錫林郭勒盟“11.18”暴雪天氣雷達回波分析

郭永梅

(錫林郭勒盟氣象局 氣象技術裝備保障與信息中心雷達站，內蒙古 錫林浩特 011200)

雷達資料在分析暴雨、冰雹、雷雨大風等夏季災害性天氣方面發揮了重要作用，為預報員提供了豐富的理論指導 。但學者們利用多普勒雷達資料分析降雪過程的研究尤其是應用多普勒雷達資料對降雪短時、臨近預報的研究仍比較少，所以錫林郭勒盟錫林浩特市自2019年建成新一代多普勒天氣雷達以來，氣象工作者加強了雷達資料在降雪過程的研究分析，在災害性天氣的識別和預警中發揮了重要的作用，成為短時臨近預報不可或缺的監測手段，筆者利用新一代天氣雷達數據對暴雪天氣個例進行詳細分析，尋找大到暴雪的回波強度、基本速度、風廓線等產品的重要特征，用于指導以后的大到暴雪預報。

1 天氣背景

此次暴雪天氣過程是高空短波槽和地面倒槽的共同作用下產生的。700hPa華北脊后的西南急流與西來槽前的西南氣流相互疊置，引導暖濕氣流向北輸送，為強降雪提供充足的水汽，850hPa東風在近地面層形成冷墊作用，隨著高空槽東移，槽前暖濕氣流沿冷墊爬升造成強降雪，低空急流是本次暴雪過程的主要影響系統之一。

從當時的天氣背景分析來看，2020年11月17日20時開始水汽通道建立以后，到18日08時錫盟中部地區整層的相對濕度條件均大于80%以上，而且近地面層有逆溫存在。風場的垂直分布上也可以看到850hPa～700hPa中底層為偏東氣流，而高層為一致的西南氣流，暖濕氣流在冷墊上爬升也是導致本次強降雪的原因。

這次暴雪范圍廣、強度大，從阿巴嘎旗南部地區向東錫林浩特一直到西烏珠穆沁旗均出現暴雪天氣，過程降雪量達到了10.0mm～22.6mm。大部地區的降水時間24h以上，西烏珠穆沁旗的降雪持續48h。北部地區以雨夾雪轉雪天氣為主，而南部地區以雨或雨夾雪轉雪為主，其中太仆寺旗、正藍旗、多倫縣從17日夜間至18日中午，降水相態均為雨，降雨量達到10mm～15mm中雨，隨著冷空氣的南壓，東南部地區氣溫急劇下降，降水出現相態變化，由雨轉為降雪天氣。

2 多普勒雷達資料分析

2.1 基本反射率圖像特征分析

對多普勒雷達資料分析得出，倒槽暴雪時速度零線總體呈直線經過測站，風廓線上偏北冷墊厚，中層西南風增強和南北風徑向輻合上升運動使得降雪維持并產生暴雪(低層冷墊增厚，容量導致相態轉變以及降水強度的增加)。層狀回波整體自西北方向開始進入雷達監測范圍，并向東南方向移動，回波發展慢而穩定，回波范圍逐漸加大，分布較均勻、連續呈均勻的片狀分布，結構比較密實，回波連續性很好，移動緩慢。在08時雷達東南方向回波最大強度有達到40dBZ，從天氣實況中我們也已經了解到此時東南部地區為雨雪混合性降雪且降水強度較大，所以此時的反射率因子的值是偏大的。而對于純雪回波強度一般是≤35dBZ，所以反射率因子在逐漸減小，這說明雨或雨夾雪逐漸轉為雪。

2.2 徑向速度特征分析

對徑向速度圖進行分析，可以非常清楚地看到是否有暖平流存在，對應的零速度線呈明顯的S型，風向隨高度順轉，從近地層的偏東風順轉成東南風，再到高層發展為偏西南風，呈明顯的暖平流，暖濕氣流在冷墊上爬升是導致本次強降雪的原因。雷達站東南方向有輻合上升氣流，有利于水汽的輻合上升；負速度區半包圍正速度區，西南及東南方向水汽輻合加強，降雪強度也隨之增強；雷達站160°到220°方位角上出現速度模糊，表明降雪伴隨大風天氣存在。

