婺源短時強降水雷達拼圖回波分類與特征分析

邱雯婷，馬中元，王漢根，彭維明，張曉芳，陳 強

(1.江西省氣象科學研究所，南昌 330046；2.婺源縣氣象局，婺源 333200)

0 引言

短時強降水是指短時間內降水強度較大，其降雨量達到或超過20 mm/h的天氣現象。這一量值的規定，全國各地氣象臺站不盡相同，江西短時強降水是指小時雨量≥30 mm或2 h雨量≥50 mm的降水。短時強降水屬于強對流天氣的一種，是縣級基層臺站綜合業務中的預報難點和重點[1-3]。

婺源短時強降水每年4—11月為高發期，具有突發性強、來勢猛、降水時間集中、可預報的時效短等特點。由于降水強度大、時間集中和短時強降水常常會造成城市積澇和山體滑坡等氣象衍生災害，嚴重影響人們生活與生產活動[4，5]。因此，通過對短時強降水的雷達拼圖回波特征分析，找出婺源短時強降水的規律，對提高當地預報預警能力有所幫助。國內已有很多專家學者從多個方面對短時強降水進行了研究并取得了成果，這些研究成果為婺源短時強降水天氣的研究和預報預警工作提供了理論依據[6，7]。

文章中數據均來自于婺源自動氣象站分鐘數據、氣象月報表和實時地面氣象觀測資料等原始資料。利用江西WebGIS雷達拼圖平臺CR產品資料，對婺源短時強降水雷達回波特征進行分析，試圖加強對短時強降水的認知，提高短時強降水天氣的預警預報能力。

1 資料來源及短時強降水概況

1.1 資料來源

短時強降水(≥30.0 mm/h)單站氣象要素資料來源于婺源國家一般氣象站，雷達拼圖資料來源于江西省氣象局內網(http：//10.116.32.199/)江西WebGIS雷達拼圖平臺組合反射率CR 產品。

1.2 短時強降水概況

婺源是短時強降水天氣頻發地區。文章統計了2005—2020年婺源國家一般氣象站短時強降水的情況，16 a中共出現32次短時強降水個例，32次短時強降水分布在16 a的27 d中。

婺源32次短時強降水個例中，降水量最大為61.2 mm/h(發生在2010-07-09T21：00)，最小為30.1 mm/h(發生在2017-06-24T10：00)。有28次出現24 h(以08：00-08：00或20：00-20：00為日界)暴雨或大暴雨天氣，其中暴雨12次，大暴雨16次；24 h最大雨量為203.6 mm(發生在2010-07-09)，只有4次24 h雨量在32.1 ～ 48.8 mm。

由于2015年以前沒有雷達拼圖資料，婺源2005—2020年(16 a)32次短時強降水中，前15次缺少雷達拼圖資料，2015年之后的17次短時強降水個例可以查詢到雷達拼圖資料。因此，文章根據2015—2020年雷達拼圖資料進行分析，并將影響婺源的短時強降水雷達拼圖回波系統分為4種類型：絮狀回波帶、回波短帶、單體回波帶和雷暴回波帶(表1)。

表1 婺源短時強降水雷達拼圖回波形態統計

17次短時強降水個例中，絮狀回波帶產生短時強降水次數最多，為8次；回波短帶和單體各出現4次；雷暴回波帶出現1次。

2 雷達拼圖回波特征和婺源雨量分析

在江西WebGIS雷達拼圖平臺上，17次短時強降水個例分為4種類型：絮狀回波帶、回波短帶、單體回波和雷暴回波帶。在4種短時強降水回波類型中各挑選小時降水量最大的1次個例進行分析，分別為：2020-07-08絮狀回波帶、2017-06-24回波短帶、2016-08-06單體回波和2019-04-24雷暴回波帶。

2.1 絮狀回波帶

2020-07-08短時強降水過程中，19：00-20：00，婺源出現37.1 mm/h短時強降水天氣；20：00前，小時降水量維持在8 mm/h以下；20：00后，降水呈逐漸減弱趨勢，降水量逐漸減少。

2020-07-08T17：50(圖1a)，婺源處于大片的混合型絮狀回波中，CR 回波強度普遍在30～45 dBz左右，表現出層狀云與對流云相混合狀態下的回波結構；與此同時，婺源西北部有一條比較窄的回波帶，回波中心強度達到50 dBz，朝東北方向移動，但移動速度比較緩慢，大約在30～40 km/h；19：00(圖1b)，絮狀回波帶在朝東南方向移動過程中，帶上有45～50 dBz較強回波中心移近婺源城區，開始產生較強降水；20：00(圖1c)，婺源回波有所減弱，但19：00-20：00影響婺源城區45～50 dBz的回波，造成婺源出現降雨量為37.1 mm/h的短時強降水天氣；21：00(圖1d)，絮狀回波帶整體移出婺源區域，降水回波逐漸減弱消散。當絮狀回波中存在較強回波單體、較強回波帶影響婺源時，往往產生較強短時強降水。

