基于雷達(dá)產(chǎn)品的朝陽(yáng)地區(qū)短時(shí)強(qiáng)降水短臨預(yù)警指標(biāo)研究

吳丹 王靜巖 郭佰匯 孫瑩 徐一丹

摘要 利用朝陽(yáng)地區(qū)138個(gè)區(qū)域自動(dòng)站逐小時(shí)觀測(cè)資料，對(duì)2011—2020年發(fā)生在朝陽(yáng)地區(qū)的短時(shí)強(qiáng)降水天氣過(guò)程進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，得出朝陽(yáng)地區(qū)短時(shí)強(qiáng)降水多發(fā)生在6—8月，7月出現(xiàn)次數(shù)最多;短時(shí)強(qiáng)降水具有明顯的日變化特征，活躍時(shí)段為15：00～23：00，主峰值出現(xiàn)在17：00前后，午夜04：00為短時(shí)強(qiáng)降水的次峰值。結(jié)合朝陽(yáng)新一代多普勒天氣雷達(dá)產(chǎn)品對(duì)短時(shí)強(qiáng)降水進(jìn)行分析，將雷達(dá)產(chǎn)品按照回波特征分為3類，分別統(tǒng)計(jì)得出不同雨強(qiáng)對(duì)應(yīng)的雷達(dá)產(chǎn)品短臨預(yù)警指標(biāo)。

關(guān)鍵詞 短臨預(yù)警;短時(shí)強(qiáng)降水;雷達(dá)產(chǎn)品

中圖分類號(hào)：P458 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095–3305（2021）05–0078–02

朝陽(yáng)地處遼西低山丘陵地區(qū)，境內(nèi)丘陵、河流、沖積平原和山間盆地等相間分布，地形較為復(fù)雜[1]。每年的5—9月，東北冷渦系統(tǒng)活躍，在低層暖濕系統(tǒng)的配合和局地?zé)釋?duì)流的加持下，強(qiáng)對(duì)流天氣頻發(fā)。作為強(qiáng)對(duì)流天氣重要成員的短時(shí)強(qiáng)降水通常定義為1 h降水量大于20 mm的降水過(guò)程，此類天氣過(guò)程具有歷時(shí)短、雨強(qiáng)大、局地性強(qiáng)的特點(diǎn)，極易引發(fā)山洪、滑坡、泥石流、城市內(nèi)澇等次生災(zāi)害[2]。對(duì)2011—2020年發(fā)生在朝陽(yáng)地區(qū)的短時(shí)強(qiáng)降水天氣過(guò)程進(jìn)行分析，得出短時(shí)強(qiáng)降水的時(shí)間分布規(guī)律，結(jié)合新一代多普勒天氣雷達(dá)產(chǎn)品，分類歸納出雷達(dá)指標(biāo)，以期提高朝陽(yáng)地區(qū)短時(shí)強(qiáng)降水預(yù)報(bào)預(yù)警水平。

1 數(shù)據(jù)來(lái)源與研究方法

1.1 數(shù)據(jù)來(lái)源

朝陽(yáng)市氣象局檔案室提供的2011—2020年朝陽(yáng)地區(qū)138個(gè)區(qū)域自動(dòng)站逐小時(shí)觀測(cè)資料，以及朝陽(yáng)新一代多普勒天氣雷達(dá)觀測(cè)產(chǎn)品資料。

1.2 研究方法

根據(jù)朝陽(yáng)市2011—2020年138個(gè)區(qū)域自動(dòng)站逐小時(shí)觀測(cè)資料，篩選出短時(shí)強(qiáng)降水發(fā)生時(shí)段，定義朝陽(yáng)境內(nèi)有1個(gè)以上區(qū)域自動(dòng)站1 h降水量大于20 mm為一次短時(shí)強(qiáng)降水事件，繪制短時(shí)強(qiáng)降水時(shí)間分布圖，分析其月、日變化規(guī)律。利用朝陽(yáng)新一代多普勒天氣雷達(dá)觀測(cè)資料，將雷達(dá)產(chǎn)品按照回波特征分為積云降水回波、層狀云降水回波、積云-層狀云混合降水回波3類，分別統(tǒng)計(jì)不同回波類型、不同雨強(qiáng)對(duì)應(yīng)的雷達(dá)產(chǎn)品短臨預(yù)警指標(biāo)。

2 結(jié)果與分析

2.1 短時(shí)強(qiáng)降水時(shí)間分布特征

研究表明：朝陽(yáng)地區(qū)短時(shí)強(qiáng)降水主要出現(xiàn)在6—8月，7月最多（圖1）。這與朝陽(yáng)地區(qū)夏季南來(lái)水汽充沛有密切關(guān)系，此時(shí)高空冷渦、高空槽等系統(tǒng)活動(dòng)頻繁，極易形成不穩(wěn)定層結(jié)，出現(xiàn)強(qiáng)對(duì)流天氣。通過(guò)統(tǒng)計(jì)得出：2011—2020年共出現(xiàn)747次短時(shí)強(qiáng)降水事件，降水日變化特征明顯，短時(shí)強(qiáng)降水活躍時(shí)段為15：00～23：00，主峰值出現(xiàn)在17：00前后，午夜4時(shí)為短時(shí)強(qiáng)降水的次峰值（圖2）。朝陽(yáng)地區(qū)多低山，局地?zé)釋?duì)流對(duì)午后到夜間的強(qiáng)對(duì)流發(fā)生起到加持作用。

