雷達(dá)資料在喀什地區(qū)強(qiáng)對流天氣過程中的應(yīng)用

摘 要：喀什是強(qiáng)對流天氣頻繁發(fā)生地區(qū)。本文針對天氣雷達(dá)資料在喀什地區(qū)強(qiáng)對流天氣過程中的應(yīng)用進(jìn)行分析，以期為天氣預(yù)報(bào)提供參考。

關(guān)鍵詞：雷達(dá)資料;喀什地區(qū);強(qiáng)對流天氣;應(yīng)用

喀什地區(qū)地處新疆西南部，整個地勢由西南向東北傾斜，屬溫帶大陸性干旱氣候，四季分明，喀什沖積平原年降水量39-664mm，降水集中在夏季?？κ驳貐^(qū)是國家級糧食生產(chǎn)基地，全疆玉米制種基地，棉花主產(chǎn)區(qū)之一。喀什么林果業(yè)種植面積也很廣泛，所產(chǎn)桃、杏、石榴、瓜類等質(zhì)優(yōu)味美。近年來隨著全球氣候變暖，喀什地區(qū)氣象災(zāi)害發(fā)生頻繁，強(qiáng)對流天氣頻次高發(fā)，已成為喀什地區(qū)春末夏季最嚴(yán)重氣象災(zāi)害，對包括農(nóng)業(yè)在內(nèi)的各行各業(yè)造成巨大經(jīng)濟(jì)損失。本文針對天氣雷達(dá)和閃電定位資料在喀什地區(qū)強(qiáng)對流天氣過程中的應(yīng)用進(jìn)行分析，以期為天氣預(yù)報(bào)提供參考。

1 雷達(dá)資料在強(qiáng)對流天氣過程中的重要作用

提高強(qiáng)對流天氣預(yù)報(bào)準(zhǔn)確度有兩個途徑，一是開發(fā)更高分辨率、能夠反映出中、小尺度天氣物理過程的模式;二是提供更高時(shí)空分辨率觀測信息，提供給天氣預(yù)報(bào)更好更精確初值。目前喀什地區(qū)常規(guī)地面觀測平均測站距離約近百公里，每3個小時(shí)觀測一次，高空觀測站距離大約在幾百公里，每6小時(shí)觀測一次。常規(guī)觀測資料和空間分辨率難以對強(qiáng)對流天氣系統(tǒng)發(fā)生、發(fā)展及消亡過程進(jìn)行有效捕捉，因此導(dǎo)致災(zāi)害性天氣不能夠及時(shí)有效預(yù)警預(yù)報(bào)。這成為制約氣象預(yù)警預(yù)報(bào)提高準(zhǔn)確率的瓶頸。而先進(jìn)的多普勒雷達(dá)運(yùn)用于氣象業(yè)務(wù)后，能提供全天候高時(shí)空分辨率，對于大氣場結(jié)構(gòu)及水汽場豐富信息分辨所需時(shí)間僅約5-10min，空間分辨率達(dá)125-1000m，提供了降水粒子強(qiáng)度及運(yùn)動信息，在災(zāi)害性天氣預(yù)警預(yù)報(bào)中發(fā)揮著積極重要作用，是提高天氣預(yù)報(bào)預(yù)警精準(zhǔn)率的有效途徑。

2 雷達(dá)及其應(yīng)用

2.1 雷達(dá)工作原理

雷達(dá)是通過電磁波來對有一定距離目標(biāo)進(jìn)行探測的無線電設(shè)備。雷達(dá)用于對大氣探測是利用散射，散射波對大氣中目標(biāo)物性質(zhì)進(jìn)行檢測。大氣中空氣分子、水滴、氣溶膠粒子、冰晶等顆粒都會造成散射，而被折射指數(shù)不均勻湍流塊也能夠造成散射。因此當(dāng)雷達(dá)發(fā)射出電磁波后，傳播在大氣中，遇到空氣分子、水滴等懸浮粒子，入射電子波便通過這些粒子向各個方行傳播，其中一部分向后散射波就被返回到雷達(dá)方向，被雷達(dá)天線接收到。而雷達(dá)通過對接收的后向散射電磁波延遲、振幅、相位、頻率及其偏振狀態(tài)信息，推斷出相應(yīng)天氣系統(tǒng)。

2.2 雷達(dá)氣象方程

雷達(dá)所發(fā)出的電磁波遇到大氣中云雨粒子時(shí)，所散射出特殊電磁波后退部分被雷達(dá)天線接收到，這就是雷達(dá)回波。雷達(dá)回波強(qiáng)度取決于云雨粒子物理特性，以及雷達(dá)回波離開雷達(dá)距離，通過氣象方程，判斷云雨物理狀況。

3 強(qiáng)對流天氣過程雷達(dá)回波特征及災(zāi)害性天氣預(yù)報(bào)

