风廓线雷达探测资料在天气预报保障中的应用 卢维忠宋铁绳李永胜 ( 6 3 8 7 0 部队气象室7 1 4 2 0 0 ) 提要 本文介绍了风廓线雷达探测的气象要素及其特点，主要探讨分析了L A P - 1 2 0 0 0 风廓线雷达探 测数据在天气预报工作的应用一结合天气图利用风廓线高空风资料判断系统的移动、强度、过境时 间；利用风廓线资料中高空风判断测站上空大气稳定度；利用风廓线资料中的垂直气流速度判断 大气稳定度；利用风廓线资料中的风廓线分析监测高空风切变；利用风廓线资料中的风廓线预报 由于动量下传引起的地面大风天气等几个方面 关键词：风廓线预报系统切变稳定度 1 引言 L A P 一1 2 0 0 0 风廓线雷达是芬兰V a i s a l a 公司研制生产的低对流层风廓线雷达，可以测量 距地面高度7 0 0m 至1 2 0 0 0m 大气各层三维风速和风向L A P - 1 2 0 0 0 风廓线雷达的数据产 品有：各高度的水平风速、风向及垂直气流速度由于本站不具备每天定时施放探空气球的条 件，同时高空资料时问尺度大，因此，风廓线雷达高空风数据对天气预报工作是一种有益的补 充。
风廓线资料在本站天气预报工作中发挥了很好的作用，提高了天气预报准确率，特别对短 时、临近预报有很好的应用价值 2 风廓线雷达探测资料在天气预报中的应用 2 ．1 利用风廓线雷达数据判断天气系统的强度、移动路径和确定系统过境时间 通常天气预报资料高空天气图只有早上0 8 时和晚上2 0 时的资料，地面每隔3h 有一次 资料，高空资料相对较少，而风廓线雷达能准实时、连续连探测测站上空风场数据，弥补了测站 上空的高空风资料缺乏这一缺陷因此，我们结合天气图，利用风廓线雷达数据可以准确地判 断影响本站天气系统、系统强度变化、移动路径和过境时间等 2 0 0 4 年9 月2 4 日～2 5 日，有一较强天气系统过境我们分析了这两天的天气图和风廓 线雷达资料，如图1 、图2 、图3 、图4 、图5 所示分析当天降水变化过程：分析当日0 8 时 5 0 0h P a 天气图，测站上游有一低压系统，测站受西南气流的影响，处于天平洋副热带高压北 部，在测站西南方向有一南支槽，在7 0 0h P a 、8 5 0h P a 天气图上，通过分析，西南涡将东移北 抬，测站未来受西南涡的影响产生降水，结合天气图，利用风廓线资料可以准确判断降水的性 质、系统的变化、降水的开始、结束时间等 从当日风廓线资料可以看出：从高空形势分析在测站的西北方向有一低压系统，与天气图反 映的天气情况是一致的。
从风速判断这一低压系统强而深厚，并且随着时间的推移，高空风速逐 · 2 8 3 · 渐增大，反映出该系统是逐渐加强的；从风向上可以判断该系统向测站移动，未来测站受该低压 系统控制从风廓线雷达低空( 3 0 0 0m 以下) 资料( 图1 、图2 ) 分析，当日0 6 ～0 7 时，测站上空吹 西南风，说明测站位于西南涡的前部，从风向的变化趋势可以断定系统向测站移动对 0 8 时～2 4 时风廓线雷达探测资料( 图3 、图4 、图5 ) 分析，在0 8 时，低空西南涡系统已影响测站， 测站开始降水，时间持续到晚上2 2 时，并且可以看出系统随着时间的推移，向测站下游移动，当 日2 3 时移出测站，降水天气结束测站2 3 时至次日，从风廓线雷达数据( 图4 、图5 ) 可判断，测站 低空风向转为西北风，测站受西南涡后部控制，天气转好查看当日地面观测资料，降水开始时 间为0 8 时，结束时间为晚上2 2 时，这与用风廓线雷达资料分析结果相吻合 H i g h tfm．a91)Hightf m ．