中前部回波頂高出現跳躍式增長。7：00—7：30，回波頂高的最大值由12 km躍增至18 km。自7：36—8：00，對流云團的回波頂高的最大值維持在9～14 km。回波頂高出現跳躍式增長和下塌（維持一定的對流高度）是短時強降水出現的重要條件之一。

3 討論

關注積狀層狀云混合降水云系中對流云團的發生和發展，對探測局地短時強降水、洪澇具有重要意義。通過上述探測和分析，初步總結出以下判別指標：①對流云團強度≥40 dBZ，結構密實，移動緩慢（移速20～30 km/h）。②對流云團中高聳云塔（較強的對流泡）呈圓形結構，并維持一段時間，強度≥45 dBZ，回波頂高≥12 km。③對流團中高聳云塔（較強的對流泡）的回波頂高出現躍增，對產生短時強降水極為有利。中緯度對流層頂的高度是判定短時強降水的一個重要指標。④對流云團中高聳云塔（較強的對流泡）的回波頂高出現下塌后，平均高度繼續維持在9 km以上。⑤對流云團由平原向山地移動或移至山溝峽谷的特殊地形，強度增強，對觸發局地產生強降水十分有利。⑥對流云團中高聳云塔（較強的對流泡）經過的地區是地面降水的大值區。如果積狀層狀云混合降水云系中存在多個對流云團，對流云團的列車效應對判斷局地暴雨也有十分重要的意義。

參考文獻

[1]俞小鼎，姚秀萍，熊廷南，等.多普勒天氣雷達原理與業務應用[M].北京：氣象出版社，2006.

〔編輯：李玨〕

Abstract： Stratiform-cumuliform hybrid cloud is one of the most principal precipitation system that can cause the short-duration sever rain process in Baotou. This paper make use of the radar echoes of Bayannaor， Erdos and hohhot， analyze the heavy to torrential rain process from September 18th to 19th .It can be found that the updraft and stagnation of ET has associated with the rainfall intensity， and be favorable for daily issuance of weather forecasts and weather warnings.

Key words： stratiform-cumuliform； short-time strong rainfall； radar echoes； Baotouendprint

摘 要：積狀層狀混合性降水云系是包頭地區短時強降水的主要云系之一。利用巴彥淖爾、鄂爾多斯和呼和浩特新一代天氣雷達回波拼圖資料，對2013-09-18—19發生在包頭地區的一次大到暴雨天氣進行分析，發現積狀層狀混合性降水云系回波頂高的躍升、維持與地面產生短時強降水有較好的對應關系。這對日常短時臨近預報預警有一定的指導意義。

關鍵詞：積狀層狀；短時強降水；雷達回波；包頭

中圖分類號：P412.25 文獻標識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）13-0140-02

2013-09-18T07：00—2013-09-19T07：00，包頭地區出現大到暴雨天氣，最大降水量在土右旗美岱召鎮達85.1 mm，全市90%以上的測站出現降水。其中，59個測站超過30 mm，17個測站超過50 mm。市區降水量2.1～68.9 mm，土右旗降水量0.3～85.1 mm，固陽縣降水量21.0～55.4 mm，石拐降水量18.5～57.9 mm，百靈廟降水量17.3 mm，希拉穆仁降水量14.0 mm，滿都拉降水量25.1 mm，達茂旗降水量0.1～32.9 mm。此次降水天氣是由深厚的積狀層狀混合性降水云系造成的，主要降水時段的平均雷達回波強度為30～40 dBZ，回波頂高為7～8 km。在不同降水時段內，雷達回波強度的大小、范圍和回波頂高與地面降水的強弱有直接關系。本文通過分析18日07：00—08：00雷達回波和地面雨晴資料，發現積狀層狀混合性降水云系中回波頂高的躍升、維持與地面強降水有較好的對應關系。雷暴、大風、冰雹和短時強降水是強對流云系的主要災害性天氣，國內對這類災害性天氣雷達回波的研究較為深入，但積狀層狀混合性降水云系產生的短時強降水和發生機制的文獻并不多。因此，加強混合性降水云系中短時強降水的研究分析，對提高災害性天氣預報預警能力具有重要意義。

1 降水實況

2013-09-18T07：00—08：00，包頭市土右旗地區雨量站數據統計為：蘇卜蓋降水量25 mm、美岱水庫降水量24.5 mm、公山灣降水量24.3 mm、水泉煤礦降水量23.3 mm、美岱召鎮降水量22.7 mm、那太村降水量20.2 mm、馬留村降水量18.9 mm、腦包溝村降水量18.3 mm，這8個雨量站都位于土右旗東北部。

