基于雷達產品的朝陽地區短時強降水短臨預警指標研究

吳丹 王靜巖 郭佰匯 孫瑩 徐一丹

摘要 利用朝陽地區138個區域自動站逐小時觀測資料，對2011—2020年發生在朝陽地區的短時強降水天氣過程進行統計，得出朝陽地區短時強降水多發生在6—8月，7月出現次數最多;短時強降水具有明顯的日變化特征，活躍時段為15：00～23：00，主峰值出現在17：00前后，午夜04：00為短時強降水的次峰值。結合朝陽新一代多普勒天氣雷達產品對短時強降水進行分析，將雷達產品按照回波特征分為3類，分別統計得出不同雨強對應的雷達產品短臨預警指標。

關鍵詞 短臨預警;短時強降水;雷達產品

中圖分類號：P458 文獻標識碼：A 文章編號：2095–3305（2021）05–0078–02

朝陽地處遼西低山丘陵地區，境內丘陵、河流、沖積平原和山間盆地等相間分布，地形較為復雜[1]。每年的5—9月，東北冷渦系統活躍，在低層暖濕系統的配合和局地熱對流的加持下，強對流天氣頻發。作為強對流天氣重要成員的短時強降水通常定義為1 h降水量大于20 mm的降水過程，此類天氣過程具有歷時短、雨強大、局地性強的特點，極易引發山洪、滑坡、泥石流、城市內澇等次生災害[2]。對2011—2020年發生在朝陽地區的短時強降水天氣過程進行分析，得出短時強降水的時間分布規律，結合新一代多普勒天氣雷達產品，分類歸納出雷達指標，以期提高朝陽地區短時強降水預報預警水平。

1 數據來源與研究方法

1.1 數據來源

朝陽市氣象局檔案室提供的2011—2020年朝陽地區138個區域自動站逐小時觀測資料，以及朝陽新一代多普勒天氣雷達觀測產品資料。

1.2 研究方法

根據朝陽市2011—2020年138個區域自動站逐小時觀測資料，篩選出短時強降水發生時段，定義朝陽境內有1個以上區域自動站1 h降水量大于20 mm為一次短時強降水事件，繪制短時強降水時間分布圖，分析其月、日變化規律。利用朝陽新一代多普勒天氣雷達觀測資料，將雷達產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，分別統計不同回波類型、不同雨強對應的雷達產品短臨預警指標。

2 結果與分析

2.1 短時強降水時間分布特征

研究表明：朝陽地區短時強降水主要出現在6—8月，7月最多（圖1）。這與朝陽地區夏季南來水汽充沛有密切關系，此時高空冷渦、高空槽等系統活動頻繁，極易形成不穩定層結，出現強對流天氣。通過統計得出：2011—2020年共出現747次短時強降水事件，降水日變化特征明顯，短時強降水活躍時段為15：00～23：00，主峰值出現在17：00前后，午夜4時為短時強降水的次峰值（圖2）。朝陽地區多低山，局地熱對流對午后到夜間的強對流發生起到加持作用。

2.2 不同雨強對應的雷達產品短臨預警指標

為進一步研究短時強降水過程的短臨預警指標，對2011—2020年間朝陽地區的短時強降水雷達回波進行分析，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，分別統計出不同雨強對應的雷達產品短臨預警指標。

不同類型雷達回波出現時，雷達產品對應指標值越高，雨強越強（表1、表2、表3）。以積云降水回波為例：雨強為20～30 mm/h的短時強降水出現條件，基本反射率因子R達到45～55 dBz，組合反射率因子CR較R偏高5 dBz，垂直累積液態水含量 VIL不低于15 kg/m2，最強降水時段回波頂高ET在8～12 km范圍內。當基本反射率因子R達到50～60 dBz，組合反射率因子CR達到55～65 dBz，垂直累積液態水含量 VIL高于25 kg/m2，最強降水時段回波頂高ET在11～15 km范圍內時，小時雨強將超過50 mm/h。通過比較，三類降水回波中，層狀云降水回波出現短時強降水時雷達產品對應指標相對較低。基本反射率因子R超過35 dBz，垂直累積液態水含量VIL不低于5 kg/m2，最強降水時段回波頂高ET平均在8 km以上即可出現20 mm/h以上的短時強降水。

3 結論

（1）朝陽地區短時強降水主要出現在6—8月，7月最多。降水日變化特征明顯，短時強降水活躍時段為15：00～23：00，主峰值出現在17：00前后，此外午夜04：00為短時強降水的次峰值。

（2）不同類型雷達回波出現時，雷達產品對應指標值越高，持續的體掃越多，雨強越強。

（3）層狀云降水回波出現短時強降水時雷達產品對應指標相對較低。基本反射率因子R超過35 dBz，垂直累積液態水含量 VIL不低于5 kg/m2，最強降水時段回波頂高ET平均在8 km以上，即可出現20 mm/h以上的短時強降水。

參考文獻

[1] 吳丹，孫瑩，于芳健，等.基于地形的遼寧省朝陽地區強對流天氣易發區分布特征研究[J].甘肅農業科技， 2016（6）： 42-44.

[2] 王國榮，王令.北京地區夏季短時強降水時空分布特征[J].暴雨災害， 2013， 32（3）： 276-279.

責任編輯：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