圖1 2020-07-08江西WebGIS雷達拼圖CR回波演變：(a)17:50；(b)19:00；(c)20:00；(d)21：00

2.2 回波短帶

2017-06-24短時強降水過程中，婺源自05：00起，降水量呈逐漸增加趨勢；09：00-10：00、10：00-11：00連續2 h出現短時強降水，其中09：00-10：00降水量為30.1 mm/h；10：00-11：00降水量為40.2 mm/h；11：00后，降水量逐漸減小。

2017-06-24T07：00(圖2a)，婺源北部出現近似東—西走向的回波短帶，CR 回波強度在45～50 dBz，回波短帶朝東北方向移動，移動速度約30～40 km/h；08：00(圖2b)，回波短帶接近婺源城區，回波強度保持不變；09：00(圖2c)，回波短帶開始影響婺源，帶寬縮窄，強度有所增強，CR 回波強度在50～55 dBz，并且出現雷電；10：00(圖2d)，回波短帶強中心影響婺源，CR 回波強度在50～55 dBz，雷電較前1 h有所增加，09：00-10：00，婺源小時降水量為30.1 mm/h；11：00(圖2e)，回波短帶維持在婺源，CR 回波強度在50～55 dBz，婺源10：00-11：00小時降水量為40.2 mm/h；12：00(圖2f)，回波短帶緩慢南壓移出婺源，CR 回波強度在45～50 dBz，婺源短時強降水結束。當回波短帶走向與移動方向平行影響婺源時，往往會產生“列車效應”，使得短時強降水連續產生。

圖2 2017-06-24江西WebGIS雷達拼圖CR回波演變：(a)07:00；(b)08:00；(c)09:00；(d)10:00；(e)11：00；(f)12:00

2.3 單體回波

2016-08-06短時強降水過程中，婺源10：00-13：00基本無降水；14：00出現2.7 mm/h降水；14：00-15：00，出現56.1 mm/h短時強降水天氣；16：00有微量降水，其他時次均無降水。

2016-08-06T13：00(圖3a)，婺源四周有零散的對流回波，這些單體回波是副高邊緣午后熱雷雨因不同下墊面產生的，單體回波朝南或西南方向移動，CR回波強度在45～50 dBz，局部伴有雷電；14：00(圖3b)，單體回波開始影響婺源，回波強度增強至50～55 dBz，并伴有雷電；14：00-15：00，婺源出現56.1 mm/h短時強降水天氣；15：00(圖3c)，單體回波強度快速減弱；16：00(圖3d)，單體回波基本消散。當單體回波強度在50～55 dBz并且影響婺源時，往往出現較大量級的短時強降水。

圖3 2016-08-06江西WebGIS雷達拼圖CR回波演變：(a)13：00；(b)14：00；(c)15:00；(d)16:00

2.4 雷暴回波帶

2019-04-24短時強降水過程中，婺源06：00-09：00無降水；09：00-10：00開始產生較強降水(18.4 mm/h)；10：00-11：00出現34.0 mm/h短時強降水天氣；12：00-13：00出現零星降水；14：00之后降水結束。

2019-04-24T09：00(圖4a)，婺源四周被對流回波圍繞，但未形成雷暴回波帶；10：00(圖4b)，婺源周邊回波排列成東—西走向的雷暴回波帶，帶寬較窄，單體排列緊密，CR回波強度達到55 dBz，雷暴回波帶朝東南方向移動，移速較慢，大約在30～40 km，10：00-11：00，婺源出現34.0 mm/h短時強降水天氣；11：00(圖4c)，雷暴回波帶繼續朝東南方向移動，回波帶轉為東北—西南走向，表明雷暴回波帶移速將加快；12：00(圖4d)，雷暴回波帶快速移出婺源境內。當雷暴回波帶CR達到50～55 dBz強度并影響婺源時，往往會帶來短時強降水。

圖4 2019-04-24江西WebGIS雷達拼圖CR回波演變：(a)09:00；(b)10：00；(c)11：00；(d)12：00

3 結束語

文章利用婺源國家一般氣象站歷史數據資料和江西WebGIS雷達拼圖平臺數據資料，采用要素分析、數據統計和圖像對比等分析方法，對婺源2015—2020年17次短時強降水的雷達回波特征進行了分析。

婺源短時強降水歸根結底是產生強降水的對流單體，無論是什么形態的回波系統，都是因對流單體影響而產生強降水。因此，密切監測對流單體回波的發展趨勢，是做好短時強降水預報預警的關鍵。