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1、梅雨锋中尺度暴雨云图特征个例分析 梁榭赦程兴无徐慧徐胜 ( 淮柯水利委员会，蚌埠2 3 3 0 0 1 ) 提要 每年汛期，淮河流域常常胡雨绵绵暴雨频繁，尤其是旺淮梅雨期间，降水强度大，范围r ，H 寸 问集中，常造成洪涝灾害。本文选取2 0 0 0 年6 月【3 日和6 月2 4 0 8 日两场暴雨过程，利用卫星 云图红外资料进行分析云顶温度与降水量关系，同时利用淮河流域中上游的8 3 个遥测雨量站的 每小列丽量资料进行验证对比。分析结果表明：西顶温度T B B 是反映中尺度云团降水量大小的重 要特征量之一，累计平均的T B B 与降求嚣有较好的对应关蒹T B B 的变化能反映洚水量的强弱变
2、 化；云厦温度与云顶温度梯度成正比；分析还发现：相同的亮温，在不同的区域，雨强却有所差异， 这与下垫面的地形特征有关，即云的降水效率存在较强的地域性。 美键诵：梅雨锋云匿T E E 1 引言 淮河流域地处南北气候过渡带，降水类型千差万别，是暴雨的多发区。研究淮河流域的降 水特征，特别是研究梅雨锋的中尺度暴雨云团的降水特征，及其地形特征对降雨的影响，对j ： 分析预测降雨量的强度及其范国具有十分重要的意义。本文利用每小时一次的G M S 红外资 料和淮河流域中上游的8 3 个遥测雨量站雨量资料，对2 0 0 0 年6 月l 3 日和6 月2 4 2 8 日 两场暴雨过程的云顶温度与降水量的关系进
3、行对比分析。分析表明：云顶温度T B B 是反映中 尺度云固降水大小的特征量之一累计平均的降雨量与T B B 有较好的对应关系，T B B 越小， 云顶温度越低，降水量也越大；T B B 越大，云顶温度越高，降水量越小。而单一时次的T B B 干日 降水量虽无明确的一一对应关系，但T B B 的变化能反映降水量的变化；云团的另一个特征是 云顶温度与云顶温度梯度成正比。通过对淮河流域的日降水量与云顶温度的对比分析发现，相 同的亮温，在不同的区域，雨强却有所差异，就利用卫星云图估计降水而言，云的降水效率存_ 伍 较强的地域性。 2资料 本文所需资料为2 0 0 0 年6 月1 日0 8 时4 日0
4、 8 时、6 月2 4 日0 8 时2 9 日0 8 时的每小 时一次的红外1 T B B 资料，8 3 个淮河流域中上游遥测雨量站的每小时一次的雨量资料及常规 天气资料。8 3 个遥测雨量站在准河流域内分布如图1 。 国家自然科学基金资助项目4 9 7 9 4 0 3 0 2 0 3 3 个例分析 图l 淮河流域内8 3 个遥测雨量站位置分布图 3 】天气形势 3 1 1 6 月1 4 日降水天气形势分析 6 月1 4 日的降水过程是淮河流域入汛后的第一场强降雨过程，降雨区主要位于淮河中 上游沿淮两惘，雨量普遍在1 0 0 m r n 以上，部分地区超过2 0 0 m m 。 5 月下旬柬至
5、6 月上旬初，西太平洋剐热带高压( 以下简旅副高) 北抬，6 月2 日之后其脊 线稳定在2 2 。N 附近，此时正值印度季风爆发时期，孟加拉湾的暖湿水汽沿副商西北边缘不断 向j E 输送，为此次强降水提供了水汽条件。6 月1 日0 8 时5 0 0 h P a 高空图上，新疆西部为一稳 定的长波稽，青藏高原东部有短波稽发展东移侵入流域，1 日2 0 时8 5 0 h P a 图上切变线北抬 到3 2 。N 附近，沿淮中上游开始出现暴雨天气。2 目0 8 时，副高略有北抬，有低涡东移伸入流域 西部，低空急流也明显加强。至3 日2 0 时急流轴风速达到2 0 2 4 m s 。在切变线最强的沿准