3.1 根據(jù)雷達(dá)回波特征判斷天氣

根據(jù)雷達(dá)回波對降水性質(zhì)分析，層狀云降水回波不會出現(xiàn)災(zāi)害性天氣，而對流云常會造成雷暴、大風(fēng)、冰雹及局部強(qiáng)降水天氣現(xiàn)象，而混合性的降水回波常造成暴雨或者大暴雨。對雷達(dá)回波進(jìn)一步發(fā)展趨勢分析，是為了更準(zhǔn)確做好氣象預(yù)報(bào)?；夭傮w上可劃分為初生、發(fā)展及消散階段，但回波總體生消和單體生消實(shí)質(zhì)概念不一樣，假如在一條帶狀回波中，可能同時(shí)會存在單體初生、發(fā)展或消散階段。

3.2 根據(jù)雷達(dá)回波的結(jié)構(gòu)來判斷天氣

對雷達(dá)回波三維空間結(jié)構(gòu)進(jìn)行掌握，回波從整個畫面形態(tài)上可分為片狀、帶狀、平行短帶、人字形及渦旋狀等。而通過局部形態(tài)可以把回波分為鉤狀、弓狀等。從RHI或資料上看它的垂直結(jié)構(gòu)特征，如各種強(qiáng)度回波頂高、強(qiáng)度垂直梯度及分布特征等。

3.3 根據(jù)雷達(dá)回波特征來判斷影響本地的天氣系統(tǒng)

根據(jù)雷達(dá)回波特征、天氣圖以及衛(wèi)星云圖，來判斷雷達(dá)觀測到的雷波是由于哪種天氣系統(tǒng)所造成。如冷鋒、靜止鋒、氣旋、高空槽線、切變線、副高邊緣等。根據(jù)雷達(dá)回波的特征來對當(dāng)前站所處天氣系統(tǒng)上有哪種中尺度系統(tǒng)進(jìn)行分析，判斷將會出現(xiàn)哪種災(zāi)害性天氣。

3.4 災(zāi)害性天氣預(yù)報(bào)

預(yù)報(bào)所運(yùn)用的方法是外推法，并且所得的預(yù)報(bào)結(jié)果還需預(yù)報(bào)員根據(jù)所積累的天氣經(jīng)驗(yàn)做出最后的預(yù)報(bào)結(jié)論。因此在對回波移動速度和方向分析時(shí)，需要分區(qū)來對待。對天氣進(jìn)行預(yù)報(bào)時(shí)，需重點(diǎn)考慮到雷達(dá)回波分裂及合并，雖然有時(shí)候看上去是兩條，但在移動的過程中難免會出現(xiàn)匯合現(xiàn)象，從而產(chǎn)生強(qiáng)對流性天氣，容易造成天氣預(yù)報(bào)的不準(zhǔn)確性。因此，需要預(yù)報(bào)人員常?？偨Y(jié)，并積累經(jīng)驗(yàn)。

4 雷達(dá)資料在天氣預(yù)報(bào)中的應(yīng)用及發(fā)展策略

（1）臨近天氣預(yù)報(bào)主要指0-3個小時(shí)內(nèi)天氣預(yù)報(bào)，而災(zāi)害性天氣預(yù)警通常是0-1小時(shí)內(nèi)。雷達(dá)資料是制作臨近天氣預(yù)報(bào)及發(fā)布災(zāi)害性天氣預(yù)警預(yù)報(bào)信息主要依據(jù)。為了能夠充分發(fā)揮雷達(dá)資料在強(qiáng)對流天氣過程中應(yīng)用潛力，隨著模式分辨率不斷提高，資料同化技術(shù)進(jìn)步，以及計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展，在中尺度模式中同化雷達(dá)資料顯得更為迫切。我國氣象部門雖然已取得了一定成績，但相較歐美等先進(jìn)國家仍具有一定差距，這就要求相關(guān)技術(shù)人員不斷對雷達(dá)信號處理系統(tǒng)研究與探析，實(shí)現(xiàn)雷達(dá)資料能更優(yōu)質(zhì)提供給氣象監(jiān)測更精確數(shù)據(jù)。

（2）喀什是氣象災(zāi)害多發(fā)地區(qū)，強(qiáng)對流性天氣突發(fā)性強(qiáng)，造成的災(zāi)害后果嚴(yán)重，對于農(nóng)林牧業(yè)、工業(yè)、交通、國防等各行各業(yè)健康、有序發(fā)展、安全保障帶來極大威脅。因此氣象部門要不斷加強(qiáng)自身業(yè)務(wù)水平提高，豐富工作人員經(jīng)驗(yàn)，使雷達(dá)資料能充分發(fā)揮其對臨近天氣及災(zāi)害性天氣預(yù)警預(yù)報(bào)能力，使社會民眾有充分時(shí)間做好災(zāi)前準(zhǔn)備工作，使強(qiáng)對流天氣所造成經(jīng)濟(jì)等損失降到最低程度。

（3）氣象部門要加大人工影響天氣作業(yè)投入力度，設(shè)置防雹作業(yè)點(diǎn)時(shí)要綜合考慮，在冰雹云主要路徑前沿重點(diǎn)防御，上游地區(qū)和重點(diǎn)作物區(qū)設(shè)立流動作業(yè)點(diǎn)，力爭全覆蓋式作業(yè)模式，使強(qiáng)對流天氣冰雹災(zāi)害所造成損失降到最低。

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作者簡介：佐熱克孜·賽依?。?976-），女，維吾爾族，新疆喀什人，本科，助理工程師，研究方向：大氣物理與大氣環(huán)境。