白城市區(qū)域性強(qiáng)降雪天氣過程雷達(dá)特征指標(biāo)分析

于秀娟 吳恒 王昊蘇

摘要? ? 由于大范圍強(qiáng)降雪屬于小概率事件，所以要準(zhǔn)確預(yù)報(bào)好一次強(qiáng)降雪天氣過程，不僅要關(guān)注環(huán)流背景，也需要做好隨時(shí)監(jiān)視和跟蹤預(yù)報(bào)，而雷達(dá)產(chǎn)品更為直觀，可以更好地發(fā)揮作用。本文針對近10年發(fā)生在白城地區(qū)的典型區(qū)域性強(qiáng)降雪天氣過程，將降雪過程分為2類，即雨夾雪或雨轉(zhuǎn)雪和純雪，分析強(qiáng)降雪開始、加強(qiáng)、減弱以及結(jié)束過程中多普勒雷達(dá)的強(qiáng)度場、速度場以及二次產(chǎn)品的共同特征，為進(jìn)一步發(fā)揮雷達(dá)在防災(zāi)減災(zāi)中的作用奠定基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞? ? 強(qiáng)降雪;多普勒雷達(dá);特征指標(biāo);吉林白城

中圖分類號? ? P458? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼? ? A? ? ? ? 文章編號? ?1007-5739（2018）23-0211-01

大雪在吉林省較為常見，春季、秋季多以雨夾雪的形式出現(xiàn)，降水形態(tài)（雨或雪）、降雪量和暴雪落區(qū)的預(yù)報(bào)難度較大[1]。雷達(dá)產(chǎn)品在夏季暴雨、冰雹等強(qiáng)對流天氣預(yù)報(bào)中的應(yīng)用已有較多的研究，利用多普勒天氣雷達(dá)分析強(qiáng)降雪的研究卻相對較少。雷達(dá)產(chǎn)品在強(qiáng)降雪預(yù)報(bào)中可以起到一定的輔助作用，即大面積降雪的多普勒雷達(dá)PPI徑向速度零線的朝向以及正負(fù)速度面積可快速判斷輻合、輻散;由雷達(dá)風(fēng)廓線資料可以清楚地展示強(qiáng)降雪風(fēng)場的垂直結(jié)構(gòu)及其變化，從而判斷冷暖平流的位置和強(qiáng)度。

1? ? 資料與方法

選取近10年發(fā)生在白城地區(qū)的典型區(qū)域性強(qiáng)降雪天氣過程，將8場降雪過程分為2類：雨夾雪或雨轉(zhuǎn)雪和純雪。通過分析多普勒雷達(dá)的監(jiān)測資料，分析強(qiáng)降雪過程中雷達(dá)的強(qiáng)度、速度以及二次產(chǎn)品的共同特征，總結(jié)出強(qiáng)降雪監(jiān)測預(yù)報(bào)的雷達(dá)資料指標(biāo)。

2? ? 結(jié)果與分析

2.1? ? PPI回波強(qiáng)度場特征

純雪過程的雷達(dá)回波呈現(xiàn)為片狀，與層狀云連續(xù)性降水回波有很多相似之處。降雪開始前至降雪加強(qiáng)時(shí)段，回波結(jié)構(gòu)由松散逐漸變?yōu)榫o密，降雪開始前的回波強(qiáng)度一般在10 dBZ左右，降雪集中段的回波強(qiáng)度不超過25 dBZ。雨夾雪或雨轉(zhuǎn)雪過程的雷達(dá)回波特征與降雨回波類似;以混合狀回波為主，回波強(qiáng)度分布不均勻，在大面積的回波中分布著多個(gè)塊狀結(jié)構(gòu)，回波強(qiáng)度在30～40 dBZ之間;隨著降水的加強(qiáng)，回波形態(tài)逐漸變?yōu)檫B續(xù)的片狀，降水減弱時(shí)回波強(qiáng)度降低，回波面積變小。

2.2? ? RHI回波強(qiáng)度場特征

雨夾雪或雨轉(zhuǎn)雪過程RHI剖面上存在明顯的回波核區(qū)，核區(qū)強(qiáng)度在30 dBZ左右，核區(qū)的處置高度在4 km左右，較夏季對流回波弱很多。純雪過程PPI剖面顯示的回波特征明顯不同，回波頂部相對平整，高度也較低，水平尺度較垂直尺度大很多，無明顯核區(qū)。

2.3? ? 雷達(dá)回波速度場

雷達(dá)徑向速度產(chǎn)品是分析降水系統(tǒng)水平運(yùn)動(dòng)和能量輸送的重要手段之一。在多普勒速度產(chǎn)品應(yīng)用中，大尺度運(yùn)動(dòng)往往是冷暖平流、輻合輻散等各種運(yùn)動(dòng)的集中反映，暖平流與大尺度輻合相結(jié)合就是一種典型災(zāi)害性天氣產(chǎn)生的速度特征。