6、两侧，2 4 h 降水量超过了1 0 0 m m 。4 日0 8 时副高东移南撒，雨带减弱南压，淮河流域的降水过 程结束。 3 1 26 月2 4 2 8 日降水天气形势分析 6 月2 4 2 8 日的降雨过程是江淮梅雨开始后的第一场暴雨过程，同时也是淮河流域2 0 0 0 年汛期内最大的次降雨过程。淮河流域瞢降暴雨大暴雨，强降雨区位于桐抬山区、沙河和 洪汝河中上游，降雨量普遍超过2 D 0 m m ，最大降雨量为4 4 5 m m 。 6 月下旬后期，副高再次西伸北抬，至2 6 日副高脊线一直维持在2 4 。2 5 。N 附近。6 月 ? 旬，贝加尔湖地区为宽广的低压槽区，槽区底部不断分裂出
7、冷空气经新疆东部东穆隋下侵入流 域。2 4 日有西南涡生成东移，其涡前方切变线南侧开始出现暴雨和大暴雨。2 5 日随着副高的 北抬。暖式切变线也略有北抬，雨区北抬至黄淮地区。低空急流显著加强，8 5 0 h P a 的风速由1 6 2 0 m s 迅速增至Z O m s 以上，淮河流域中上游北部地区正处于急流轴的西北侧及低空急流 的风速风向辐合最丈的区域内，普降大暴雨。2 6 日，又有冷空气沿东北玲涡和低槽后部 充南 下，黄淮切变由暖式转为冷式风向和风速的切变都有所加大，辐合抬升更加强烈。2 7 日贝加 2 0 4 尔湖又有一切断低压和西风槽东移，越过河套明显加深，使这一带的强降雨持续。2 8
8、 日，冷空 气从河套一带大举南下，迫使副高南压东退，流域中上游的强降水逐步结束。 3 2 云顶温度T B B 与降水 衰1 降水量( r a m ) 和T B 8 ( ) 表1 显示的是2 0 0 0 年6 月2 5 日2 0 时至2 6 日7 时霍庄、柏庄、左营三个遥测站降雨量与 云顶温度T B B 的逐时变化。通过分析，可以看到云团的云顶温度是能够反映云团降水强弱的 重要的云团特征量，降雨量鞠T B B 虽无明确的一一对应关系，但T B B 的变化能反映出降雨量 的变化。当T B B 降低，即降雨云团处于发展阶段，三个站的降水量都有明显增加，云顶温度 T B B 值越小对流活动越强，如左营
9、站从2 0 时的6 9 3 降低到次日1 时的一7 4 3C ，降水量 则从3 m m 增加到4 5 m m 。当T B B 升高，降雨云团处于衰减阶段，降雨强度也很快衰减，如左营 站从2 时的一7 2 6 升高到5 时的一6 3 3 T B B 仅升高9 3 “ C ，降水量则从4 5 r a m 迅速减小 到7 m m 。霍庄站和柏庄站的T B B 和降水量的变化也具有同样的趋势。 图2 云顶温度T B B 与降水量关系 图2 为2 0 0 0 年6 月1 日0 8 f f v j h 4 日0 8 时和6 月2 4E t0 8 时2 7 日0 8 时8 3 个遥测雨量 站1 4 4 个时
10、次云顶温度与降水强度的累计平均关系。图中的横坐标为云顶温度T B B ，纵坐标 2 0 5 为地面每小时雨量平均值，即对应于某一温度的地面实况降水的均值。图中每个点并不是代表 一个样点，而是代表许多厨一温度样点的降水量的平均情况。从图中可看出，累计平均的降雨 量与T B B 有较好的对应关系，T B B 越小，云顶温度越低，对流活动越强，降水量也越大，T B B 越大，云顶温度越高，降水越小即降水量的大值与T B B 的低值相对应，降水量的小值与T B B 的高值相对应。在T B B 较低的区段，即T B B 在4 4 4 C 一5 9 4 C 区域内，曲线走向平直表 明随T B B 的降低，
