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1、南宁大雨多普勒雷达概念模型 梁岱云 周惠文 广西南宁市气象局 广西南宁市 5 3 0 0 2 2 摘 要 通过对1 9 9 9 2 0 0 3 年南宁市引进多普勒天气雷达以来4 3 个大雨过程进行分析和总结将天气形势和多普勒天气雷达资料相结合 以天气来向的角度 建立了3 种类型的南宁大雨的天气模型 北面系统影响型西南气流控制型热带系统影响型其中影响南宁产生大雨的北面系统影响型占1 8 . 6 % , 西南气流控制型占4 1 . 8 % 热带系统影响型占3 0 . 2 % 对各类型多普勒雷达回波的源地生消影响关键区径向速度场特征的进行总结建立概念模型着重对应用多普勒雷达作短时大雨预报的着眼点地形
2、对预报成败的经验进行了总结分析 关键词 大雨 多普勒天气雷达 概念模型 1 引言 强降水是影响南宁的主要灾害性天气之一汛期可能引发洪涝城市内涝在山区引发 山洪塌方等地质灾害天气雷达资料作为主动探测的非常规资料时空分辨率高对强降 水天气的预报是较有效的手段之一 本文将天气学分型与多普勒雷达资料相结合 充分发挥 各自的优势 通过对4 3 次大雨过程的分析 建立了三种基于多普勒雷达资料基础上的南宁大 雨概念模型 利用这个模型一方面可以改进短时预报中在天气过程起始和结束阶段简单外推 预报法的局限性 另一方面可以利用雷达的实时观测资料修正数值预报结论的误差 提高大 雨的定点定时定量预报准确性 2 资料分
3、析 2 . 1 样本选取 选取1 9 9 9 年南宁引进多普勒天气雷达以来至2 0 0 3 年1 0 月2 5 毫米以上的降雨日数共7 1 天 共计过程6 4 个 其中因雷达故障造成缺测的或资料不完整的过程有2 1 个 本文选取其中资料 完整的大雨个例4 3 个进行分析 2 . 2 研究方法 采用常规与非常规资料的对照分析方法 取过程当天及前一天的0 8 时5 0 0 h p a 及8 5 0 h p a 图 及地面天气图及卫星云图主要分析主导系统及其移向 从天气系统的来向的角度可将4 3 个样本分类为三大类型北面系统影响型西南气流 控制型热带系统影响型三种类型其中北面系统影响型有8 次西南气
4、流控制型有1 8 次 热带系统影响型有1 7 次 非常规资料主要是选择有过程发生时南宁多普勒雷达站探测的强度场及速度场( P P I R H I ) 从大雨前有记录开始直到大雨结束每次过程从预报的角度分析其起源地关键区 移向径向速度场特征演变特点 3 大雨概念模型 3 . 1 北面系统影响型( 8 / 4 3 ) 3 . 1 . 1 天气形势 此型主要天气系统以北面南下的冷性系统为主导影响广西锋面的 位置在桂北8 5 0 h P a 5 0 0 h P a 两层大多配合有切变线或高空槽在前汛期高空槽的位置一般都位于1 0 5 E 以西后汛期则可东移过1 0 5 E 但许多时候3 0 N 以北为
5、高空槽的主体 天气系统自北向南影响广西 3 . 1 . 2 回波特征 源地主要来自测站西北面锋面云系回波一般为连续或不连续的长带状长度达1 0 0 一5 0 0 k m 宽度为3 0 一1 2 0 k m 整体自往西北往东南方向移动 关键区锋面云系回波在距南宁站1 0 0 k m 外时是比较平滑的东北偏东西南偏西向带 状没有波动但进入1 0 0 k m 4 0 K M 的关键区内时回波将出现几种分化( a ) 回波发展连成 一条长带状的雨区继续南压影响南宁站但此类型在南宁单站预报上往往造成空报原因 是高空槽偏北以及南宁北面高峰岭地形的影响 整条回波带东南压到南宁市北部的隆安 马 山县甚至到武鸣
6、县一带就沿南宁北面的高峰岭偏东移去主要影响南宁北部县上林宾 阳一带及柳州地区南部而对南宁及邕宁扶绥两县影响较小雨量不大甚至不出现降水 ( b ) 呈东北偏东一西南偏西向的长带状的锋面云系回波东南移到南宁北部1 0 0 k m 后 整体转向 偏东移动但在西北方降雨雷达回波出现扰动断裂为南北两段南段或转为南北向的短回 波带在缓慢移近南宁站的过程中不断加强发展最终发展成大块体强回波从而在南宁 及附近地区产生强对流天气此类天气雷达回波移速较慢但强度加强较快对流发展比较 旺盛其主要影响区域为南宁武鸣及大新隆安等地而北段或没有转向的回波带则减弱 加速东移且移速和强度减弱较快此类容易造成漏报 速度场特征 初
7、期回波整体自西北向东南方向移动 在速度图上反映为整个回波带都为 来向负速度在1 3 0 K M 附近回波带北段出现去向正速度零速度带在西北偏北3 3 0 度左右方向回波主体移进1 0 0 K M 内后正负速度之间的零速度带呈 型拐角如果锋面 回波带稳定东南移则锋面过境时零速度带呈东北西南向的准直线锋南过境后零速 度带在本站呈S 型在南面有V 型折角如果在关键区回波带的北段南段与中段 出现不一致的速度场即北段南段为正速度中段为负速度那么可以预测回波将出现 分裂如果在关键区回波带正速度的比例大零速度带在3 1 5 度左右而且继续顺转时 回波有可能朝偏东方向移动南压的分量小再考虑南宁北面高峰岭的地形
