李曉惠　李南

【摘 要】本文利用廈門和泉州新一代多普勒天氣雷達的徑向速度數(shù)據(jù)，利用雙雷達反演技術(shù)反演熱帶風暴“海貝思”的風場，并與單雷達反演結(jié)果進行對比分析。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，雙雷達聯(lián)合反演能夠給出風場的氣旋性渦旋輻合。

【關(guān)鍵詞】雙多普勒天氣雷達；風場反演；海貝思

0 引言

本文就雙多普勒天氣雷達反演大氣風場進行了初步研究及探討，利用兩部多普勒雷達同步體掃資料并進行大氣三維風場的反演。分析2014年6月15日-17日海貝思引發(fā)閩南特大暴雨的中尺度對流系統(tǒng)的三維結(jié)構(gòu)，進一步認識這次臺風暴雨的形成機理、高時空分辨率三維動力結(jié)構(gòu)及其演變特征，這對提高臺風暴雨的臨近預報水平也有一定幫助。

1 多普勒天氣雷達風場反演主要原理

雙多普勒雷達聯(lián)合反演技術(shù)。

雙多普勒天氣雷達的三維風場反演技術(shù)明顯地提高了大氣中風場的反演精度，可以作為標準檢驗單多普勒天氣雷達反演得到的三維風場，其反演結(jié)果有利于構(gòu)建合理的概念模型，改進臨近預報。目前，對中尺度暴雨的三維風場已有了一些較清晰的認識。

2 海貝思臺風過程的雙多普勒雷達風場反演分析

我國氣象服務的重點任務之一是臺風的預報服務[1]。臺風所帶來的充沛雨量常常是由臺風雨帶所致，然而雨帶對于臺風路徑和強度的影響，也是臺風研究中的重要課題之一。以往國外的研究對臺風的雨帶結(jié)構(gòu)特征已經(jīng)有了相當了解，但對于登陸中的臺風，特別是處于陸地上臺風雨帶，研究卻相對較少，這主要是因為缺乏高時空分辨率的觀測資料。

2.1 臺風海貝思概述

1407號臺風“海貝思”（HAGIBIS，熱帶風暴級，圖1）于6月14日在南海東北部（20.2°N，116.8°E）海面上由熱帶低壓發(fā)展而成，中心附近最大風速為15 m/s、14日14時增強為熱帶風暴，中心最大風速為18 m/s，以10-15公里的時速向偏北方向勻速移動；于15日16時在廣東省汕頭市濠江區(qū)登陸，登陸時中心附近最大風力達到9級（23米/秒），中心氣壓988 hPa。登陸后強度慢慢減弱，15日23時中央氣象臺停止編號；之后，低壓區(qū)經(jīng)過福建，于17日進入東海，17日14時重新加強為熱帶風暴，之后快速東移，18日02時中央氣象臺再次停止對其編號?！昂Ｘ愃肌笔?014年第一個登陸我國的臺風，較常年相比初臺登陸時間偏早10天。

由于受到“海貝思”的影響。6月14至17日，福建中南部、廣東東部出現(xiàn)大到暴雨，局部出現(xiàn)大暴雨，過程中降水量一般達到25-100 mm，部分地區(qū)甚至超過100 mm；粵東沿海市縣均普遍出現(xiàn)了7-9級大風，廣東汕頭市澄海區(qū)鳳翔街于15日14時出現(xiàn)最大陣風28.2m/s[2]?！昂Ｘ愃肌本哂小吧范獭⒙窂椒€(wěn)定、登陸快、局部風雨大”的特點。據(jù)民政部門初步統(tǒng)計，“海貝思”造成福建、廣東2省35.7萬人受災，農(nóng)作物受災面積2.3萬hm2，直接經(jīng)濟損失超過8億元[2]。

2.2 海貝思引發(fā)福建強降雨過程分析

2.2.1 降水分析

熱帶風暴“海貝思”造成福建省24個縣（市）355個鄉(xiāng)鎮(zhèn)過程雨量均超過100毫米，以詔安汾水關(guān)398.4毫米為最大（圖2）。連續(xù)的強降水給閩南地區(qū)帶來嚴重的災害，強降水主要集中在南部沿海，災情較重的是漳州詔安縣汾水關(guān)，其在16日4：00出現(xiàn)1小時39.5 mm的強降水。從“海貝思”15日16：50登陸后至17日8：00，詔安縣汾水關(guān)自動站測得總降水量為366.1 mm，為漳州市最多。

