雷達氣候?qū)W分析方法在2020年汛期強降水中的應(yīng)用

楊金紅，郭建俠，王 佳，康家琦，劉 圓，石 城

(中國氣象局氣象探測中心，北京 100081)

0 引言

每年長江流域暴雨頻繁，使長江成為一條雨洪河流，可形成全流域或地區(qū)性大水[1]。研究表明中國長江中下游地區(qū)極端降水呈顯著增長趨勢[2，3]。2020年，中國南方降水極端性強，梅雨季時間和降雨量打破了1961年以來的歷史記錄，南方地區(qū)階段性強降水突出[4，5]。張芳華[6]等、陳濤[7]等、王永光[8，9]等、邱輝[10]等均利用自動氣象站雨量資料、NCEP資料、探空資料等分析汛期降水的極端特性。目前雷達氣候?qū)W在降水分析中的文獻較少，管理[11]等從雷達氣候?qū)W的角度分析了上海地區(qū)暖季午后的特征，王國榮[12]等將雷達氣候?qū)W應(yīng)用在雷達數(shù)據(jù)質(zhì)控方面。文章主要嘗試?yán)美走_組網(wǎng)拼圖資料，結(jié)合地面降水資料分析2020年汛期長江中下游地區(qū)降水量異常的特征，從雷達氣候?qū)W的角度分析造成長江中下游地區(qū)降水異常的原因。

1 長江流域地面降水監(jiān)測分析

文章使用的地面降水資料來源于中國氣象局氣象探測中心研發(fā)的綜合氣象觀測數(shù)據(jù)質(zhì)量控制系統(tǒng)質(zhì)控后的全國地面自動考核站降水資料。全國地面自動考核站6月1日-7月13日累積降水400 mm以上的站點主要分布在長江中下游地區(qū)。長江中下游7省市(渝贛皖鄂湘蘇浙)有5795個自動氣象站(占7省市總站數(shù)61%)累積降雨量超過400 mm，643個自動氣象站累積降雨量超過800 mm，176個自動氣象站累積降雨量超過1000 mm，多個站的降水資料超過歷史極值。可見強降水的范圍廣，強度大。長江中下游地區(qū)800 mm以上的降雨量主要分布在3個區(qū)域：1)湖北東部到安徽西南部大別山區(qū)；2)江西東北部、安徽南部、浙江西部地區(qū)；3)湖北西南部、湖南西北部、重慶的東南部地區(qū)。3個區(qū)域中區(qū)域2出現(xiàn)超過1000 mm降雨量的站數(shù)較多，最大累積降雨量為1，515.2 mm，出現(xiàn)在安徽云谷寺，該站43 d中有34 d出現(xiàn)降水，其中7月有4 d的日降水量超過100 mm，可見強降水的強度大、持續(xù)時間長。

除上述的降水特點外，區(qū)域內(nèi)短時強降雨強度大、階段性也強。長江中下游7省市有943個自動氣象站(占比10%)出現(xiàn)小時雨強大于50 mm的降水，6月27日有66個自動氣象站出現(xiàn)小時雨強大于50 mm的降水，其中湖北最多，有39個站。除此，43 d內(nèi)小時雨強達到50 mm以上降水量的站數(shù)多于20個站的強降水階段過程有5個，即6月5日、9—15日、27—28日、6月30日—7月2日、7月6日—10日強降水過程。

2 雷達資料監(jiān)測分析

雷達回波強度的大小一定程度上可反映降水量的大小，回波移動緩慢可導(dǎo)致持續(xù)性降水[13-15]。因此，從雷達氣候?qū)W的角度分析降水的分布特征是一種新的嘗試方法。文章使用的雷達資料是經(jīng)中國氣象局氣象探測中心研發(fā)的綜合氣象觀測數(shù)據(jù)質(zhì)量控制系統(tǒng)質(zhì)控后6月1日—7月10日的雷達拼圖資料，資料時間分辨率是10 min。

2.1 6月5日強降水階段雷達回波分析

5日03：00，在湖南東部、江西中部有新的強降水回波出現(xiàn)；07：00，40 dBz以上的強降水回波主要分布在江西大部地區(qū)，同時在安徽的東南部、江蘇南部、上海出現(xiàn)多個強回波中心；10：00左右(圖1)，強降水回波演變成兩個回波主體，第1個主要分布在安徽合肥至上海一帶，第2個分布在湖南東部、江西中部、浙江南部、福建西北部；至15：00，第1個回波主體發(fā)展演變成由多個對流單體形成的帶狀強回波短帶，最大反射率因子55 dBz，這給安徽的南部、浙江北部一帶帶來強降水；第2個回波主體發(fā)展演變成由大量的分布不均的小強對流單體組成，主要給江西南部、東北部帶來短時強降水；至21：00，兩個回波主體的強度、范圍均減弱，強回波主體移出長江中下游地區(qū)。

