劉立巖,孫 磊,孫 亮,孔穎異

（綏化市氣象局，黑龍江 綏化152002）

1 引言

綏化市是黑龍江省產(chǎn)糧大市，以農(nóng)業(yè)生產(chǎn)為支柱產(chǎn)業(yè)。隨著氣候變暖，災(zāi)害性天氣對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響日益增大。以往綏化市災(zāi)害性天氣預(yù)報預(yù)警只能依靠衛(wèi)星云圖、數(shù)值預(yù)報產(chǎn)品和聯(lián)防為預(yù)報基礎(chǔ)，預(yù)報預(yù)警產(chǎn)品的時效性和精細化程度都有待提高。

新一代多普勒天氣雷達探測距離長、徑向速度產(chǎn)品準確，長時間工作性能穩(wěn)定連續(xù)，具有很好的定量降水估測能力，還可以獲取徑向速度場信息。對短時強降水、冰雹、雷雨、大風(fēng)以及龍卷等強對流天氣都有很好的探測能力。綏化市天氣雷達站的建立，無論在汛期防汛防洪、作物生長季人工增雨還是防雹等強天氣監(jiān)測、預(yù)報中都將發(fā)揮新一代多普勒天氣雷達不可替代的作用。

建立綏化市強天氣雷達資料數(shù)據(jù)庫，做好雷達基數(shù)據(jù)和產(chǎn)品的備份工作，有利于雷達數(shù)據(jù)產(chǎn)品的調(diào)用和分析。同時，可以充分發(fā)揮新一代多普勒天氣雷達的探測優(yōu)勢。為人工影響天氣工作提供準確的空中云水分布特征，有效地開展人工增雨防雹作業(yè)，提高人影作業(yè)效果。哈爾濱、伊春雷達站運行時間較長，探測資料連續(xù)穩(wěn)定，通過對比分析能夠積累災(zāi)害性天氣短時臨近預(yù)報指標，提高災(zāi)害性天氣預(yù)報預(yù)警能力。

2 研究方法及樣本

黑龍江省位于我國最北部，境內(nèi)大興安嶺、小興安嶺呈“人”型走向。綏化市恰好處于黑龍江省中南部“人”字型底部的喇叭口地型中，夏季雷雨、大風(fēng)、冰雹、短時強降水等強對流天氣易發(fā)。作為國家商品糧生產(chǎn)基地，災(zāi)害性天氣給綏化市的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)造成很大影響，而且綏棱、海倫等地又處于哈爾濱新一代天氣雷達的探測盲區(qū)中。綏化市新一代天氣雷達試運行后，通過對新一代多普勒天氣雷達探測數(shù)據(jù)分析，為綏化市災(zāi)害性天氣防御工作提供新一代天氣雷達技術(shù)支持。

2016年夏季綏化市雷雨大風(fēng)、冰雹、局地暴雨等天氣均有發(fā)生。對2016年5-8月發(fā)生在綏化市的強對流天氣進行統(tǒng)計分析，累計得到強天氣個例18個，其中暴雨3個，冰雹4個，雷雨、大風(fēng)11個。經(jīng)過個例分析整理后，發(fā)現(xiàn)綏化市新一代天氣雷達在對冰雹天氣的探測中預(yù)報指標最為科學(xué)，組合反射率因子在暴雨的預(yù)報中最合理，大風(fēng)天氣主要是依靠速度場指標，但無降水的系統(tǒng)性大風(fēng)雷達回波特征不明顯。

3 強對流天氣個例分析

由于綏化市新一代天氣雷達在2016年6月進行了技術(shù)調(diào)整，為此以個例分析的形勢尋求預(yù)報指標更為科學(xué)。

3.1 冰雹雷達特征分析

冰雹是綏化市農(nóng)業(yè)生產(chǎn)關(guān)鍵期的重大災(zāi)害性天氣之一，可造成農(nóng)作物嚴重減產(chǎn)甚至絕產(chǎn)。雷達監(jiān)測系統(tǒng)是冰雹短時臨近預(yù)報預(yù)警信號發(fā)布的支撐平臺。

