2014年济源市强对流天气雷达回波分类特征及预警服务分析

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　　摘 要：对2014年济源市发生的22次强对流天气雷达资料进行分类分析，结果表明：影响济源的强对流天气有三个途径，在时空分布上具有不均匀性。由山西阳城或济源本地境内生成，系统自北向南东移南压，在济源系统略有加强，回波强度一般在40-55DBZ之间;经洛阳孟津和焦作孟州或在其境内生成并发展的系统自南向北移动，西北方向进入济源后，受地形抬升作用，回波强度要强于自北向南的系统回波强度，达到60DBZ以上。分析径向速度，21次过程中均存在逆风区，短时强降水类型逆风区面积、持续时间、厚度大于一般雷阵雨的逆风区面积、持续时间和厚度;一般雷暴的逆风区被正速度包围的负速度最大值在5-15m/s之间，强雷雨大风的逆风区被正速度包围的负速度最大值达30m/s以上，逆风区的面积、走向与地面出现狂风暴雨的地方一致。强对流天气过程回波顶高均在8km以上，强雷雨大风的回波顶高在14-15km，其走向、范围、面积均与地面出现狂风暴雨的地方相对应。
　　关键词：强对流天气;回波特征;分类;预报服务
　　中图分类号：P458 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2019）08-0222-03
　　0 引言
　　济源市地处豫西北，境内80%以上的的面积为山区和丘陵，地势北高南低、西高东低，天气复杂多变。雷雨大风、短时强降水、冰雹等强对流天气是济源夏季主要灾害性天气，它的特点是空间尺度小、生命史短、突发性强、发展演变迅速、破坏力大，常造成巨大的经济损失，而因此备受关注。局地短时暴雨、冰雹、强雷雨大风等强对流天气均与中尺度强对流系统密切相关，用常规天气观测网很难捕捉到。近年来在省台以牛淑贞、张一平[1]老师为首的短临预报专家以及江西[2]、福建[3]、甘肃[4]、宁夏[5]、重庆[6]等地的气象科技人员，对当地获取的天气雷达资料进行了分析研究，得出了强对流天气在本地的演变规律，这些工作明显提高了本地短时灾害性天气的监测、预报能力。本文将2014年济源市天气雷达资料进行了统计分类，特别是对中尺度强对流天气进行了细化，得出了在济源出现的强对流天气雷达回波特征。以期建立济源市中尺度强对流天气雷分析系统，提高济源天气雷达资料在预报业务中的利用率，增强强对流天气的监测、预报能力，在局地短时暴雨、强雷雨大风、冰雹等天气监测、预报过程中，发挥关键作用，为济源市决策、公益气象服务、专业气象服务、人工影响天气、防雷、防灾减灾等提供更密集、精细、准确、及时的短时预报产品，以更好地为地方经济生产服务。
　　1 2014年强对流天气过程概况
　　统计分析以三门峡新一代天气雷达为中心，重点分析发生在济源区域内的强对流天气雷达回波特征。2014年4-9月份发生在济源境内的强对流天气共有22次，其中短时强降水（局地暴雨）3次、强雷雨大风天气2次、一般性雷阵雨天气17次。强对流天气最早出现在4月14日，最晚出现在8月26日。本文按短时强降水（局地暴雨）、强雷雨大风、一般性雷阵雨进行分类，过程统计祥见表1。
　　2 强对流天气雷达回波特征
　　2.1 组合反射率特征
　　为了便于分析，雷达回波强度主要分析了组合反射率因子。
　　2.1.1 短时强降水（局地暴雨）回波强度特征