2.2 6月9日—15日強降水階段雷達回波分析

9日16：00，在湖北、湖南、江西分布著小的對流單體；至18：00，對流單體的數(shù)量不斷增多，并逐漸向東移動發(fā)展；至23：00，大部分對流單體主要分布在安徽南部、湖南中部；至10日08：00，對流單體演變成范圍比較廣且回波強度不大的回波帶，分布在浙江、上海、江蘇南部。同時在安徽的北部有1塊范圍比較廣且強度在40 dBz左右的回波塊向東南方向移動，影響到安徽全省、江蘇大部地區(qū)和浙江北部，給這一帶地區(qū)帶來強降水。12日，又一輪降水回波在湖北中部、安徽北部、江蘇北部生成，逐漸向東移動發(fā)展，13：30，回波演變成1條橫跨安徽、江蘇的東北-西南向且排列緊密的颮線回波，最大回波強度達到55 dBz，在東移過程中，颮線結(jié)構(gòu)發(fā)展成由分布不均的排列不緊湊的多個強回波單體組成，19：00移出陸地，此輪降水回波給這一帶地區(qū)帶來了持續(xù)性較長的強降水和極端性降水。同時位于湖北中東部、河南南部又一輪降水回波生成，逐漸向東移動發(fā)展、影響到安徽中南部、江蘇南部上海，至14日09：00，此次過程基本結(jié)束。15日04：00，安徽大部、江蘇中部又一輪降水回波出現(xiàn)，強度不斷增強，范圍也不斷擴大，到11：00，最強的回波達到55 dBz，范圍也廣，此輪降水回波至15：00夜間才趨于消散。

從上述分析中可以看出，此階段，長江中下游地區(qū)經(jīng)歷了5次大范圍的降水回波覆蓋過程，回波的“列車效應(yīng)”明顯，且回波較強，強回波范圍廣，持續(xù)時間較長。

2.3 6月27日—28日強降水階段雷達回波分析

6月27日02：00，在四川盆地、重慶大部地區(qū)分布著比較強的降水回波，回波強度在40 dBz左右，回波維持少動，到14：00，回波向東北方向擴散，延伸至湖北、河南等地，且在江漢地區(qū)生成多個強度在50 dBz左右的對流單體，對流單體進一步發(fā)展演變，到22：00(圖2)，35 dBz以上的回波范圍集中在湖北、河南、安徽北部、江蘇中部地區(qū)，且回波一直維持在這一帶發(fā)展，直到29日07：00，此輪強降水的回波主體移出上述地區(qū)，可見，此階段主要是由于強降水回波的維持少動造成了長江中下游地區(qū)出現(xiàn)了洪澇災(zāi)害。

圖2 6月27日22:00雷達基本反射率拼圖

2.4 6月30日—7月2日強降水階段雷達監(jiān)測分析

6月30日12：00，強降水回波主要集中在湖南東北、江西中北部、重慶南部地區(qū)，最大回波強度為55 dBz，并且逐漸向南偏東方向移動，回波強度變化不大，19：00以后，強度與范圍有所減小。7月1日09：00，重慶大部、湖南、江西中部分布有一條帶狀的強回波，且維持少動，至15：00，帶狀回波才開始減弱，回波開始消散。到7月2日06：00又一輪降水回波開始影響湖北西部大部地區(qū)，回波主體逐漸向東南方向移動，到10：00，湖北大部、湖南北部有強降水發(fā)生，12：00，強降水的回波面積進一步擴大，分布在湖北大部、湖南北部大部、安徽大部，19：00，回波主體移出湖北，主要分布浙江大部、安徽南部、江西北部、湖南東北部地區(qū)，至3日凌晨，強回波主體移出上述地區(qū)。此階段的降水回波特點是強回波覆蓋范圍廣、維持時間長[16，17]。

2.5 7月6日—10日強降水階段雷達監(jiān)測分析

此次強降水過程時間較前幾次更長。5日夜間，長江中游地區(qū)又一輪新的強降水生成，主要分布在湖北南部、安徽南部、江西北部，到6日03：00，形成一條橫跨東西向的帶狀回波，分布在湖南北部、湖北南部、安徽南部、浙江北部、江蘇南部、上海等地，且回波逐漸向東移動，范圍、強度變化不大，到6日15：00，強回波的范圍有所減小，但回波主體向北擴展。7日，該地區(qū)又一輪強降水出現(xiàn)，呈現(xiàn)窄帶狀。8日10：00，回波主要分布在江西北部、安徽南部、湖北南部、湖南東北部，且回波主體逐漸向東南方向移動發(fā)展變化，8日夜間，回波主體開始發(fā)散，強度在減弱。此階段的降水回波特點是強回波橫跨東西向、覆蓋范圍廣、持續(xù)時間長。

3 結(jié)束語

文章通過對6月1日—7月15日長江中下游地區(qū)連續(xù)5個階段強降水過程的雷達資料監(jiān)測分析，得出以下結(jié)論：

1)利用雷達氣象學(xué)分析方法分析2020年長江中下游地區(qū)極端強降水過程的降水特征是可行的；

2)從雷達回波演變看，2020年汛期長江中下游地區(qū)回波雨帶呈現(xiàn)的特點是回波強度局地性較大、強回波分布范圍廣、回波雨帶移動緩慢、回波的“列車效應(yīng)”明顯，尤其在6月9日—15日，經(jīng)歷了5次強降水過程，直接導(dǎo)致了地面階段性重復(fù)出現(xiàn)降水；

3)從6月1日—7月10日雷達回波分析結(jié)果看，降水回波所經(jīng)過的區(qū)域、影響范圍與地面降水落區(qū)的位置、強度、范圍基本一致。