卫星云图、雷达回波在暴雨分析预报中的应用

范兰艳 黄英华

摘要 针对1995年7月到2009年6月每年出现的暴雨和大暴雨的天氣，对每一次暴雨天气过程的预报都充分利用卫星云图及暴雨预报中所积累的实践经验，摸索出了利用卫星云图、云系特征及雷达回波与天气形势相结合预报强降水的做法，归纳出了特大暴雨前的云场模式，提高了暴雨预报的准确率。

关键词 卫星云图；雷达回波；暴雨；应用

中图分类号 P457.6 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2016）04-0226-02

暴雨突发性强，预报难度大，能够准确预报强降水过程，对提高气象部门的知名度和降低人们生命财产的损失具有重要作用。在预报实践中，充分利用卫星云图分析及暴雨研究预报中所积累的实践经验，摸索出了利用卫星云图、云系特征及雷达回波与天气形势相结合预报强降水的做法，归纳出了特大暴雨前的云场模式，提高了对暴雨预报的准确率。1995年7月到2009年5月本站共发生5次暴雨、1次大暴雨天气过程，都予以准确预报。现针对卫星云图、雷达回波在暴雨分析预报中的应用进行探讨。

1 利用卫星云图与天气形势结合预报强降水

1.1 利用红外及可见光云图上云带中特别白亮的云团预报未来24 h暴雨中心区

这对于单一变化不快的天气系统预报效果非常好。由增强显示云图或亮云团中的测站在当时自动站中的1 h雨量实况可以估计暴雨的中心强度[1-2]。例如：2005年7月11日的大暴雨天气过程具有局地性降水过程开始急、结束快、雨强大、强降水持续时间短的特点，朝阳出现了雷雨大风冰雹的强对流天气，强降水时间是15：50—17：52，降水量为124.7 mm，根据降水量自记显示16：00—17：00降水量达104.5 mm，16：19风速可达19 m/s，16：27—16：29降雹，冰雹直径为8 mm。

卫星云图显示：副热带高压边缘西南暖湿气流中的不稳定云系与短波槽前阻塞高压后的南北向稳定云系相遇，构成大拐弯状态的云系。在拐角点处有新的白亮云团发展，其位置在朝阳南部，即暴雨区的发生范围。冷空气南下过程比较复杂，利用云图分析高低空急流的配置做暴雨预报，不同的地区经历了锋生与锋消的过程，冷锋中段出现了3次冷空气的分股扩散，激发了对流性降水的出现。

1.2 利用卫星云图[1]的急流云系特征确定高低空急流轴的位置

由700 hPa或850 hPa上的风场定出低空急流轴的位置，再根据高低空急流轴的配置（平行或交叉）的模式可以做暴雨预报。例如：2008年7月14日的局地暴雨，实况雨量本站23.3 mm，四合当和沟门子镇雨量分别为70.5 mm和75.0 mm。红外云图上西南-东北走向的副热带急流卷云线的出现并向北伸展到华北西北部，这是急流加强的表示，这条急流卷云线即代表高空急流轴，当它和低空急流轴趋于平行时，这是暴雨可能出现的征兆。根据红外云图和可见光云图相重的白亮云区，配合天气图上700 hPa（或850 hPa）低空急流轴的位置可以确定暴雨区的大致位置、走向和路径。暴雨区位于低空急流轴的左侧，走向与低空急流轴一致，且位于低空急流中心的前方和高空急流中心的右方高低空急流轴的区域。暴雨区的未来路径沿着高空急流轴即云图上急流卷云线的方向。这次暴雨在其副高边缘的积云带就是东南水汽输送带的形象反映，它在云图上非常清楚，高低空的急流配置对于暴雨区的预报也有着一定的参考价值。

1.3 从中低纬系统的相互作用分析大暴雨的产生

朝阳大暴雨主要与中低纬系统[2]的相互作用有关，而参与中低纬系统主要是台风与低压。这在卫星云图上反映清楚，故云图是分析中低纬系统相互作用的有力工具。但由于相互作用的过程比较复杂，故又不能单纯地依靠云图，最好是卫星云图、天气图和物理量分布图综合使用，以达到更好的暴雨预报效果。例如，1996年6月19日降水量52.8 mm，个别乡镇洪水成灾（因为当时无雨量点），台风减弱成低压后往往与北方冷锋云带相结合，这时减弱的台风云系加强。在台风附近或它的北侧，气流辐合最明显，垂直运动也最强，加之有冷暖空气的温度对比，而且与冷锋相联系的高空西风急流正好位于台风的北方，为暴雨区提供了有利的辐散条件。因此在冷锋云系与台风云系相交的地方，产生强烈的降水，主要降水区位于台风的北侧或东北侧[3-4]。