　　出现在济源市的短时强降水以局地暴雨为主。综合分析6月18日、7月22日、8月4日三次济源局地短时暴雨组合反射率因子（图1的A、B、C、D），由山西阳城南压进入济源后受地形影响，局地系统加强，回波强度55DBZ以下，持续时间2-3个体扫后减弱并快速移动。
　　2.1.2 强雷雨大风回波特征
　　强雷雨大风回波的主要特征是带状，由大小不等的强对流单体排列而成。
　　综合分析7月4日（D）、7月19日（E）这两次强雷雨大风回波特征，带状回波由强对流核组合成长达百余公里的窄带，前沿比较整齐，系统均为自西南向东北方向移动，进入济源后，受地形抬升作用，局地加强，回波强度达60-65DBZ，对应对面为狂风暴雨天气。因此，在业务工作中应注意监测带状和弓形回波的形成发展。
　　2.1.3 一般雷阵雨回波特征
　　综合分析17次一般性雷阵雨回波特征，其中9次在山西阳城境内生成，4次系统由洛阳孟津和焦作孟州境内生成，2次系统经山西垣曲进入济源，2次济源本地生成并发展。由山西阳城境内生成的系统南压东移进入济源和在济源本地生成并加强发展的系统，回波强度一般在40-50DBZ之间，主要影响济源的思礼、克井、五龙口、承留、梨林等乡镇，强回波持续时间一般在2个体扫，系统影响时以雷暴、阵雨天气为主。由洛阳孟津和焦作孟州附近生成的系统西北方向进入济源后，主要影响济源的坡头、大峪、承留、轵城、市区、梨林、五龙口等乡镇，回波强度要略强于自北向南的系统回波强度，达到50-55DBZ。系统影响时主是雷暴伴有短时大风天气。由山西垣曲进入济源的系统回波主要影响济源的邵原、王屋、下冶、大峪等山区乡镇，回波强度较弱，在40-45DBZ之间，系统影响时主要以雷电天气为主，伴有短时阵雨。
　　综合分析2014年22次强对流天气多普勒天气雷达产品发现，影响济源的强对流天气主要有三个途径，每次过在时空分布上均具有不均匀性：
　　在山西阳城境内和济源本地生成的系统自北向南东移南压，在济源系统略有加强，回波强度一般在40-55DBZ之间（6月19日过程在山西阳城境内生成并发展中心強度为60DBZ，进入济源后加强至65DBZ，因此除外），主要影响济源的思礼、克井、五龙口、承留、梨林等乡镇，强回波持续时间一般在2-5个体扫，系统影响时以雷暴、阵雨天气为主。此类天气占54.5%。
　　经洛阳孟津和焦作孟州以及洛阳新安或在其境内生成并发展的系统自南向北移动，西北方向进入济源后，受地形抬升作用，回波强度要强于自北向南的系统回波强度，达到60DBZ以上，主要影响济源的坡头、大峪、承留、轵城、市区、梨林、五龙口等乡镇，系统影响时主是雷暴伴有短时大风天气。此类系统占36.3%。 　　系统经山西垣曲进入济源，回波主要影响济源的邵原、王屋、下冶、大峪等山区乡镇，回波强度较弱，在40-45 DBZ之间，系统影响时主要以雷电天气为主，伴有短时阵雨。此类系统占9.2%。
　　2.2 径向速度场特征
　　多普勒天气雷达的径向速度回波产品反映了降水粒子群相对于雷达的平均径向速度。以下根據不同分类的强对流天气过程对多普勒径向速度回波特征进行分析。
　　2.2.1 短时强降水（局地暴雨）速度特征
　　综合分析，7月22日雷达回波自低层到高层均存在逆风区，被正速度区包围的最大负速度区最大负速度值在5-15m/s之间，8月5日在1.5°仰角在济源大峪槐姻一带出现一中气旋，中气旋持续时为2个体扫，之后正速度区包围小片负速度区（逆风区）。逆风区和中气旋持续时间、持续面积范围基本和出现短时强降水时间、面积相吻合。
　　2.2.2 强雷雨大风回波特征
