热带风暴“海贝思”的双多普勒雷达风场反演分析

李晓惠　李南

【摘 要】本文利用厦门和泉州新一代多普勒天气雷达的径向速度数据，利用双雷达反演技术反演热带风暴“海贝思”的风场，并与单雷达反演结果进行对比分析。结果发现，双雷达联合反演能够给出风场的气旋性涡旋辐合。

【关键词】双多普勒天气雷达；风场反演；海贝思

0 引言

本文就双多普勒天气雷达反演大气风场进行了初步研究及探讨，利用两部多普勒雷达同步体扫资料并进行大气三维风场的反演。分析2014年6月15日-17日海贝思引发闽南特大暴雨的中尺度对流系统的三维结构，进一步认识这次台风暴雨的形成机理、高时空分辨率三维动力结构及其演变特征，这对提高台风暴雨的临近预报水平也有一定帮助。

1 多普勒天气雷达风场反演主要原理

双多普勒雷达联合反演技术。

双多普勒天气雷达的三维风场反演技术明显地提高了大气中风场的反演精度，可以作为标准检验单多普勒天气雷达反演得到的三维风场，其反演结果有利于构建合理的概念模型，改进临近预报。目前，对中尺度暴雨的三维风场已有了一些较清晰的认识。

2 海贝思台风过程的双多普勒雷达风场反演分析

我国气象服务的重点任务之一是台风的预报服务[1]。台风所带来的充沛雨量常常是由台风雨带所致，然而雨带对于台风路径和强度的影响，也是台风研究中的重要课题之一。以往国外的研究对台风的雨带结构特征已经有了相当了解，但对于登陆中的台风，特别是处于陆地上台风雨带，研究却相对较少，这主要是因为缺乏高时空分辨率的观测资料。

2.1 台风海贝思概述

1407号台风“海贝思”（HAGIBIS，热带风暴级，图1）于6月14日在南海东北部（20.2°N，116.8°E）海面上由热带低压发展而成，中心附近最大风速为15 m/s、14日14时增强为热带风暴，中心最大风速为18 m/s，以10-15公里的时速向偏北方向匀速移动；于15日16时在广东省汕头市濠江区登陆，登陆时中心附近最大风力达到9级（23米/秒），中心气压988 hPa。登陆后强度慢慢减弱，15日23时中央气象台停止编号；之后，低压区经过福建，于17日进入东海，17日14时重新加强为热带风暴，之后快速东移，18日02时中央气象台再次停止对其编号。“海贝思”是2014年第一个登陆我国的台风，较常年相比初台登陆时间偏早10天。

由于受到“海贝思”的影响。6月14至17日，福建中南部、广东东部出现大到暴雨，局部出现大暴雨，过程中降水量一般达到25-100 mm，部分地区甚至超过100 mm；粤东沿海市县均普遍出现了7-9级大风，广东汕头市澄海区凤翔街于15日14时出现最大阵风28.2m/s[2]。“海贝思”具有“生命史短、路径稳定、登陆快、局部风雨大”的特点。据民政部门初步统计，“海贝思”造成福建、广东2省35.7万人受灾，农作物受灾面积2.3万hm2，直接经济损失超过8亿元[2]。

2.2 海贝思引发福建强降雨过程分析

2.2.1 降水分析

热带风暴“海贝思”造成福建省24个县（市）355个乡镇过程雨量均超过100毫米，以诏安汾水关398.4毫米为最大（图2）。连续的强降水给闽南地区带来严重的灾害，强降水主要集中在南部沿海，灾情较重的是漳州诏安县汾水关，其在16日4：00出现1小时39.5 mm的强降水。从“海贝思”15日16：50登陆后至17日8：00，诏安县汾水关自动站测得总降水量为366.1 mm，为漳州市最多。