a 9 1 ) 0 0 2 0O l o o0 1 4 00 2 2 00 3 0 00 3 4 00 4 2 00 5 0 00 5 4 0 2 0 0 4 —0 9 —2 4 T i m e ( L S n 0 0 2 00 l o o0 1 4 00 2 2 00 3 0 00 3 4 00 4 2 00 5 0 00 5 4 0 2 0 0 4 —·0 9 ·- 2 4 T i m e ( L S T ) 图12 0 0 4 年9 月2 4 日0 0 ～0 6 时风廓线图图22 0 0 4 年9 月2 4 日0 7 ～1 2 时风廓线图 0 0 2 00 1 0 00 1 1 4 00 2 2 00 3 0 00 3 4 00 4 2 00 5 0 00 5 4 0 2 0 0 4 - 0 9 - 2 4 T i m e ( L S T ) 0 0 2 0O l o o0 1 4 00 2 2 0 0 3 0 0 0 3 4 00 4 2 00 5 0 00 5 4 0 2 0 0 4 - 0 9 - 2 4 T i m e ( L S T ) 图32 0 0 4 年9 月2 4 日1 2 ：3 0 ～1 8 时风廓线图图42 0 0 4 年9 月2 4 日1 8 ：3 0 ～2 4 时风廓线图 ·2 8 4 · 图52 0 0 4 年9 月2 5 日0 0 ：3 0 ～0 6 时风廓线图 ∞∞∞∞∞∞∞∞∞O 踟鲫∞加∞∞印∞加 ∞∞∞∞∞∞∞∞∞O ∞鲫柏加鲫∞∞∞加 2 ．2 利用风廓线雷达探测数据判断大气稳定度 2 ．2 ．1 利用高空风判断大气稳定度 我们利用2 0 0 5 年5 月3 0 日1 8 时的风廓线雷达探测数据，点绘出了当天1 8 时测站高空 风分析图，并对大气稳定度进行分析，如图6 、图7 所示。
通过分析，测站高空在7 0 0 ～2 0 0 0m 的大气层中，风随高度升高呈逆时针偏转，表示该气 层中有冷平流，在2 0 0 0 ～6 0 0 0m 的大气层中，风随高度升高呈顺时针偏转，表示该气层中有 暖平流 图62 0 0 5 年5 月3 0 日1 8 时 高空风分析图 0 图7 相对不稳定区的分析图 测站2 0 0 5 年5 月3 0 日1 8 时资料分析，测站偏西方向大气上冷下暖，大气的不稳定度增 大，测站东部上暖下冷，大气的稳定增大测站当日2 0 时3 0 分，测站西偏北方向出现闪电并 有雷阵雨，利用风廓线雷达数据分析结果与地面实况相吻合 2 ．2 ．2利用风廓线雷达探测垂直气流速度判断大气稳定度 利用风廓线资料中垂直速度，也可以判断大气的稳定度，我们分析了2 0 0 5 年7 月2 7 日对流 性天气的垂直速度，并做出了对流性天气前期、发生、后期垂直速度变化曲线图，如图8 所示 从图8 中可以发现：对流性天气发生前，0 7 时2 7 0 0m 以下，垂直速度为下沉气流，1 5 0 0m 以下垂直运动激烈，垂直速度最大为9m ／s 2 7 0 0m 高度以上，垂直速度为上升气流，上升气 流最大2 ．6m ／s ，测站上空大气的垂直运动剧烈，说明测站上空大气在0 7 时大气处于不稳定 状态；对流性天气发生的开始时问为7 时3 3 分，大气不论是上升气流还是下沉气流，垂直运动 减小，不稳定度减弱；对流性天气发生后在0 9 时3 3 分，垂直运动的速度基本在0 线上下附近 偏移，说明大气趋于稳定。
高度( m ) 葛P j 醴二妒 ≮～ 强 矗， —卜‘’， F i 习 卜一9 ：3l 卜7 ：3I 1 ．．．．．．．．．．．．．．．．．_ j 4 ．一2 ．0 ．2 ．4 ．6 ．8 ．1 0 ． 垂直速度( r i d s ) 图8 对流性天气高空垂直气流速度随时间变化曲线图 ·2 8 5 · O O O O O O O O 加∞∞砌如∞!至 通过上述两方面的分析，利用风廓线雷达探测数据分析判断大气稳定度有很好的应用价 值，为预报对流性天气提供了实时的高空数据，提高了对流性天气的预报准确率 2 ．3利用风廓线雷达高空风数据预报动量下传引起的地面大风天气 风廓线雷达探测数据对动量下传偏西大风预报有很大的帮助我们对2 0 0 5 年4 月1 9 目 的风廓线资料进行了分析，如图9 、表2 所示，从图9 、表2 可以看出：图中黑线表示为2 8m ／s 的风速随时间和高度变化曲线，高空大风随着时间变化高度在1 1 时3 0 分明显降低，即由 4 0 0 0 多米降到2 0 0 0 多米0 8 ～1 1 时4 0 0 0m 高度的西北风速增大，1 2 时2 0 0 0m 风速明显增 大，2 1 7 8m 高度0 9 时的风速为1 4 ．0m ／s ，风向为3 1 8 。
