常志坤 吳超 黃毅

摘要：利用氣象要素對(duì)海風(fēng)日識(shí)別和多普勒天氣雷達(dá)對(duì)海風(fēng)鋒識(shí)別的對(duì)比分析。認(rèn)為滄州新一代多普勒SA波段天氣雷達(dá)對(duì)6至8月渤海西岸海風(fēng)鋒的識(shí)別率達(dá)56%，最大識(shí)別距離一般在30至100千米之間，通過(guò)個(gè)例分析提供雷達(dá)識(shí)別海風(fēng)鋒基本反射率的基本特征。

關(guān)鍵詞：多普勒天氣雷達(dá)；海風(fēng)鋒；識(shí)別

利用多普勒雷達(dá)資料分析邊界層輻合線的研究方式，國(guó)內(nèi)諸多學(xué)者已取得一定進(jìn)展。劉黎平等[1]給出利用新一代多普勒天氣雷達(dá)資料識(shí)別邊界層輻合線的方法。也有學(xué)者對(duì)雷暴的環(huán)境背景條件進(jìn)行了分析[2]，結(jié)果表明，環(huán)境相當(dāng)位溫廓線的特征對(duì)雷暴形成有一定影響。俞小鼎等[3]研究發(fā)現(xiàn)在一次伴有強(qiáng)降雹的下?lián)舯┝鞯竭_(dá)之前，反射率因子核從對(duì)流層中層下降，并且伴隨著云底以上有速度輻合的多普勒雷達(dá)回波特征，對(duì)于雷暴大風(fēng)的臨近預(yù)報(bào)有著重要的指示意義。但是，目前國(guó)內(nèi)應(yīng)用氣象要素資料和多普勒天氣雷達(dá)資料對(duì)邊界層輻合線的綜合分析[4-7]還不全面。

滄州新一代天氣雷達(dá)地理位置特殊，它位于海陸風(fēng)日中海風(fēng)明顯的位置上，能夠捕獲渤海灣海風(fēng)鋒中尺度天氣系統(tǒng)，并且提供高分辨率，括空間的精細(xì)產(chǎn)品，能有效提高由渤海灣海風(fēng)鋒造成強(qiáng)對(duì)流天氣的預(yù)警時(shí)效。依據(jù)海陸風(fēng)的氣象要素基本特征和多普勒雷達(dá)產(chǎn)品分別識(shí)別海風(fēng)鋒，并進(jìn)行對(duì)比分析。對(duì)于滄州新一代天氣雷達(dá)對(duì)本地天氣應(yīng)用具有重要意義。

1、資料與方法

本文使用2015～2016年全年滄州地區(qū)氣象觀測(cè)站逐小時(shí)氣象資料分析海風(fēng)時(shí)空分布特征。其中以黃驊站為近海站代表，渤海新區(qū)埕海一號(hào)站為海上站代表?；贏zorin～Molina等[8]研究海陸風(fēng)的定義標(biāo)準(zhǔn)，并參照高佳琦等[9]對(duì)海風(fēng)日篩選方法的分析結(jié)果，通過(guò)如下標(biāo)準(zhǔn)建立2015、2016年渤海灣西岸海風(fēng)日數(shù)據(jù)集，包括海風(fēng)日個(gè)例共計(jì)48個(gè)。并使用滄州新一代天氣雷達(dá)監(jiān)測(cè)資料對(duì)以上48個(gè)海風(fēng)鋒過(guò)程逐個(gè)分析。

2、滄州新一代天氣雷達(dá)對(duì)海風(fēng)鋒的可識(shí)別性評(píng)估

2.1、對(duì)海風(fēng)鋒的識(shí)別率

2015～2016年渤海灣西岸海風(fēng)日數(shù)據(jù)集48個(gè)個(gè)例中，有17個(gè)能夠清楚的識(shí)別出海風(fēng)鋒，總識(shí)別率達(dá)35.4%。其中，6月、7月和9月識(shí)別率達(dá)一半及以上，分別達(dá)到50%、70%和66.7%。汛期6～9月25次海風(fēng)日個(gè)例中有14個(gè)可識(shí)別出海風(fēng)鋒，識(shí)別率達(dá)56%。

2.2、多普勒天氣雷達(dá)對(duì)海風(fēng)鋒最大識(shí)別距離

滄州多普勒天氣雷達(dá)對(duì)海風(fēng)鋒的最大識(shí)別距離在10.7km～110km之間，平均最大識(shí)別距離53.1km。最大識(shí)別距離超過(guò)100km的有2次，不足30km的有2次。滄州多普勒天氣雷達(dá)對(duì)海風(fēng)鋒的最大識(shí)別距離一般在30～100km之間。

2.3、多普勒雷達(dá)的各種基本產(chǎn)品海風(fēng)鋒的識(shí)別情況

三種多普勒天氣雷達(dá)基本產(chǎn)品中，海風(fēng)鋒的識(shí)別主要在反射率因子產(chǎn)品上特征有最為明顯，徑向速度產(chǎn)品上可識(shí)別率在50%左右，速度譜寬產(chǎn)品可識(shí)別率在37%左右。