　　分析7月4日和7月19日两次强雷雨大风过程，自低层到高层均存在逆风区，被正速度区包围的最大负速度区，最大负速度值均达30m/s以上。这种形势有利于中尺度垂直环流的形成，垂直环流有利于水汽的垂直输送，也有利于降水粒子的降落， 此次天气以短时大风为主，并伴有短时强降水。逆风区形成的时间，持续面积范围基本和出现短时大风时间面积相吻合。
　　2.2.3 一般雷暴回波特征
　　分析一般雷暴回波特征，0.5°仰角探测到正速度区有负速度存在，持续时一般在7-9个体扫，1.5°仰角正速度区虽然也存在负速度，但是面积很小，且持续时间一般为4-7个体扫之间。2.4°和3.4°仰角均无逆风区存在。
　　综合分析21次强对流天气的径向速度（6月19日过程除外），共同点是均存在逆风区，不同点是短时强降水类型和强雷雨大风型的逆风区面积、持续时间、厚度相当，均大于一般雷阵雨的逆风区面积、持续时间和厚度;短时强降水型的逆风区被正速度包围的负速度最大值在5-15m/s之间，强雷雨大风的逆风区被正速度包围的负速度最大值达30m/s以上，逆风区的面积、走向与地面出现狂风暴雨的地方一致。
　　2.3 回波顶高特征
　　回波顶（ET）可以通过对云顶高度的定位反映雷暴云的发展程度。根据以往工作经验，当回波顶高升至8～9km时将会出现雷电天气，14km以上出现小冰雹的天气可能性大。因此，本文对回波顶高产品也进行了对比分析。
　　综合分析回波顶高，不论是一般雷阵雨天气、短时强降水（局地暴雨）还是强雷雨大风天气，回波顶高均在8km以上，短时强降水、强雷雨大风的回波顶高在14-15km，其走向、范围、面积均与地面出现狂风暴雨的地方相对应。
　　3 预报服务分析
　　随着社会的不断进步，高时效性数据设备天气雷达、自动气象站、乡镇雨量站等在业务中的广范应用，大大提高了预报监测能力。为了更好做好预报服务，提高天气雷达资料在预报业务中的利用率，增强强对流天气的监测、预报服务能力，本文对2014年度强对流天气服务情况进行了评估分析。
　　2014年22次强对流天气过程中，强对流天气预警平均提前服务量仅为8.4分钟。雷电预警提前发布的共有12次，其中提前10分钟发布的共有9次。发生后才发布的共有10次，发生10分钟后才发布预警的共有7次，7次中有1次为上午，4月份3次以及在济源本地生成2次的强对流天气均未提前发布。4次短时强降水预警服务中虽然作为强对流天气在雷电预警中进行了服务，但是作为暴雨（局地单点）预警服务两次漏发，1次空发。统计中还发现，在整个强对流天气预报服务过程中，作为服务的主题预报员，责任心强的在值班过程中大多均能提前进行发布。
　　由此可见，加强短时强降水监测预测，关注上午以及济源本地生成发展的强对流天气和春季雷暴的发生，同时增强工作责任心，是提高济源强对流天气过程服务质量与水平的关键。
　　4 结语
　　（1）综合分析2014年22次强对流天气多普勒天气雷达产品发现，影响济源的强对流天气主要有三个途径，每次过程时空分布上均具有不均匀性。
　　（2）综合分析21次强对流天气的径向速度，共同点是均存在逆风区，逆风区的面积、走向与地面出现狂风暴雨的地方一致。
　　（3）分析回波顶高，不论是一般雷阵雨天气、短时强降水（局地暴雨）还是强雷雨大风天气，回波顶高均在8km以上，强雷雨大风的回波顶高在14-15km，其走向、范围、面积均与地面的狂风暴雨相对应。
　　（4）加强短时强降水监测预测，关注上午以及济源本地生成发展的强对流天气和春季雷暴的发生，同时增强工作责任心，是提高济源强对流天气过程服务质量与水平的关键。
　　参考文献
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