2007-2020年呼伦贝尔市中西部强对流天气雷达产品特征分析.pdf

105农业灾害研究 2023,13(7)20072020 年呼伦贝尔市中西部强对流天气雷达产品特征分析王洪丽，王 颖，隋沆锐，杨雪峰，高绍鑫，杨 柳呼伦贝尔市气象局，内蒙古海拉尔 021008摘要 利用海拉尔天气雷达20072020年强对流天气过程的雷达资料，通过雷达回波形态识别、特征值统计等方法分析不同季节的雷达回波强度最大值、垂直累积液态水含量、回波顶高、冰雹指数、中气旋等产品特征，并统计强对流过程中回波形状特征，得出海拉尔天气雷达的临近预报预警指标，旨在有效利用雷达产品提升强对流天气预警能力。关键词 强对流；回波强度最大值；回波顶高；垂直累积液态含水量中图分类号：P44 文献标识码：B 文章编号：20953305(2023)070105-03强对流天气是指出现雷暴大风、冰雹、龙卷和短时强降水等剧烈天气现象，突发性强，范围小，造成灾害严重，是目前天气预报预警中的难点之一。国内许多学者针对新一代天气雷达在强对流天气方面做了诸多研究工作。覃靖等1认为超级单体最大反射率因子达到60 dBz，且50 dBz以上强回波区伸展到-30 层高度以上时可能会出现大冰雹；雷蕾等2指出，雷达回波中存在低层弱回波区、回波悬垂、三体散射、旁瓣回波、强中气旋等特征将表明有大冰雹存在。李晓霞等3-4对强对流天气的潜势条件、雷达回波特征等均开展了深入论述。在新一代天气雷达产品参数研究方面，杨淑华等5利用山西大同雷达统计分析了20次冰雹天气多普勒雷达特征。苏添记等6利用山东烟台雷达统计分析了强对流天气参数，总结山东半岛不同月份冰雹和雷暴大风的风暴参数判据。郭艳等7总结了江西局地强对流的雷达产品特征，得出适用本地预报指标。呼伦贝尔市地处北部边疆，强对流天气特点与我国中部、南部等地有差异，而雷达产品表征也是否存在差异，强对流天气预报预警指标有何特征，基于此，统计分析了海拉尔雷达20072020年强对流过程的雷达产品，总结呼伦贝尔市中西部强对流天气预报预警指标，旨在有效利用雷达产品提升强对流天气预警能力。1 强对流事件的定义考虑资料的代表性，选择强对流天气样本时要求满足以下条件：（1）有可靠的地面观测数据或灾情数据；（2）强对流天气在海拉尔雷达站有效探测范围内。基于以上2个条件考虑，定义在海拉尔雷达站30150 km有效探测范围内只要出现下列3个天气现象之一：冰雹、小时雨量15.0 mm短时强降水、8级（17.2 m/s）以上大风并伴有雷暴，即统计为1个强对流天气过程。2 结果与分析普查CIMISS系统和灾情报告后得知：海拉尔雷达站30150 km范围内20072020年共有35个强对流过程，其 中5月1个、6月8个、7月10个、8月12Analysis on the Characteristics of Radar Products of Strong Convection Weather in the Central and Western Parts of Hulunbeier from 2007 to 2020Wang Hong-li et al(Hulunbeier Meteorological Bureau,Hailar,Inner Mongolia 021008)Abstract Using the radar data of the Hailar weather radar during the period of 2007-2020,the maximum radar echo intensity,vertical accumulated liquid water content,echo top height,hail index,mesocyclone and other product characteristics of different seasons were analyzed through radar echo morphology recognition,feature value statistics,and other methods.The echo shape characteristics during the strong convective process were also analyzed to obtain the proximity prediction and warning indicators of the Hailar weather radar,Intended to effectively utilize radar products to enhance strong convective weather warning capabilities.Key words Strong convection;Maximum echo intensity;Echo top height;Vertical cumulative liquid water content基金项目 内蒙古自治区气象局引导性创新基金项目“东北冷涡暴雨与强对流天气预报技术研究”（nmgxydcx202204）；呼伦贝尔市气象局业务项目“东北冷涡背景下多源资料应用技术研究”（hlbeqx202202）。作者简介 王洪丽（1972），女，内蒙古呼伦贝尔人，副研级高级工程师，主要从事天气预报方面相关研究。收稿日期 2023-03-10106Journal of Agricultural Catastrophology 2023,Vol.13 No.7个、9月3个、10月1个。从伴随的天气现象来看，绝大多数对流过程均伴有冰雹、雷暴大风和短时强降水，仅出现某个天气现象的对流过程较少。统计这35个对流过程起止时间、伴随天气现象、冰雹信息、雷达产品参数、回波形状（表1）。