2 雷達回波分析

降水的反射率因子回波大致可分為三種類型：積云降水回波、層狀云降水回波和積云層狀云混合降水回波。在常規雷達上，積狀云降水回波被描述為具有密實的結構，而層狀云降水回波具有均勻的紋理和結構，積狀和層狀混合云降水回波具有絮狀結構。本文仔細分析了發生在層狀云中的一個對流單體所引起的短時強降水，總結了一些主要的雷達回波特征。

2.1 雷達回波的演變

2013-09-18T6：30積狀層狀云混合降水云系中回波較強的對流云團位于土右旗黃河以南地區，強度為30～40 dBZ，對流云團的回波頂高為5～12 km（圖略）。7：00，對流云團越過黃河進入土右旗西南部，強度為30～40 dBZ（見圖1-a），云頂高度達14～15 km（見圖2-e），并呈圓形結構，預示著在對流云團中部對流呈發展態勢。7：12，對流云團整體移過黃河，中心反射率因子最大強度為45 dBZ（見圖1-b）。對應的回波頂高達17 km（見圖2-f），此高度對應著中緯度地區對流層頂的高度，表明對流云團中對流發展旺盛。7：30，對流云團移至土右旗中部地區（見圖1-c），其45 dBZ回波區域正處于美岱召鎮南部，對應的云頂高度為18 km（見圖2-g）。從7：12和7：30雷達回波對比來看，7：30強度為45 dBZ的區域增大，云頂最大高度增至18 km，位于圓形對流泡的前沿，對流泡后部云頂高14 km，此時上升和下沉氣流結構明顯。

從7：36開始，對流云團對流發展進入減弱階段（見圖1-d），其45 dBZ區域的回波頂高降至14 km（見圖2-h），并向北移動，移至美岱召鎮的中部。回波頂高數據的下降，說明云團中的下沉氣流在加強，降水強度增大，是短時強降水出現的主要時段。8：00，對流云團大部分位于土右旗北部，其回波形態與前幾個時次相比，強度減弱，結構較松散，回波頂高明顯下降，但處于美岱召鎮東北部和公山灣的云頂高度仍在9 km以上，此時強降水處于結束時段（圖略）。

2.2 雷達回波的主要特征

在積狀層狀云混合降水回波中出現短時強降水時，應重點分析對流云團結構、中心強度和對應的回波頂高等重要指標。從2013-09-18T07：00—08：00雷達回波演變狀況分析，短時強降水出現的落區與對流云團的結構、強度、移動路徑和云頂高度的演變密切相關，具體表征有以下幾點：①對流云團結構密實，大于35 dBZ區域面積為150～200 km2。②對流云團緩慢向東北方向（由平原向山地）移動，移速為25 km/h，有利于抬升氣流，促進對流云團中水汽的輻合和輸送的增強。③對流云團在移動的過程中，前部的回波強度達到45 dBZ，回波頂高達到12 km以上，最大回波頂高為18 km，已接近中緯度對流層頂的高度。如果云團屬積狀云，易產生雷雨、大風、冰雹等強對流災害性天氣。④07：00—08：00對流云團中前部回波頂高≥12 km的區域近似于圓形結構，此結構形態與積狀云降水回波的強單體結構形態近似。⑤對流云團移過黃河后，中前部回波頂高出現跳躍式增長。7：00—7：30，回波頂高的最大值由12 km躍增至18 km。自7：36—8：00，對流云團的回波頂高的最大值維持在9～14 km。回波頂高出現跳躍式增長和下塌（維持一定的對流高度）是短時強降水出現的重要條件之一。

3 討論

關注積狀層狀云混合降水云系中對流云團的發生和發展，對探測局地短時強降水、洪澇具有重要意義。通過上述探測和分析，初步總結出以下判別指標：①對流云團強度≥40 dBZ，結構密實，移動緩慢（移速20～30 km/h）。②對流云團中高聳云塔（較強的對流泡）呈圓形結構，并維持一段時間，強度≥45 dBZ，回波頂高≥12 km。③對流團中高聳云塔（較強的對流泡）的回波頂高出現躍增，對產生短時強降水極為有利。中緯度對流層頂的高度是判定短時強降水的一個重要指標。④對流云團中高聳云塔（較強的對流泡）的回波頂高出現下塌后，平均高度繼續維持在9 km以上。⑤對流云團由平原向山地移動或移至山溝峽谷的特殊地形，強度增強，對觸發局地產生強降水十分有利。⑥對流云團中高聳云塔（較強的對流泡）經過的地區是地面降水的大值區。如果積狀層狀云混合降水云系中存在多個對流云團，對流云團的列車效應對判斷局地暴雨也有十分重要的意義。

參考文獻

[1]俞小鼎，姚秀萍，熊廷南，等.多普勒天氣雷達原理與業務應用[M].北京：氣象出版社，2006.