2.2 不同雨強(qiáng)對(duì)應(yīng)的雷達(dá)產(chǎn)品短臨預(yù)警指標(biāo)

為進(jìn)一步研究短時(shí)強(qiáng)降水過(guò)程的短臨預(yù)警指標(biāo)，對(duì)2011—2020年間朝陽(yáng)地區(qū)的短時(shí)強(qiáng)降水雷達(dá)回波進(jìn)行分析，將回波特征分為積云降水回波、層狀云降水回波、積云-層狀云混合降水回波三類，分別統(tǒng)計(jì)出不同雨強(qiáng)對(duì)應(yīng)的雷達(dá)產(chǎn)品短臨預(yù)警指標(biāo)。

不同類型雷達(dá)回波出現(xiàn)時(shí)，雷達(dá)產(chǎn)品對(duì)應(yīng)指標(biāo)值越高，雨強(qiáng)越強(qiáng)（表1、表2、表3）。以積云降水回波為例：雨強(qiáng)為20～30 mm/h的短時(shí)強(qiáng)降水出現(xiàn)條件，基本反射率因子R達(dá)到45～55 dBz，組合反射率因子CR較R偏高5 dBz，垂直累積液態(tài)水含量 VIL不低于15 kg/m2，最強(qiáng)降水時(shí)段回波頂高ET在8～12 km范圍內(nèi)。當(dāng)基本反射率因子R達(dá)到50～60 dBz，組合反射率因子CR達(dá)到55～65 dBz，垂直累積液態(tài)水含量 VIL高于25 kg/m2，最強(qiáng)降水時(shí)段回波頂高ET在11～15 km范圍內(nèi)時(shí)，小時(shí)雨強(qiáng)將超過(guò)50 mm/h。通過(guò)比較，三類降水回波中，層狀云降水回波出現(xiàn)短時(shí)強(qiáng)降水時(shí)雷達(dá)產(chǎn)品對(duì)應(yīng)指標(biāo)相對(duì)較低。基本反射率因子R超過(guò)35 dBz，垂直累積液態(tài)水含量VIL不低于5 kg/m2，最強(qiáng)降水時(shí)段回波頂高ET平均在8 km以上即可出現(xiàn)20 mm/h以上的短時(shí)強(qiáng)降水。

3 結(jié)論

（1）朝陽(yáng)地區(qū)短時(shí)強(qiáng)降水主要出現(xiàn)在6—8月，7月最多。降水日變化特征明顯，短時(shí)強(qiáng)降水活躍時(shí)段為15：00～23：00，主峰值出現(xiàn)在17：00前后，此外午夜04：00為短時(shí)強(qiáng)降水的次峰值。

（2）不同類型雷達(dá)回波出現(xiàn)時(shí)，雷達(dá)產(chǎn)品對(duì)應(yīng)指標(biāo)值越高，持續(xù)的體掃越多，雨強(qiáng)越強(qiáng)。

（3）層狀云降水回波出現(xiàn)短時(shí)強(qiáng)降水時(shí)雷達(dá)產(chǎn)品對(duì)應(yīng)指標(biāo)相對(duì)較低。基本反射率因子R超過(guò)35 dBz，垂直累積液態(tài)水含量 VIL不低于5 kg/m2，最強(qiáng)降水時(shí)段回波頂高ET平均在8 km以上，即可出現(xiàn)20 mm/h以上的短時(shí)強(qiáng)降水。

參考文獻(xiàn)

[1] 吳丹，孫瑩，于芳健，等.基于地形的遼寧省朝陽(yáng)地區(qū)強(qiáng)對(duì)流天氣易發(fā)區(qū)分布特征研究[J].甘肅農(nóng)業(yè)科技， 2016（6）： 42-44.

[2] 王國(guó)榮，王令.北京地區(qū)夏季短時(shí)強(qiáng)降水時(shí)空分布特征[J].暴雨災(zāi)害， 2013， 32（3）： 276-279.

責(zé)任編輯：黃艷飛

Research on Short-term and Imminent Warning Index Technology of Short-time Heavy Rain in Chaoyang Area Based on Radar Products

WU Dan et al（Meteorological Bureau of Longcheng District， Chaoyang， Liaoning 122005）

Abstract Based on the hourly observation data of 138 regional automatic stations in Chaoyang area， this paper calculates the short-time heavy rain weather process from 2011 to 2020. The results show that the short-time heavy rain mostly occurs from June to August， and the frequency is the most in July. The short-time heavy rain has obvious diurnal variation characteristics， the most active time is 15：00～23：00， the main peak appears around 17 oclock， and the second peak of the short-time heavy rain is at 4 oclock at midnight. Based on the analysis of the short-time heavy rain of Chaoyang new generation doppler weather radar products， the radar products are divided into three categories according to the echo characteristics， and the short-term and imminent warning indexes of the radar products corresponding to different rain intensities are obtained.

Key words Short-term warning; Short-time heavy rain; Radar products