受高空冷渦影響，2016年6月3日14時10-35分綏棱縣遭受冰雹災(zāi)害，冰雹最大直徑達20 mm以上。

3.1.1 綏化市新一代天氣雷達回波特征

2016年6月3日14時08-36分產(chǎn)生冰雹時最強雷達回波沿徑向所做的剖面圖顯示冰雹產(chǎn)生初期最大回波強度為75 dBz，最大高度已超過了9 km，在橫坐標18 km、縱坐標6-9 km處有明顯的回波懸垂，其右側(cè)下方強回波區(qū)為冰雹的下降通道，回波強度也達到了75 dBz。冰雹下降通道的左側(cè)存在明顯的弱回波區(qū)。在其后冰雹產(chǎn)生的時段內(nèi)這些剖面特征一直明顯存在，14時36分的剖面圖上最強回波區(qū)已經(jīng)下降到3 km高度，而且回波懸垂已經(jīng)消失，此時可判斷冰雹已經(jīng)結(jié)束，也與實況較為吻合。

6月3日14時19分綏化市新一代天氣雷達探測顯示，雙岔河鄉(xiāng)附近冰雹云0.5°和4.3°仰角的雷達回波強度圖上，冰雹云回波強度最大都達到了76 dBz，這也說明這塊回波的大強度回波區(qū)比較高，有利于冰雹的產(chǎn)生。從不同仰角的雷達回波可以看出在低層0.5°仰角處有明顯的低層入流缺口，這有利于風(fēng)暴的加強和維持。同一時次強度場上2.4°仰角雷達回波特征可以看出沿著徑向已有突出的長釘，在這一仰角出現(xiàn)了明顯的三體散射現(xiàn)象，這說明這塊回波伴隨著冰雹。14時19分0.5°仰角雷達速度場特征清晰地顯示低層有明顯的輻合，而在4.3°仰角雷達速度場特征上可以看出明顯的高層輻散，說明雷暴云中存在強烈的上升運動有利于大冰雹的產(chǎn)生。

3.1.2 伊春市雷達回波特征

2016年6月3日14時19分冰雹產(chǎn)生時,伊春雷達探測到綏棱冰雹云強度偏弱。因冰雹落區(qū)離雷達較遠，只能在0.5°仰角雷達強度場特征上有較強回波，回波面積很小，最大回波強度為52.1 dBz。垂直剖面圖上2-4 km間存在有強回波懸垂，這與綏化雷達探測到的強回波懸垂恰好對應(yīng)，但強度較綏化雷達偏低。

3.1.3 哈爾濱市雷達回波特征

從降雹開始到結(jié)束時刻的冰雹云強度剖面清晰顯示強回波頂高已達15 km，強回波中心最高達9 km，有明顯回波懸垂，其左側(cè)有明顯的弱回波區(qū)，有利于冰雹云的發(fā)展，圖上有明顯的冰雹下降通道?；夭ㄗ畲髲姸葹?5 dBz，與綏化雷達探測結(jié)果基本一致。

14時19分不同仰角的強度場，可以看出在低層有較明顯的低層入流，有利于強對流的產(chǎn)生。最大強度也達到了76 dBz。其中14時19分2.4°仰角強度場上也存在明顯的三體散射現(xiàn)象。

14時19分哈爾濱市天氣雷達速度場上，低層存在清晰的輻合，高層為輻散特征，有一定的上升氣流但不是很明顯。

經(jīng)過與15時30-40分慶安縣同樂鄉(xiāng)冰雹回波對比分析得出，當有冰雹發(fā)生時綏化市雷達探測到回波強度多在50 dBz以上，且強回波區(qū)垂直剖面上多有回波懸垂現(xiàn)象，冰雹大小與雷達探測到的三體散射強度有關(guān)，三體散射越明顯，冰雹直徑越大。