2 利用云系特征与天气形势结合预报强降水

（1）当天气图上出现大的降水的可能形势时，用局地云系特征以及其他形势场的发展演变，以确定未来24 h内本地有无强降水系统影响

（2）当降水系统已向本区移来，局地已由高云发展为中云，根据云系的宏观物理特征，诊断云系的降水能力，做出未来24 h的雨量趋势预报。受冷空气和副热带高压的共同影响，朝阳市在7月5日出现了入汛以来影响区域最广、强度较大的一场区域性大到暴雨天气过程。各乡镇的降水量都超过了50 mm，其中四官营子镇降水67.3 mm。4日下午，从1次/h的卫星云图及本地的云系发现自西南向东北方向有一降水云团缓缓移来，因此就报出了未来24 h将有一次比较大的降水过程。4日21：00大到暴雨的踪迹显露无疑，于是进一步明确了大到暴雨的准确落区。5日2：00大到暴雨的“先头部队”抵达了朝阳市的边缘，西部地区开始降雨，紧接着本站降水开始。部分雨量站出现大雨，其中5个地方的降水量已经超过了50 mm，6：48，根据云系的宏观物理特征，诊断云系的降水能力，作出未来6 h内还将出现20～30 mm的降水，并发布预警信号。

（3）条件允许时，用本区的常规云状、云量资料分析云场强度，据此做出未来6～12 h暴雨落区预报（用于发布暴雨预警信号）。2003年6月9日的暴雨，实况雨量50.7 mm，就是根据（1）与（2）2点监视一个华北气旋的活动发布了朝阳暴雨预报，2008年7月14日用本方法做了一次局地暴雨预报，均取得良好的效果。

3 利用雷达回波与天气形势结合预报强降水

3.1 低涡[3]的产生和发展造成大暴雨

2001年 7月4日的暴雨，雨量52.8 mm，此天氣过程是由低涡所造成，该低涡的产生和发展造成暴雨。在低涡生成阶段，低涡的东北部有数块大小不均，强度不等的回波，呈弧形排列，向北突出。在低涡的发展阶段，开始形成近5条近似平行，强度不等的弧状对流回波带。其后随着回波带的迅速发展合并，形成2个主要回波带，它们具有明显的气旋性旋转特征，并进而合并为一体，成为一明显的涡旋状回波。同时在主要回波带的南部，出现2～3条近似平行，长100～200 km、宽20 km或40 km左右，呈东北-西南向的对流性回波，沿高空气流移动并不断补充到主要回波带内，这对于主要回波带的发展和持续有一定的作用。与主要回波带相对应，暴雨出现在低涡移动的右前方，即低涡的偏南气流里，而低涡中心所经地区的雨量很大[5]。

3.2 低压及切变线[4]造成大暴雨进行雷达回波分析

2005年7月11日的局地暴雨实况雨量本站75.1 mm。进行雷达回波监测，在锋前暖区中出现的中尺度低压和切变线，当有雷达回波相配合时，回波易增强发展而产生暴雨；当有雷达回波带通过中尺度低压及切变线时，可在低压和切变线附近突然诱发出对流单体，发生合并，使回波强烈发展并迅速停滞，造成的局地暴雨。利用这种形势可对局地暴雨作出短时效的估计分析。2003年6月9日的暴雨降水50.7 mm，雷达探测表明，中尺度低压发生在锋前暖区内，这一中尺度低压，加强了湿空气的上升运动和空中云雨的合并，促使了降水性质的转化和降水量的增强。

另外，根据笔者的工作经验，并根据观测云的宏观物理特征，提出一个特大暴雨前的云场模式[5]（图1）。

第1阶段不是特大暴雨所特有的云系。第2阶段是大范围大暴雨的特征云系。第3阶段是大范围特大暴雨落区位置的特征云系。以上3个阶段在单站时可观测到，而在云场分析上则最清晰，最明确。当特大暴雨云场第2阶段出现时可发布大范围大暴雨预报，平均预报时效约24 h，第3阶段出现时可报特大暴雨落区，时效6～12 h。

暴雨是一种中尺度现象，它的生成是不同尺度运动系统相互作用的结果，天气尺度系统为暴雨提供大尺度环境条件，即引起中间尺度或中尺度扰动生成，在中尺度扰动中产生暴雨团，暴雨团又由许多降水单体组成。但目前常用的方法是做好形势预报，然后按照分型做暴雨预报。但即使大形势报得准，如果对触发暴雨的中尺度系统没有抓住，仍无法预报出暴雨。因此除了上述这3种基本的方法外，还有中、小尺度系统分析、动力学诊断分析、数值模拟和数值预报等等。

4 结语

提高暴雨预报水平是预报业务面临的一项永恒的任务，在目前的数值预报水平下，适应预报精细化要求不断提高的形势，以数值预报为基础，综合应用多种气象信息和预报技术做出暴雨预报，使暴雨预报不漏报、不空报，并善于从预报的失误中找出新的预报思路和方法，使暴雨预报的准确率更高。

5 参考文献

[1] 蒋尚城.卫星云图在暴雨分析预报中的应用[M]//暴雨文集，长春：吉林人民出版社，1978：154-171.

[2] 范兰艳，陶林.朝阳地区罕见的秋季暴雨天气过程分析[J].江西农业大学学报，2011（增刊）：148-152.

[3] 康艳青，曾颖，王萍，等.2015年6月8日湖南省中部大暴雨成因分析[J].现代农业科技，2015（15）：237-240.

[4] 张旭.阜新地区09年7也11日暴雨天气过程分析[C]//辽冀蒙临市气象技术协作区第33届学术交流会论文集，2009：51-53.

[5] 蒋尚城.利用卫星云图分析中低纬系统的相互作用[M]//气象卫星资料分析应用，北京：气象出版社，1985：36-42.