逆風區是指徑向速度圖像中大范圍正速度區內出現負速度區，或者負速度區出現小范圍正速度區的現象，并且有明顯的零速度線圓環或者半圓環將正負速度區隔開，雷達站偏東南部地區有小范圍的逆風區存在，逆風區是局部中尺度氣流不均勻，導致垂直運動發生的主要原因，這與天氣實況中提到的近地面層有逆溫存在相吻合。

2.3 風廓線特征分析

通常只有在大面積降水的情況下才能得到比較完整的垂直風廓線，在干燥的冬季晴空情況下，幾乎得不到垂直風廓線，在本次暴雪天氣過程中，監測到的風廓線產品支持了這種判斷。從1.5km以上到4.0km偏東風順轉成東南風，再到高層發展為偏西南風，從在低層有風隨高度的順時針旋轉，表明低層有暖平流，暖平流將水汽輸送到降水區形成濕中心為降水提供了有利條件，存在低空急流，并且風速隨高度逐漸增大，高空的輻散抽吸作用促使低層的輻合加強，有利于強降雪的發生和維持。并且我們利用3km高度附近的水平風向作為引導氣流，可以推斷出降水云體向東南方向緩慢移動。

2.4 回波頂和垂直液態水含量特征分析

對于雨雪混合性的降雪且降水強度較大的過程，回波頂最高可達5km～8km，本次暴雪天氣過程回波頂達到5.7km，雷達站南部地區回波頂最高達到7.2km。

2.5 徑向速度垂直剖面圖像特征分析

降雪天氣通常出現在冬季，由于熱力條件較差，不利于降雪云體的對流生長，所以在剖面圖上降雪云體的回波頂比較平整，高度較低，通常在4km左右，降水強度越強、越穩定，云頂越平整。隨著回波向雷達站附近收縮，回波高度逐漸降低，回波高度降到3km左右，預示著降水將很快結束。

3 結論

利用新一代多普勒天氣雷達監測到的信息，對此次錫林郭勒盟暴雪天氣進行了詳細研究，結果表明：多普勒天氣雷達監測到的冬季暴雪天氣的反射率因子、徑向速度、風廓線特征比較明顯，而垂直液態水含量等項目則不明顯或監測不到。

通過以上分析得出，反射率因子、徑向速度、風廓線特征如下：①基本反射率的性質不同，所帶來的降水性質和強度也不同，與夏、秋季造成雷電大風等對流性和短時暴雨的混合性回波有較大區別的是在反射率因子回波圖上降雪回波分布均勻連續，回波范圍大，絲縷狀紋理結構明顯，降雪回波的強度較弱，一般在10dBZ～15dBZ左右，強中心的回波強度有時會超過30dBZ；而對于小范圍內回波可達到40dBZ的表明近地面受融化粒子的作用，反射率因子偏高，所以我們可依靠反射率因子產品確定回波的強度及強降雪帶，也可以用反射率因子隨時間的變化確定降水回波的移動以及未來趨勢。②在徑向速度圖上，降雪回波的速度等值線分布比較有規則，存在清晰、連續的“S”形零速度線，說明降雪出現時水平風向隨高度順轉，表現為有強的暖濕平流輸送，通常低空急流的出現和消失是降雪開始和結束的標志。所以，我們可以通過雷達的徑向速度產品分析降水系統水平運動和能量輸送的一個重要手段，通過對零速度線形狀和位置的分析進一步驗證大氣的動力和熱力結構，判斷風隨高度的變化趨勢、冷暖平流的輸送和動力輻合輻散情況。 ③風廓線速度定量能夠反映相態轉變的差異，雨雪轉換時下落速度明顯減小，降雨速度范圍為1.5m～7.0m每秒，降雪速度為0.25m～1.5m每秒。