3.2 暴雨天氣雷達回波特征分析

2016年6月17日綏化市有一次明顯降水過程，其中20-21時望奎本站1 h降水量為88.3 mm，東郊鄉(xiāng)降水量為91.3 mm，均達到暴雨量級。

19時27分-20時40分綏化雷達站0.5°和2.4°仰角的雷達反射率因子顯示，從19時27分望奎，蘭西等地的回波強度較大，最大回波強度達到60 dBz左右。20時40分時，整個回波強度有所減弱，其中望奎回波強度最強。組合反射率37號產(chǎn)品望奎界內(nèi)回波剖面圖，可以看出最大回波強度為60 dBz，強回波中心高度較低，說明此次過程主要為降水天氣，回波頂高由3 km降為1 km，此時降水持續(xù)但有所減弱。速度場上前期降水集中期回波移速緩慢，后期隨著降水回波向西北方向移動，降水強度呈減弱態(tài)勢，回波移速逐漸增大。

3.3 災(zāi)害性大風(fēng)天氣雷達回波特征分析

災(zāi)害性大風(fēng)是指對流風(fēng)暴產(chǎn)生的龍卷以外的地面直線型風(fēng)災(zāi)。對流風(fēng)暴中的下沉氣流達到地面時產(chǎn)生輻射，造成地面大風(fēng)，它是對流風(fēng)暴經(jīng)常產(chǎn)生的天氣現(xiàn)象，但真正造成嚴重災(zāi)害的多為下?lián)舯┝?。下?lián)舯┝髟诘孛嬖斐傻妮椛湫缘年囷L(fēng)，且風(fēng)速很大，但雷達特征表現(xiàn)并不特別明顯，有時出現(xiàn)相對的速度對，有時沒有任何回波。

2016年5月3日15時16分安達市氣象局實時數(shù)據(jù)顯示瞬時風(fēng)速達到20.4 m/s，出現(xiàn)8級大風(fēng)天氣。綏化市新一代天氣雷達5月3日15時15分在0.5°仰角速度場上在安達附近可以看出有氣旋式輻散流場，正負速度對都達到了+14 m/s、-14 m/s,低層輻散說明在這附近有明顯的下沉氣流，風(fēng)速較大。

受地面強低壓系統(tǒng)影響，5月18日13時22分、34分、57分在肇東、安達、北林分別出現(xiàn)8級以上大風(fēng)天氣，但 13時22分、34分、57分速度場上在低層沒有速度回波且雜波過多，速度場比較模糊，看不到明顯的大風(fēng)特征。只在17分2.4°仰角速度圖上探測到較弱反氣旋性旋轉(zhuǎn)，顯示向外爆發(fā)的出流下沉氣流產(chǎn)生大風(fēng)天氣。

4 小結(jié)

通過2016年對綏化市新一代雷達應(yīng)用及與哈爾濱雷達站探測資料進行對比分析，得出5-6月份綏化市雷達強對流回波探測數(shù)據(jù)比哈爾濱新一代天氣雷達站探測資料明顯偏強，同一回波在組合反射率因子圖上偏強10-15 dBz。7月份對雷達調(diào)試后，綏化站雷達在7、8月份高溫干旱天氣背景下，晴空狀況雜波明顯偏多偏強。經(jīng)與技術(shù)人員請教，告知晴空雜波過多是由于當時空氣濕度大，近地面氣層含水量較多造成的，而8月下旬出現(xiàn)層狀云弱降雨時，雷達上無降水回波。弱降水探測不到是由于當時大氣層結(jié)較為穩(wěn)定，對流性質(zhì)不明顯造成的。由于綏化站雷達探測范圍過大且距離參數(shù)不可更改，不能很好的監(jiān)測系統(tǒng)性大風(fēng)天氣。另外，項目使用的是綏化市新一代雷達試運行階段的數(shù)據(jù)資料，研究期間雷達進行過業(yè)務(wù)調(diào)試，獲得的資料樣本有限，研究內(nèi)容不夠全面，需在以后的業(yè)務(wù)工作繼續(xù)探索整理。