2.3 多普勒雷达风场反演

本文选取2014年6月16日06：18厦门站雷达和06：19泉州站雷达资料进行风场反演分析，高度均取3km，分辨率为2.5km。此时，台风“海贝思”已经停止编号，自登陆其强回波带逐渐北移发展，强降水主要集中在台风中心右侧的闽南地区，雷达回波结构较为松散，呈现出多条雨带分布。主要以偏西风为主，有气旋性辐合（图3）。

2.3.1 双多普勒雷达反演风场

在南部呈现东南风，在中部转南风，北部转为西南风，整体呈现出气旋性旋转，在东南偏东方向有明显的气旋式涡旋，中心部位风场很弱；中间位置有东北风和偏南风的辐合，在西北侧有东南偏南与西风的辐合，中部西测有明显的东风与南风的辐散，西南侧有东北风与东南风的辐合（图4）。北方有明显的西南偏西风，表明有强大的西南气流，这提供充足的水汽，将为闽南地区带来强降水。与红外卫星云图基本一致，表明该时刻台风正缓慢减弱，说明双雷达反演风场能很好地显示出气旋式涡旋，与实际相符。线位于20°N左右，“海贝思”位于副热带高压的西北侧季风槽西南气流里。

2.3.2 VVP方法反演风场

图5（厦门）可以看出，基本上以西南风为主，在中部南北方向上呈现出西南走向的西南风与东南偏南风的辐合，表明将有强大的水汽输送，并为闽南地区带来降水。图6（泉州）可以看出基本是西南风，且在南部有几处为西南风与东南风的辐合，依旧表明会有大量的水汽进行补充，为该地区带来降水。

2.3.3 双多普勒雷达风场反演与单多普勒雷达风场反演对比分析

1）双雷达反演的风场在辐合区比单雷达反演的风场的风速大些。

2）单、双雷达反演的风场在辐合区域内反演的风场有所不同，在3km高度上双雷达反演的风场有明显的东南风和东北风的辐合，而VVP方法反演的风场以西南风为主。双雷达反演的风场辐合较强。

3）双雷达反演的风场能很好的反映出实际的风场结构，这是其优点；但反演区域没有单雷达的探测范围广，是最大的缺点。

3 结论与展望

双多普勒雷达反演风场的空间范围有限，只有当两者共同扫描空间的资料才会有可能用于反演，两部多普勒雷达一般相距30-50km，反演效果最好的区域位于两部雷达之间，并且两部雷达波束夹角在45°-135°之间。双多普勒雷达在共同的观测区域中反演的风场精度比较高，反演过程中对风场的假设较少，是探测降水风场有效的手段之一。

本文以1407台风“海贝思”为例，运用厦门和泉州构成的双多普勒雷达联合探测反演风场，并与单多普勒雷达风场反演VVP方法进行比较分析。结果发现：

1）双雷达联合反演的风场存在明显的气旋式涡旋，并存在东南风与西南风的辐合。此时台风已从登陆地向北偏东北方向移动，并伴有大量的降水，只双雷达能够反演出气旋式涡旋，这是双雷达反演风场的优点。

2）双雷达反演风场时要求使用同一时刻的多普勒雷达资料，而多普勒雷达完成每一个体扫的时间是6分钟，因此并不能在严格意义上达到同一时刻，这是双雷达反演风场的局限性。

随着高性能的新一代天气雷达站网的建设和不断的投入业务，我国应积极发展双雷达反演技术，促进对天气系统的动力学结构的认识，提高临近预报水平。虽然双多普勒天气雷达反演在实际应用中存在一定的局限性，但因其具有比单多普勒雷达反演更好的精度，能更好的反映实际风场结构，因此在未来的业务中具有更好的应用前景。相信经过科技人员的共同努力，双多普勒天气雷达风场反演会发挥越来越重要的作用。

【参考文献】

[1]薛建军，王维国，王秀荣，等.决策气象服务回顾与展望[J].气象，2010（ 7）：69-74.

[2]国家气候中心.2014年6月气候影响评价，2014[Z].

[责任编辑：侯天宇]