〔編輯：李玨〕

Abstract： Stratiform-cumuliform hybrid cloud is one of the most principal precipitation system that can cause the short-duration sever rain process in Baotou. This paper make use of the radar echoes of Bayannaor， Erdos and hohhot， analyze the heavy to torrential rain process from September 18th to 19th .It can be found that the updraft and stagnation of ET has associated with the rainfall intensity， and be favorable for daily issuance of weather forecasts and weather warnings.

Key words： stratiform-cumuliform； short-time strong rainfall； radar echoes； Baotouendprint

摘 要：積狀層狀混合性降水云系是包頭地區短時強降水的主要云系之一。利用巴彥淖爾、鄂爾多斯和呼和浩特新一代天氣雷達回波拼圖資料，對2013-09-18—19發生在包頭地區的一次大到暴雨天氣進行分析，發現積狀層狀混合性降水云系回波頂高的躍升、維持與地面產生短時強降水有較好的對應關系。這對日常短時臨近預報預警有一定的指導意義。

關鍵詞：積狀層狀；短時強降水；雷達回波；包頭

中圖分類號：P412.25 文獻標識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）13-0140-02

2013-09-18T07：00—2013-09-19T07：00，包頭地區出現大到暴雨天氣，最大降水量在土右旗美岱召鎮達85.1 mm，全市90%以上的測站出現降水。其中，59個測站超過30 mm，17個測站超過50 mm。市區降水量2.1～68.9 mm，土右旗降水量0.3～85.1 mm，固陽縣降水量21.0～55.4 mm，石拐降水量18.5～57.9 mm，百靈廟降水量17.3 mm，希拉穆仁降水量14.0 mm，滿都拉降水量25.1 mm，達茂旗降水量0.1～32.9 mm。此次降水天氣是由深厚的積狀層狀混合性降水云系造成的，主要降水時段的平均雷達回波強度為30～40 dBZ，回波頂高為7～8 km。在不同降水時段內，雷達回波強度的大小、范圍和回波頂高與地面降水的強弱有直接關系。本文通過分析18日07：00—08：00雷達回波和地面雨晴資料，發現積狀層狀混合性降水云系中回波頂高的躍升、維持與地面強降水有較好的對應關系。雷暴、大風、冰雹和短時強降水是強對流云系的主要災害性天氣，國內對這類災害性天氣雷達回波的研究較為深入，但積狀層狀混合性降水云系產生的短時強降水和發生機制的文獻并不多。因此，加強混合性降水云系中短時強降水的研究分析，對提高災害性天氣預報預警能力具有重要意義。

1 降水實況

2013-09-18T07：00—08：00，包頭市土右旗地區雨量站數據統計為：蘇卜蓋降水量25 mm、美岱水庫降水量24.5 mm、公山灣降水量24.3 mm、水泉煤礦降水量23.3 mm、美岱召鎮降水量22.7 mm、那太村降水量20.2 mm、馬留村降水量18.9 mm、腦包溝村降水量18.3 mm，這8個雨量站都位于土右旗東北部。

2 雷達回波分析

降水的反射率因子回波大致可分為三種類型：積云降水回波、層狀云降水回波和積云層狀云混合降水回波。在常規雷達上，積狀云降水回波被描述為具有密實的結構，而層狀云降水回波具有均勻的紋理和結構，積狀和層狀混合云降水回波具有絮狀結構。本文仔細分析了發生在層狀云中的一個對流單體所引起的短時強降水，總結了一些主要的雷達回波特征。