降雪前期，速度場有明顯的零速度線且呈S型分布，表明風(fēng)隨高度順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，低層有暖平流;距離測站第一距離圈范圍內(nèi)出現(xiàn)“牛眼”結(jié)構(gòu)，表明最大風(fēng)速出現(xiàn)在低層且多以東北風(fēng)為主;負(fù)速度區(qū)中負(fù)速度中心值大于相應(yīng)的正速度值，表明存在著風(fēng)速的輻合。降雪過程中，“牛眼”結(jié)構(gòu)依然存在，但中心速度減弱，S型零線明顯。降雪后期，速度線轉(zhuǎn)為平直，“牛眼”結(jié)構(gòu)逐漸消失，冷平流主導(dǎo)下以偏北風(fēng)為主，降雪逐漸結(jié)束。

速度場存在“逆風(fēng)區(qū)”，降雪前期以偏南風(fēng)為主，降雪期間“逆風(fēng)區(qū)”發(fā)展，降雪后期“逆風(fēng)區(qū)”逐漸消失，轉(zhuǎn)為偏北風(fēng)，冷空氣主導(dǎo)下降雪逐漸結(jié)束。

2.4? ? 垂直風(fēng)廓線特征

從降雪開始到降雪減弱階段，3～5 km均為西南氣流，且維持較長的時(shí)間。這種風(fēng)場為強(qiáng)降雪的產(chǎn)生提供了充足的水汽和能量[2-3]。在降雪開始和加強(qiáng)階段，西南急流位于3 km及以上高度。在降雪加強(qiáng)階段，高空急流的風(fēng)速加強(qiáng)，最大可達(dá)到18 m/s左右，最大高度為5.0 km左右。這種高空輻散具有抽吸作用。整層風(fēng)從下至上，風(fēng)向均隨高度順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，且風(fēng)速增大，具有暖平流特征。暖平流將水汽輸送到降水區(qū)，形成濕中心，又為降水提供了有利的條件[4]。

3? ? 結(jié)論

（1）從選取的近10年發(fā)生在白城地區(qū)的典型區(qū)域性強(qiáng)降雪天氣過程可以看出，雨夾雪或雨轉(zhuǎn)雪天氣過程較純雪過程發(fā)生次數(shù)少。

（2）從PPI強(qiáng)度場上看，純雪天氣過程的雷達(dá)回波呈現(xiàn)為片狀，與層狀云連續(xù)性降水回波有很多相似之處，回波持續(xù)時(shí)間長、范圍比較大，回波邊緣模糊不清，無確定的邊界絲縷狀紋理結(jié)構(gòu)，回波中常存在一些大的片狀或絲條狀結(jié)構(gòu)。雨夾雪或雨轉(zhuǎn)雪過程的雷達(dá)回波特征與降雨回波類似，以混合狀回波為主，回波強(qiáng)度分布不均勻，在大面積的回波中分布著多個(gè)塊狀結(jié)構(gòu)，隨著降水的加強(qiáng)回波形態(tài)逐漸變?yōu)檫B續(xù)的片狀，降水減弱時(shí)回波強(qiáng)度降低、回波面積變小。

（3）從速度場上看，純雪過程降雪前期，速度場有明顯的零速度線且呈S型分布，距離測站第一距離圈范圍內(nèi)出現(xiàn)“牛眼”結(jié)構(gòu)，降雪后期，速度線轉(zhuǎn)為平直，“牛眼”結(jié)構(gòu)逐漸消失，冷平流主導(dǎo)下以偏北風(fēng)為主，降雪逐漸結(jié)束。雨夾雪或雨轉(zhuǎn)雪天氣過程，速度場存在“逆風(fēng)區(qū)”，與夏季對流性降水回波的雷達(dá)速度場相似，逆風(fēng)區(qū)附近為強(qiáng)回波發(fā)展區(qū)域，降雪后期“逆風(fēng)區(qū)”逐漸消失，轉(zhuǎn)為偏北風(fēng)，冷空氣主導(dǎo)下降雪逐漸結(jié)束。

（4）風(fēng)廓線產(chǎn)品與探空測風(fēng)所得的結(jié)果一致性相當(dāng)好，因而分析風(fēng)廓線資料有助于揭示垂直風(fēng)場的相對真實(shí)結(jié)構(gòu)。

4? ? 參考文獻(xiàn)

[1] 李健，于海躍，陳麗娜，等.酒泉市強(qiáng)降雪天氣過程診斷分析[J].現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技，2017（21）：226-227.

[2] 莊曉翠，李博淵，李如琦，等.新疆北部強(qiáng)降雪天氣研究若干進(jìn)展[J].沙漠與綠洲氣象，2016，10（1）：1-8.

[3] 紀(jì)凡華，韓風(fēng)軍，韓雪蕾，等.一次魯西北強(qiáng)降雪天氣過程診斷分析[J].中國農(nóng)學(xué)通報(bào)，2016，32（23）：148-152.

[4] 國世友.黑龍江省春季兩次強(qiáng)降雪天氣分析[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2013，41（1）：210-212.