1 1 时风速2 1 ．1m ／s ，风向2 9 0 1 2 时 3 0 分风速为2 4 ．2m ／s ，风向为2 9 0 地面1 3 时～1 4 时出现了1 8m ／s 偏西大风天气，这与高 空风由于动量下传在时间上相吻合1 4 时～1 7 时高空大风随着时间变化高度增大，低层高空 风风速减小，从图中也可得出结论，动量下传引起的偏西大风天气一般在早上风速增大，到午 后地面风达到最大值，持续时间6h ，在1 9 时地面风速变小4 0 9 4m 高度每大约4m ／s 在地 面产生1m ／s 的地面风，9 9 9m 高度每大约2m ／s 在地面产生1m ／s 的地面风因此，预报由 于动量下传地面大风天气时，首先确定5 0 0 h p a 上游低压系统是否东移南压加强，3 0 0 0 ～ 4 0 0 0m 高空风是否出现大风( 1 7m ／s ) ，再依据风廓线雷达资料确定动量是否下传，在此基 础上预报地面大风天气出现的时段和量级综上分析得出：风廓线雷达为解决预报由于动量 下传引起的地面偏西大风天气的难题提供了新的预报手段 图9 动量下传大风风廓线资料( 2 0 0 5 年4 月1 9 日) 表22 0 0 5 年4 月1 9 日各层高空风数据 高度 0 80 91 01 11 21 3 1 41 5 1 6 4 0 9 4 ／ 2 9 ．92 7 ．52 7 ．6 3 0 ．53 2 ．93 4 ．93 5 ．5 ’3 5 ．3 3 0 6 2 ／ 1 8 ．81 5 ．61 9 ．32 7 ．83 3 ．42 8 ．82 3 ．81 9 ．5 2 1 7 8 ／ 1 41 8 ．22 1 ．12 3 ．82 1 ．41 7 ．41 7 ．01 7 ．2 9 9 9 ／ 9 ．49 ．28 ．99 。
6 1 8 ．41 7 ．91 8 ．01 7 ．8 地面 13437888 1 0 1 71 81 9 3 5 ．2／／ 1 9 ．6 ／／ 1 7 ．6 ／／ 1 8 ．9 ／／ 863 注：* ：1 5 时4 0 9 4m 高度风速为内差得到； 风速单位为m ／8 } 地面气象观测1 3 ：3 3 ～1 4 ：5 6 地面瞬时阵风风速最大为1 8m ／s ·2 8 6 · 2 ．4 利用高空风分析风切变( 垂直方向) 2 ．4 ．1 利用高空风分析风速切变 风速切变是指两层风速剧烈变化的现象我们分析了2 0 0 5 年8 月1 6 日风廓线资料( 图 略) ，并对个时刻随高度变化制表( 表3 ) 从图表中得出：在测站上空4 5 0 0m 的高度上，有一风 速切变，4 0 0 0m 的高度偏西风风速为2 ～4m ／s ，4 5 0 0m 的高度偏西风风速为1 0 ～1 2m ／s 因此，风廓线雷达数据为预报测站上空风速切变提供了很好的手段 表32 0 0 5 年8 月1 6 日各时刻对应高度上风速单位：m ／s 0 8 0 9 1 0 1 1 1 2 1 3 1 4 1 5 1 6 1 7 1 8 1 9 2 0 2 l 2 2 2 3 1 3 ．4 1 6 ．9 1 4 ．6 1 4 ．7 1 7 ．1 1 2 ．5 1 3 ．4 1 3 ．7 1 1 ．2 1 0 ．1 1 0 ．4 1 0 ．2 1 0 ．2 9 ．5 8 ．2 6 ．3 1 1 ．6 1 1 ．9 1 3 ．1 1 3 ．7 1 4 ．8 1 0 ．5。