2.3 多普勒雷達風場反演

本文選取2014年6月16日06：18廈門站雷達和06：19泉州站雷達資料進行風場反演分析，高度均取3km，分辨率為2.5km。此時，臺風“海貝思”已經(jīng)停止編號，自登陸其強回波帶逐漸北移發(fā)展，強降水主要集中在臺風中心右側(cè)的閩南地區(qū)，雷達回波結(jié)構(gòu)較為松散，呈現(xiàn)出多條雨帶分布。主要以偏西風為主，有氣旋性輻合（圖3）。

2.3.1 雙多普勒雷達反演風場

在南部呈現(xiàn)東南風，在中部轉(zhuǎn)南風，北部轉(zhuǎn)為西南風，整體呈現(xiàn)出氣旋性旋轉(zhuǎn)，在東南偏東方向有明顯的氣旋式渦旋，中心部位風場很弱；中間位置有東北風和偏南風的輻合，在西北側(cè)有東南偏南與西風的輻合，中部西測有明顯的東風與南風的輻散，西南側(cè)有東北風與東南風的輻合（圖4）。北方有明顯的西南偏西風，表明有強大的西南氣流，這提供充足的水汽，將為閩南地區(qū)帶來強降水。與紅外衛(wèi)星云圖基本一致，表明該時刻臺風正緩慢減弱，說明雙雷達反演風場能很好地顯示出氣旋式渦旋，與實際相符。線位于20°N左右，“海貝思”位于副熱帶高壓的西北側(cè)季風槽西南氣流里。

2.3.2 VVP方法反演風場

圖5（廈門）可以看出，基本上以西南風為主，在中部南北方向上呈現(xiàn)出西南走向的西南風與東南偏南風的輻合，表明將有強大的水汽輸送，并為閩南地區(qū)帶來降水。圖6（泉州）可以看出基本是西南風，且在南部有幾處為西南風與東南風的輻合，依舊表明會有大量的水汽進行補充，為該地區(qū)帶來降水。

2.3.3 雙多普勒雷達風場反演與單多普勒雷達風場反演對比分析

1）雙雷達反演的風場在輻合區(qū)比單雷達反演的風場的風速大些。

2）單、雙雷達反演的風場在輻合區(qū)域內(nèi)反演的風場有所不同，在3km高度上雙雷達反演的風場有明顯的東南風和東北風的輻合，而VVP方法反演的風場以西南風為主。雙雷達反演的風場輻合較強。

3）雙雷達反演的風場能很好的反映出實際的風場結(jié)構(gòu)，這是其優(yōu)點；但反演區(qū)域沒有單雷達的探測范圍廣，是最大的缺點。

3 結(jié)論與展望

雙多普勒雷達反演風場的空間范圍有限，只有當兩者共同掃描空間的資料才會有可能用于反演，兩部多普勒雷達一般相距30-50km，反演效果最好的區(qū)域位于兩部雷達之間，并且兩部雷達波束夾角在45°-135°之間。雙多普勒雷達在共同的觀測區(qū)域中反演的風場精度比較高，反演過程中對風場的假設(shè)較少，是探測降水風場有效的手段之一。

本文以1407臺風“海貝思”為例，運用廈門和泉州構(gòu)成的雙多普勒雷達聯(lián)合探測反演風場，并與單多普勒雷達風場反演VVP方法進行比較分析。結(jié)果發(fā)現(xiàn)：

1）雙雷達聯(lián)合反演的風場存在明顯的氣旋式渦旋，并存在東南風與西南風的輻合。此時臺風已從登陸地向北偏東北方向移動，并伴有大量的降水，只雙雷達能夠反演出氣旋式渦旋，這是雙雷達反演風場的優(yōu)點。

2）雙雷達反演風場時要求使用同一時刻的多普勒雷達資料，而多普勒雷達完成每一個體掃的時間是6分鐘，因此并不能在嚴格意義上達到同一時刻，這是雙雷達反演風場的局限性。

隨著高性能的新一代天氣雷達站網(wǎng)的建設(shè)和不斷的投入業(yè)務，我國應積極發(fā)展雙雷達反演技術(shù)，促進對天氣系統(tǒng)的動力學結(jié)構(gòu)的認識，提高臨近預報水平。雖然雙多普勒天氣雷達反演在實際應用中存在一定的局限性，但因其具有比單多普勒雷達反演更好的精度，能更好的反映實際風場結(jié)構(gòu)，因此在未來的業(yè)務中具有更好的應用前景。相信經(jīng)過科技人員的共同努力，雙多普勒天氣雷達風場反演會發(fā)揮越來越重要的作用。

【參考文獻】

[1]薛建軍，王維國，王秀榮，等.決策氣象服務回顧與展望[J].氣象，2010（ 7）：69-74.

[2]國家氣候中心.2014年6月氣候影響評價，2014[Z].

[責任編輯：侯天宇]