表1 呼伦贝尔市中西部35个强对流风暴参数特征序号对流起止时间/（年/月/日/时:分）天气现象冰雹起止时间/(时:分)冰雹直径/mmDBzM/dBzET/km VIL/（kg/m2）HI回波形状12007-06-19 11:0012:00 11:2611:2986110.724+南北向带状22008-07-21 14:0015:50/F15:2215:2456514.328+东西向带状32009-07-05 13:1719:00/F/14:2514:2646911.038+带状、弓形42009-08-05 17:0018:0017:2917:32-6514.157+絮状、含对流单体52009-09-14 12:1015:4515:3915:41-527.07-分散块状62010-06-10 14:0015:00 14:4515:0066210.710+南北向线状72010-08-13 16:0020:00/F/17:2017:35706211.632 +线状82010-08-17 17:3018:00/F 17:3017:3286212.525+带状92011-07-13 15:3217:00/F/16:0416:0555511.69-分散块状102011-08-03 20;0021:00/6011.014+絮状、含对流单体112011-09-08 12:0013:2012:5913:083526.42-分散块状122011-10-15 13:3016:00/F13:5713:58-446.02-分散块状132012-06-07 14;0016:00F/6211.628+南北向带状142012-06-24 14:0016:00F/6214.938+线状及多个块状152012-07-01 13:0015:00/F13:4013:4227410.420+絮状、含对流单体162012-07-09 14:0015:00F/6511.625+絮状、含对流单体172012-08-24 14:2018:00F/7412.028+分散块状182012-08-31 14:0019:00/F/16:0116:0447418.920+南北向带状192013-06-06 16:0019:00/F/17:1317;24357012.935+南北向带状202013-07-15 12:0019:00F/609.830+絮状、含对流单体212014-08-09 14:0015:00/F14:4514:4786511.020+絮状、含对流单体222015-05-06 14:3015:0014:4914:552263.41-分散块状232015-06-01 18:0019:00/F18:3218:438658.215-强对流单体后呈弓形242016-08-23 19:0022:00F/6610.419+带状、弓形回波252017-06-08 10:3016:00/F10:5610:594486.74-分散块状262017-07-26 10:0013:00/F/10:3110:42457312.236+絮状含对流单体272017-08-13 15:0016:00/F/639.010+多条南北条状282017-08-24 11:0020:00F/528.05-絮状、含对流单体292018-06-19 14:0020:00/F14:1114:166559.810+絮状、含对流单体302018-09-28 14:2016:00/F14:5514:575746.28-絮状、含对流单体312019-07-11 15:0016:0015:0215:0846110.729+絮状、含对流单体322019-07-12 15:0016:00/F/15:0315:0746011.944+絮状、含对流单体332019-07-29 17:0020:00/F17:0517:06-6810.451+分散块状342020-08-01 16:0022:00/F/17:1017:20106514.346+东西带状，弱弓形352020-08-02 15:0019:00/F16:0016:0436113.045+强单体发展呈弓形 注：1.“天气现象”栏中“”“F”“”分别表示出现了冰雹、大风（极大风速17.2 m/s）、短时强降水（小时雨量15.0 mm）。“冰雹直径”栏目下 “-”表示冰雹直径不明。DBzM为回波强度最大值，ET为最大回波顶高，VIL为垂直累积液态水含量，HI表示冰雹指数产品。“HI”栏中“+”表示出现该特征，“-”表示无该特征。2.表中数据选取原则：含冰雹的对流过程参数都是降雹前一个体扫的风暴参数值；不含冰雹的对流过 程参数是选取大风刚开始和强降水期间的参数值。2.1 回波强度最大值特征由表1数据统计得知：有32个过程的回波强度最大值均55 dBz；另3个对流过程回波强度最大值50 dBz，分别出 现 在2015年5月6日（26 dBz）、2011年10月15日（44 dBz）、2017年6月8日（48 dBz）。除了6月8日为夏初，另2个对流过程出现在春季和秋季，大气热力和动力条件不足，所以对流发展较弱，导致回波强度最大值较小。2.2 回波顶高（ET）产品特征从表1数据统计得出：5个对流过程回波顶高14 km，其中3个出现在8、1个出现6月下旬、1个出现在7月下旬初，均伴有冰雹和大风天气现象；其107农业灾害研究 2023,13(7)中回波顶最高18.9 km过程出现在2012年8月31日，伴有冰雹、短时强降水和大风天气现象。11个对流过程回波顶高10 km，其中8个过程出现时段为夏初及春、秋季，分别是2010年6月10日、2011年9月8日、2011年10月15日、2012年6月7日、2015年5月6日、2015年6月1日、2017年6月8日、2018年9月28日，其 中2015年5月6日 过 程 回波顶高仅为3.4 km。其余过程回波顶高介于1013.9 km，90%过程出现在盛夏 季节。2.3 垂直累积液态水含量（VIL）产品垂直累积液态水含量VIL产品是判别冰雹等强对流天气的有效工具之一。郭艳等分