8、阻挡作用回波 有可能只影响南宁北部东部县而南宁及南宁南部县则雨量较小 3 . 2 西南气流控制型( 1 8 / 4 3 ) 3 . 2 . 1 天气形势 此型主要天气系统天气形势以西南暖湿气流为主导系统在孟加拉 湾有南支槽东移逼近广西处槽前西南暖湿气流控制副高边缘或两高之间的切变西南气 流控制下产生的大雨也归入此类 3 . 2 . 2 回波特征 源地南支槽前回波出现在南宁西南面广西与越南交界处往东北方向移动如有锋面 配合锋面云系回波在距南宁测站西北面1 0 0 k m 外一般为东北一西南向连续或不连续带状 往东南方向移动 在后汛期( 6 月下旬9 月) 影响本站的大多为副高与西风脊或西藏高压间
9、 的切变降雨回波比较零散出现在沿海到桂中一带 关键区当西南面槽前回波或副高边缘的回波东北移至距南宁3 0 8 0 K M 一带时即 到达左江河谷的扶绥县附近回波如果发展那么将对南宁影响较大因为由于南宁向西 南开口的喇叭口地形作用回波进入南宁后一般不会减弱而且通常会滞留相当长的时间 给南宁造成强降水如有锋面回波东南移进入1 0 0 k m 后南宁西南面左江河谷的对流单体 开始发展 并向东北移动 两个系统的回波合并成强度很强 高度较高或很高的块状强回波 从而在南宁产生强降水的天气 如是副高边缘或两高之间的切变 回波多由西南或南面往北 移则关键区在南面2 0 8 0 K M 范围回波能否进入2 0
10、K M 范围内是南宁大雨的关键因为对于 南面系统南宁处迎风坡回波在此关键区内强度不减北上进入南宁市区通常会产生较 大降水 速度场特征测站西南方的回波零速度带多呈S 型表明风向随高度顺转有暖平 流在关键区内的回波如果近测站一端是负速度区而距测站较远一端是正速度区则雨 区的流场是辐散的未来将会是减弱的趋势如正负速度区位置相反则流场是辐合的将 是加强的趋势 3 . 3 热带系统影响型( 1 3 / 4 3 ) 3 . 3 . 1 天气形势 此型主要天气系统热带气旋热带辐合带热带气旋影响南宁市一般 有前部影响后部影响两类前部影响的气旋一般在广东沿海登陆往西北偏西行南宁受 其正面影响 后部影响南宁的气旋
11、一般在越南北部或广西与越南交界附近登陆 热带气旋后 部的云系从南面影响广西 热带辐合带影响主要是台风从东海北上后 热带辐合带从南海北 抬影响南宁 3 . 3 . 2 回波特征 源地1 热带辐合带或热带气旋后部影响时回波通常出现在北部湾沿海往偏北方 向移动热带辐合带的回波呈准东西向的较窄强度梯度较大回波带而热带气旋后部影响 的回波则呈东北西南向的较围较宽广强度梯度较小的回波带2 热带气旋前部影响的 源地则在测站东北偏东方东或东南偏东移回波一般强度较强呈东北西南向 关键区1 热带气旋后部影响时由于水汽输送充沛一般回波进入测站1 2 0 2 2 0 度 方位3 0 1 0 0 K M 范围内后强度一
12、般不会有多大变化移向也较稳定热带辐合带影响时 如果热带辐合带位置偏南回波移到南宁南面3 0 K M 外时就可能停滞逐渐减弱对南宁产 生的降水不大这种情况易造成空报2 热带气旋前部影响 径向速度场特征热带气旋影响通常风速较大零速度带两边会出现速度模糊通过 测站的零速度带一般呈S 型表明有暖平流热带辐合带影响需注意在关键区的回波 的速度方向一旦回波由负速度转正速度则回波可能不上来影响南宁台风前部影响有 产生大雨还有台前飑线易产生强对流天气从R H I 上的特征来看暴雨与冰雹云回波从 地面到高空相继出现负值区正值区负值区 说明整块云已是下沉气流分量为主 即已处 于成熟阶段冰雹云在2 7 K M 高空
13、出现正径向速度区即仍存大上升气流分量还可发现在 正径向速度区中间插入负值区 并与地面负值区相接 说明在该高度区间下沉气流分量已突 破上气流分量在此部位风向垂直切变和径向速度梯度均很大是降雹的位置如在2 3 K M 高空出现“ 逆风区“ 范围较大说明在该高度区间存在着垂直风切变辐合气流强, 对应在强 度图上往往存在强回波柱说明该处地面雨强大是暴雨落区 4 总 结 多普勒雷达资料时空分辨率高 能反映小区域内的高低空系统演变情况 准确捕捉降水 云团的移动和生消 但探测范围有限 将天气形势与雷达综合起来建模 打破传统建模方式 以天气系统来向的角度设立关键区有助于预报员在大形势的指导下用径向速度场资料 来协助分析影响本地天气系统的生消移动特征有助于提高短时预报准确率 参考文献 1 郭 林等. 闽南地区短时区域暴雨的天气及多普勒雷达资料概念模型. 气象. 2 0 0 0 . 2 9 ( 5 ) 2 周能等. 南宁市强对流暴雨天气雷达回波类型分析. 广西气象. 2 0 0 2 . 2 3 ( 4 )