2.4、造成雷達(dá)無(wú)法識(shí)別海風(fēng)鋒的原因分析

造成多普勒雷達(dá)無(wú)法識(shí)別海風(fēng)鋒的原因很多。根據(jù)個(gè)例統(tǒng)計(jì)和經(jīng)驗(yàn)分析，主要原因有：（1）天氣雷達(dá)觀測(cè)體系原因。根據(jù)中國(guó)氣象局多普勒天氣雷達(dá)觀測(cè)規(guī)范，汛期施行24小時(shí)監(jiān)測(cè)，非汛期施行白天觀測(cè)（10：00～15：00時(shí)），而海風(fēng)多出現(xiàn)在14：00～18：00時(shí)前后，造成非汛期河北大部分時(shí)段的海風(fēng)鋒無(wú)法被雷達(dá)監(jiān)測(cè)。（2）多普勒天氣雷達(dá)本身的監(jiān)測(cè)能力原因。由于海風(fēng)鋒在多普勒雷達(dá)上的回波強(qiáng)度較弱，可能致使地物雜波、天氣回波掩蓋海風(fēng)鋒回波的情況而無(wú)法被識(shí)別。同時(shí)，由于雷達(dá)探測(cè)高度隨著探測(cè)距離的增加而增加，對(duì)于高度低，移動(dòng)距離短海陸風(fēng)，導(dǎo)致位于雷達(dá)最低探測(cè)仰角以下的海風(fēng)鋒而無(wú)法識(shí)別。（3）由于氣象要素的原因而無(wú)法識(shí)別。統(tǒng)計(jì)表明陣風(fēng)鋒回波在風(fēng)速脈動(dòng)強(qiáng)、相對(duì)濕度大時(shí)容易被識(shí)別，當(dāng)海風(fēng)風(fēng)速不大又相對(duì)濕度比較小的季節(jié)容易造成無(wú)法識(shí)別。

3、渤海灣海風(fēng)鋒的雷達(dá)回波特征

3.1 2015年7月23日個(gè)例分析

圖1中顯示的是2015年7月23日多普勒雷達(dá)監(jiān)測(cè)到的一次完整海風(fēng)鋒過(guò)程，北京時(shí)間14：30在雷達(dá)站東北側(cè)距離雷達(dá)站20km出現(xiàn)一條70km長(zhǎng)，回波強(qiáng)度10～15dBz的帶狀回波，15：12回波長(zhǎng)度達(dá)到120km，15：54帶狀回波經(jīng)過(guò)滄州上空，16：48帶狀回波在雷達(dá)站西南側(cè)距離長(zhǎng)度增至150km，回波強(qiáng)度15～20dBz；17：12回波持續(xù)向西南方向推進(jìn)，海風(fēng)鋒過(guò)后，有回波單體生成；17：42海風(fēng)鋒長(zhǎng)度發(fā)展為近200km，強(qiáng)度維持，繼續(xù)向西南方向推進(jìn)，距離雷達(dá)站50km，此時(shí)為該海風(fēng)鋒回波特征最明顯時(shí)期；18：12海風(fēng)鋒長(zhǎng)度減為150km；18：36海風(fēng)鋒繼續(xù)向西南移動(dòng)，強(qiáng)度減弱，長(zhǎng)度減??；19：06海風(fēng)鋒基本消失。從形成到消散，基本寬度在5km左右，強(qiáng)度基本不超過(guò)25dBz。

3.2海風(fēng)鋒雷達(dá)回波特征

根據(jù)可識(shí)別的17個(gè)個(gè)例的演變過(guò)程分析，多普勒天氣雷達(dá)可以監(jiān)測(cè)完整的海風(fēng)鋒過(guò)程，且其在反射率因子產(chǎn)品圖上有以下特征：（1）在低仰角的基本反射率產(chǎn)品上最為常見(jiàn)，抬高仰角，窄帶回波則減弱消失。這是由于海風(fēng)鋒是邊界層的中尺度天氣系統(tǒng)。（2）表現(xiàn)為強(qiáng)度弱、平行于渤海灣、移動(dòng)緩慢的窄帶回波。反射率因子產(chǎn)品強(qiáng)度一般僅維持在15～25dBz，最大強(qiáng)度一般不超過(guò)35dBz，長(zhǎng)度約為50～200km，寬度通常只有2～5km，高度一般在2km以下。（3）回波移動(dòng)速度較為緩慢、持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)。一般情況下，觸發(fā)出雷暴云團(tuán)或有降雨伴隨的海風(fēng)鋒移動(dòng)速度要快于沒(méi)有天氣發(fā)生的海風(fēng)鋒回波，持續(xù)時(shí)間一般在1～5h，移動(dòng)速度多在8～25km/h。

4 結(jié)論

（1）滄州新一代多普勒天氣雷達(dá)對(duì)海陸風(fēng)識(shí)別率達(dá)35.4%，其中汛期6～8月雷達(dá)識(shí)別率達(dá)56%，說(shuō)明滄州新一代多普勒SA波段天氣雷對(duì)渤海西岸的海陸風(fēng)現(xiàn)象識(shí)別能力較強(qiáng)。

（2）通過(guò)統(tǒng)計(jì)分析，可以得出雷達(dá)識(shí)別海風(fēng)鋒的一些基本特征。對(duì)于分析渤海灣海風(fēng)鋒與強(qiáng)對(duì)流天氣發(fā)生、發(fā)展的演變關(guān)系，及早發(fā)布災(zāi)害性天氣警報(bào)具有重要意義。

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