11、降水强度无明显的变化。在中等亮温区段，即T B B 位r5 9 4L 、 6 9 4 区域内，曲线渐渐向上抬升降水强度开始随T B B 的降低而增加。这种变化在T B B 陋 低区段表现更为显著，如T B B 从一6 9 4C 减小到一7 4 4 时，降水强度几乎增加了一倍。 3 3T B B 与T B B 梯度 除云顶温度之外，另个与降水强度相荧的云F I 特征最就是云顶温度梯度。云顶温度梯度 大，说明云顶的纹理丰富，起伏剧烈。从某种意义上讲，云顶温度梯度的大小反映了云团内部的 对流活跃程度。本文采用3 3 的象素宽度来计箅云顶温度梯度，其表达式为： G = F 。，一t 。， 2 + 7
12、。一：一T 。 2 烨 式中T 为温度，i ，J 为象素坐标。 圈3T B B 与T B B 梯度关系 图3 为2 0 0 0 年6 月1 日0 8 时4 日0 8 时和6 月2 4 日0 8 时2 7 日0 8 时8 3 个遥测雨量 站1 4 4 个时次云顶温度与云顶温度梯度的对应关系。从图中可看到，云顶温度与云顶温度梯度 有较好的正相关关系，云顶温度较低的区域云顶温度梯度较小，而云顶温度较高的区域云顶温 度梯度较大。云顶温度梯度与降水的一一般关系是：在弱降水区，云顶温度梯度增大时相应的雨 垃也增大，但在强降水区，云团的云顶温度梯度却在减小，印很强的降水更容易发生在云顶比 较平坦的区。 3
13、4 降雨与地形 众所周知，不同地理区域的降水特征差异较大，从云图估计降水的角度看这种差异有丽种 表现形式：一种是由于云分布的差异带来的降水量分布的差异；另一种是云团本身降水效率的 差异所带来的降水量的差异。就利用卫星云图估计降水而言，我们更关心后者。如淮河流域内 有些地方的降水云团尽管发展得非常妊盛，但降水却不很大，而某些地方的云团不需要发展的 十分旺盛就可产生很强的降水，说明云的降水效率存在较强的地域性。 2 0 6 图4 a2 0 0 0 年6 月2 6 日降水量圈( a ) 和平均云顶温度( b ) 图4 a ，4 b 为淮河流域2 0 0 0 年6 月2 6 日的降水量和日平均云顶温度
14、。由图可以看出：降雨 区位于淮干北部，呈带状分布，云顶温度也呈带状分布，但其位置比降水区分布略偏南， 】0 0 m m 以上的降水区主要位于桐柏山区北侧对应的云顶温度约3 0 c 左右另外在沂沭泅 北部山区也有一小块1 0 0 r a m 的降雨区，云顶温度却没有反映出来。固4 b 中两个4 0 ( 、的云 顶温度中心一个位于谁干中上游，对应5 0 r a m 以上的降水，另一个位于洪泽湖一带，对应 2 5 m m 以上的降承。这也说明，降水效率具有较强的地域特性淮河上游山区和沂沭洒北部山 区相比流域中下游的平原地区而言，由于地形的作用具有较高的降水效率，在那里，产生大雨 甚至暴雨的云团并不一
15、定具有很低的云顶温度。因此，当利用云顶温度估算降水时，就必须考 虑云的降水效率的地域差异这一因素并进行订正。 利用卫星资辩估计降水量是降水估汁的有效方法，与常规手段相比它在时效和对降水细 节的描述上具有较大优势。本文通过2 个降水过程的云顶温度与降水关系的分析结果，可以看 出：1 ) 云顶辐射特性与云所产生的降水之间的对应关系十分复杂，降雨量与云顶温度无明确的 一一对应关系，但云顶温度的高低变化能反映降水量的变化，从降雨量与云顶温度的平均对比 情况来看，降水量的大值与T B B 的低值相对应，降水量的小值与T B B 的高值相对应，邑在 T B B 更低区段，降水强度的增加随T B B 的减小更为明显；2 ) 云顶温度与云顶温度梯度有较好 的正相关关系，云顶温度较低的区域云顶温度梯度较小，而云顶温度较高的区域云顶温度梯度 较大；3 ) 不同地区的降水特性有很大差异，淮河上游山区和沂沭泗北部山区具有较高的降水效 率，在利用云图估计降水时须考虑这种差异。 参考文献 r 1 卢乃锰，吴蓉璋强对流降水云团的云图特征分析应用气象学报，1 9 9 7 8 ( 3 ) 2 6 9 2 7 5 2 0 7
