贛州新一代天氣雷達(dá)數(shù)據(jù)質(zhì)量分析

華 友，王 強(qiáng)*，楊 波，周佳茜

（1.江西省贛州市氣象局，江西 贛州；2.江西省萍鄉(xiāng)市氣象局，江西 萍鄉(xiāng)）

贛州位于江西省南部，境內(nèi)地形復(fù)雜，是江西省氣象災(zāi)害發(fā)生最頻繁的地區(qū)之一，災(zāi)害種類多、影響范圍大、所造成的損失呈逐年上升趨勢(shì)，特別是夏季，強(qiáng)對(duì)流天氣引起的暴雨、雷電、冰雹及其它中小尺度災(zāi)害性天氣時(shí)有發(fā)生。新一代天氣雷達(dá)是探測(cè)強(qiáng)對(duì)流天氣最有效的設(shè)備，而回波強(qiáng)度反射率是雷達(dá)數(shù)據(jù)產(chǎn)品最重要的指標(biāo)。

王簫鵬等[1]對(duì)新一代天氣雷達(dá)運(yùn)行性能進(jìn)行了評(píng)估與技術(shù)升級(jí)分析；李柏等[2]研究分析了新一代天氣雷達(dá)災(zāi)害性天氣監(jiān)測(cè)能力及未來(lái)的發(fā)展；楊金紅等[3]對(duì)新一代天氣雷達(dá)運(yùn)行保障能力進(jìn)行了分析；國(guó)內(nèi)學(xué)者對(duì)新一代天氣雷達(dá)探測(cè)技術(shù)、評(píng)估方法、運(yùn)行原理等方面的研究較多[4-17]，而針對(duì)新一代天氣雷達(dá)數(shù)據(jù)質(zhì)量分析的研究尚未見(jiàn)報(bào)道。本文利用與贛州毗鄰的吉安和韶關(guān)天氣雷達(dá)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析，為更好地利用贛州雷達(dá)數(shù)據(jù)服務(wù)贛州經(jīng)濟(jì)發(fā)展和防災(zāi)減災(zāi)提供科技支撐。

1 材料與方法

本文所選擇雷達(dá)為贛州、吉安、韶關(guān)三部雷達(dá)，位置如圖1 所示，兩部雷達(dá)位于江西省境內(nèi)，一部雷達(dá)位于廣東省境內(nèi)。本文所選取的數(shù)據(jù)為發(fā)生在三部雷達(dá)中垂線上的強(qiáng)降水及弱降水過(guò)程。

圖1 三部雷達(dá)位置及中垂線示意

2 結(jié)果與分析

2.1 贛州雷達(dá)與吉安雷達(dá)對(duì)比分析

2.1.1 弱降水個(gè)例分析

選取發(fā)生在兩部雷達(dá)中垂線上的弱降水過(guò)程即2020 年5 月15 日20 時(shí)22 分，其1 km 高 度 上CAPPI 反射率圖，見(jiàn)圖2。圖2（a）為吉安雷達(dá)反射率，圖2（b）為贛州雷達(dá)反射率，反射率圖中的紅色實(shí)線為中垂線上反射率，其曲線關(guān)系如圖2（c）所示。從圖2（a）、（b）中可以看出，在中垂線上正在發(fā)生弱降水過(guò)程，反射率為藍(lán)色在10 dBZ 左右，從曲線圖中可以直觀看出對(duì)同一目標(biāo)吉安雷達(dá)探測(cè)到的反射率變化趨勢(shì)與贛州雷達(dá)探測(cè)結(jié)果較一致，吉安雷達(dá)反射率要大于贛州雷達(dá)均10 dBZ 左右。

圖2 雷達(dá)1 km 高度反射率（2020-5-15 20:22）

2.1.2 強(qiáng)降水個(gè)例分析

選取2023 年3 月23 日13 時(shí)50 分發(fā)生在中垂線上的一次強(qiáng)降水過(guò)程，見(jiàn)圖3。圖3（a）為贛州雷達(dá)1 km 高度上CAPPI 反射率，圖3（b）為吉安雷達(dá)1 km 高度上CAPPI 反射率。可以看出，在114°E～115°E，26°N～27°N 網(wǎng)格內(nèi)，兩部雷達(dá)回波形狀基本一致，但強(qiáng)度不一致，同樣也是因?yàn)榫W(wǎng)格內(nèi)的點(diǎn)距離兩部雷達(dá)不一致導(dǎo)致的。同樣選取兩部雷達(dá)中垂線上的反射率（以此滿足時(shí)空統(tǒng)一）進(jìn)行比較（見(jiàn)圖3（c）），可以看出在1 km 高度CAPPI 上，兩部雷達(dá)反射率變化趨勢(shì)一致，但贛州雷達(dá)探測(cè)到的反射率值要大于吉安雷達(dá)反射率值0～5 dBZ 左右。由于中垂線上u 存在海拔1 km 以上的高山，故又選取2 km 高度CAPPI 中垂線上反射率進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)兩部雷達(dá)變化趨勢(shì)更加一致，贛州雷達(dá)反射率依舊高于吉安反射率，但差值降到0～3 dBZ 左右。