2.1 雷達回波的演變

2013-09-18T6：30積狀層狀云混合降水云系中回波較強的對流云團位于土右旗黃河以南地區，強度為30～40 dBZ，對流云團的回波頂高為5～12 km（圖略）。7：00，對流云團越過黃河進入土右旗西南部，強度為30～40 dBZ（見圖1-a），云頂高度達14～15 km（見圖2-e），并呈圓形結構，預示著在對流云團中部對流呈發展態勢。7：12，對流云團整體移過黃河，中心反射率因子最大強度為45 dBZ（見圖1-b）。對應的回波頂高達17 km（見圖2-f），此高度對應著中緯度地區對流層頂的高度，表明對流云團中對流發展旺盛。7：30，對流云團移至土右旗中部地區（見圖1-c），其45 dBZ回波區域正處于美岱召鎮南部，對應的云頂高度為18 km（見圖2-g）。從7：12和7：30雷達回波對比來看，7：30強度為45 dBZ的區域增大，云頂最大高度增至18 km，位于圓形對流泡的前沿，對流泡后部云頂高14 km，此時上升和下沉氣流結構明顯。

從7：36開始，對流云團對流發展進入減弱階段（見圖1-d），其45 dBZ區域的回波頂高降至14 km（見圖2-h），并向北移動，移至美岱召鎮的中部。回波頂高數據的下降，說明云團中的下沉氣流在加強，降水強度增大，是短時強降水出現的主要時段。8：00，對流云團大部分位于土右旗北部，其回波形態與前幾個時次相比，強度減弱，結構較松散，回波頂高明顯下降，但處于美岱召鎮東北部和公山灣的云頂高度仍在9 km以上，此時強降水處于結束時段（圖略）。

2.2 雷達回波的主要特征

在積狀層狀云混合降水回波中出現短時強降水時，應重點分析對流云團結構、中心強度和對應的回波頂高等重要指標。從2013-09-18T07：00—08：00雷達回波演變狀況分析，短時強降水出現的落區與對流云團的結構、強度、移動路徑和云頂高度的演變密切相關，具體表征有以下幾點：①對流云團結構密實，大于35 dBZ區域面積為150～200 km2。②對流云團緩慢向東北方向（由平原向山地）移動，移速為25 km/h，有利于抬升氣流，促進對流云團中水汽的輻合和輸送的增強。③對流云團在移動的過程中，前部的回波強度達到45 dBZ，回波頂高達到12 km以上，最大回波頂高為18 km，已接近中緯度對流層頂的高度。如果云團屬積狀云，易產生雷雨、大風、冰雹等強對流災害性天氣。④07：00—08：00對流云團中前部回波頂高≥12 km的區域近似于圓形結構，此結構形態與積狀云降水回波的強單體結構形態近似。⑤對流云團移過黃河后，中前部回波頂高出現跳躍式增長。7：00—7：30，回波頂高的最大值由12 km躍增至18 km。自7：36—8：00，對流云團的回波頂高的最大值維持在9～14 km。回波頂高出現跳躍式增長和下塌（維持一定的對流高度）是短時強降水出現的重要條件之一。

3 討論

關注積狀層狀云混合降水云系中對流云團的發生和發展，對探測局地短時強降水、洪澇具有重要意義。通過上述探測和分析，初步總結出以下判別指標：①對流云團強度≥40 dBZ，結構密實，移動緩慢（移速20～30 km/h）。②對流云團中高聳云塔（較強的對流泡）呈圓形結構，并維持一段時間，強度≥45 dBZ，回波頂高≥12 km。③對流團中高聳云塔（較強的對流泡）的回波頂高出現躍增，對產生短時強降水極為有利。中緯度對流層頂的高度是判定短時強降水的一個重要指標。④對流云團中高聳云塔（較強的對流泡）的回波頂高出現下塌后，平均高度繼續維持在9 km以上。⑤對流云團由平原向山地移動或移至山溝峽谷的特殊地形，強度增強，對觸發局地產生強降水十分有利。⑥對流云團中高聳云塔（較強的對流泡）經過的地區是地面降水的大值區。如果積狀層狀云混合降水云系中存在多個對流云團，對流云團的列車效應對判斷局地暴雨也有十分重要的意義。

參考文獻

[1]俞小鼎，姚秀萍，熊廷南，等.多普勒天氣雷達原理與業務應用[M].北京：氣象出版社，2006.

〔編輯：李玨〕

Abstract： Stratiform-cumuliform hybrid cloud is one of the most principal precipitation system that can cause the short-duration sever rain process in Baotou. This paper make use of the radar echoes of Bayannaor， Erdos and hohhot， analyze the heavy to torrential rain process from September 18th to 19th .It can be found that the updraft and stagnation of ET has associated with the rainfall intensity， and be favorable for daily issuance of weather forecasts and weather warnings.

Key words： stratiform-cumuliform； short-time strong rainfall； radar echoes； Baotouendprint