圖3 雷達(dá)1 km 高度反射率（2023-3-23 13:50）

2.2 贛州雷達(dá)與韶關(guān)雷達(dá)對(duì)比分析

2.2.1 弱降水個(gè)例分析

選取2023 年3 月23 日00 時(shí)37 分發(fā)生在兩部雷達(dá)中垂線上的弱降水過(guò)程即其1km 高度上CAPPI反射率見(jiàn)圖5（圖略）。可以看出，在114°E～115°E， 25°N～26°N 網(wǎng)格內(nèi)，兩部雷達(dá)回波形狀基本一致，但強(qiáng)度不一致，這是因?yàn)樵诖司W(wǎng)格范圍內(nèi)，反射率距離雷達(dá)的距離不一致所導(dǎo)致的。故采用上述方法選取兩部雷達(dá)中垂線上的反射率（以此滿足時(shí)空統(tǒng)一）進(jìn)行比較。可以看出，因?yàn)閮刹坷走_(dá)中間不受到高山影響，故無(wú)論在何種高度，兩部雷達(dá)反射率變化趨勢(shì)一致，反射率值差值較小。

2.2.2 強(qiáng)降水個(gè)例分析

選取2023 年3 月23 日19 時(shí)16 分發(fā)生在中垂線上的一次強(qiáng)降水過(guò)程，見(jiàn)圖6（圖略）。可以看出，在114°E～115°E， 25°N～26°N 網(wǎng)格內(nèi)，兩部雷達(dá)回波形狀基本一致，但強(qiáng)度不一致，同樣也是因?yàn)榫W(wǎng)格內(nèi)的點(diǎn)距離兩部雷達(dá)不一致導(dǎo)致的。

同樣選取兩部雷達(dá)中垂線上的反射率進(jìn)行比較，可以看出，因不受山脈影響，1 km 高度和2 km 高度CAPPI 上，兩部雷達(dá)反射率變化趨勢(shì)一致，但贛州雷達(dá)探測(cè)到的反射率值均大于韶關(guān)雷達(dá)反射率值0～5 dBZ 左右。

3 結(jié)論與討論

（1） 贛州雷達(dá)和吉安雷達(dá)無(wú)論是在強(qiáng)降水過(guò)程還是弱降水過(guò)程中探測(cè)到的雷達(dá)反射率變化趨勢(shì)基本一致，反射率值會(huì)受到距離及山脈的影響。對(duì)于個(gè)例而言，在1 km 高度上贛州反射率要高于吉安雷達(dá)反射率0～5 dBZ，在2 km 高度上贛州反射率要高于吉安雷達(dá)反射率0～3 dBZ。兩部雷達(dá)之間反射率差值分布在-10 dBZ～10 dBZ 之間，贛州雷達(dá)反射率大于吉安雷達(dá)反射率概率更大。

（2） 贛州雷達(dá)和韶關(guān)雷達(dá)無(wú)論是在強(qiáng)降水過(guò)程還是弱降水過(guò)程中探測(cè)到的雷達(dá)反射率變化趨勢(shì)基本一致。對(duì)于個(gè)例而言，在弱降水條件下，贛州雷達(dá)探測(cè)到的反射率與韶關(guān)雷達(dá)較一致，差距不大；對(duì)于強(qiáng)降水而言，贛州雷達(dá)探測(cè)到的反射率均高于韶關(guān)雷達(dá)0～5 dBZ。兩部雷達(dá)之間反射率差值分布在-10 dBZ～10 dBZ 之間，贛州雷達(dá)反射率大于韶關(guān)雷達(dá)反射率概率更大。

可見(jiàn)贛州雷達(dá)與吉安、韶關(guān)雷達(dá)探測(cè)到的反射率變化趨勢(shì)均具有較好的一致性，但反射率值略有差異。雷達(dá)一致性之間的差值受較多因素影響，如雷達(dá)硬件、山脈、采樣時(shí)空差異等等，還需后續(xù)研究分析是什么原因?qū)е碌挠^測(cè)反射率值不一致。