锡林郭勒盟“11.18”暴雪天气雷达回波分析

郭永梅

(锡林郭勒盟气象局 气象技术装备保障与信息中心雷达站，内蒙古 锡林浩特 011200)

雷达资料在分析暴雨、冰雹、雷雨大风等夏季灾害性天气方面发挥了重要作用，为预报员提供了丰富的理论指导 。但学者们利用多普勒雷达资料分析降雪过程的研究尤其是应用多普勒雷达资料对降雪短时、临近预报的研究仍比较少，所以锡林郭勒盟锡林浩特市自2019年建成新一代多普勒天气雷达以来，气象工作者加强了雷达资料在降雪过程的研究分析，在灾害性天气的识别和预警中发挥了重要的作用，成为短时临近预报不可或缺的监测手段，笔者利用新一代天气雷达数据对暴雪天气个例进行详细分析，寻找大到暴雪的回波强度、基本速度、风廓线等产品的重要特征，用于指导以后的大到暴雪预报。

1 天气背景

此次暴雪天气过程是高空短波槽和地面倒槽的共同作用下产生的。700hPa华北脊后的西南急流与西来槽前的西南气流相互叠置，引导暖湿气流向北输送，为强降雪提供充足的水汽，850hPa东风在近地面层形成冷垫作用，随着高空槽东移，槽前暖湿气流沿冷垫爬升造成强降雪，低空急流是本次暴雪过程的主要影响系统之一。

从当时的天气背景分析来看，2020年11月17日20时开始水汽通道建立以后，到18日08时锡盟中部地区整层的相对湿度条件均大于80%以上，而且近地面层有逆温存在。风场的垂直分布上也可以看到850hPa～700hPa中底层为偏东气流，而高层为一致的西南气流，暖湿气流在冷垫上爬升也是导致本次强降雪的原因。

这次暴雪范围广、强度大，从阿巴嘎旗南部地区向东锡林浩特一直到西乌珠穆沁旗均出现暴雪天气，过程降雪量达到了10.0mm～22.6mm。大部地区的降水时间24h以上，西乌珠穆沁旗的降雪持续48h。北部地区以雨夹雪转雪天气为主，而南部地区以雨或雨夹雪转雪为主，其中太仆寺旗、正蓝旗、多伦县从17日夜间至18日中午，降水相态均为雨，降雨量达到10mm～15mm中雨，随着冷空气的南压，东南部地区气温急剧下降，降水出现相态变化，由雨转为降雪天气。

2 多普勒雷达资料分析

2.1 基本反射率图像特征分析

对多普勒雷达资料分析得出，倒槽暴雪时速度零线总体呈直线经过测站，风廓线上偏北冷垫厚，中层西南风增强和南北风径向辐合上升运动使得降雪维持并产生暴雪(低层冷垫增厚，容量导致相态转变以及降水强度的增加)。层状回波整体自西北方向开始进入雷达监测范围，并向东南方向移动，回波发展慢而稳定，回波范围逐渐加大，分布较均匀、连续呈均匀的片状分布，结构比较密实，回波连续性很好，移动缓慢。在08时雷达东南方向回波最大强度有达到40dBZ，从天气实况中我们也已经了解到此时东南部地区为雨雪混合性降雪且降水强度较大，所以此时的反射率因子的值是偏大的。而对于纯雪回波强度一般是≤35dBZ，所以反射率因子在逐渐减小，这说明雨或雨夹雪逐渐转为雪。

2.2 径向速度特征分析

对径向速度图进行分析，可以非常清楚地看到是否有暖平流存在，对应的零速度线呈明显的S型，风向随高度顺转，从近地层的偏东风顺转成东南风，再到高层发展为偏西南风，呈明显的暖平流，暖湿气流在冷垫上爬升是导致本次强降雪的原因。雷达站东南方向有辐合上升气流，有利于水汽的辐合上升；负速度区半包围正速度区，西南及东南方向水汽辐合加强，降雪强度也随之增强；雷达站160°到220°方位角上出现速度模糊，表明降雪伴随大风天气存在。

逆风区是指径向速度图像中大范围正速度区内出现负速度区，或者负速度区出现小范围正速度区的现象，并且有明显的零速度线圆环或者半圆环将正负速度区隔开，雷达站偏东南部地区有小范围的逆风区存在，逆风区是局部中尺度气流不均匀，导致垂直运动发生的主要原因，这与天气实况中提到的近地面层有逆温存在相吻合。

2.3 风廓线特征分析

通常只有在大面积降水的情况下才能得到比较完整的垂直风廓线，在干燥的冬季晴空情况下，几乎得不到垂直风廓线，在本次暴雪天气过程中，监测到的风廓线产品支持了这种判断。从1.5km以上到4.0km偏东风顺转成东南风，再到高层发展为偏西南风，从在低层有风随高度的顺时针旋转，表明低层有暖平流，暖平流将水汽输送到降水区形成湿中心为降水提供了有利条件，存在低空急流，并且风速随高度逐渐增大，高空的辐散抽吸作用促使低层的辐合加强，有利于强降雪的发生和维持。并且我们利用3km高度附近的水平风向作为引导气流，可以推断出降水云体向东南方向缓慢移动。

2.4 回波顶和垂直液态水含量特征分析

对于雨雪混合性的降雪且降水强度较大的过程，回波顶最高可达5km～8km，本次暴雪天气过程回波顶达到5.7km，雷达站南部地区回波顶最高达到7.2km。

2.5 径向速度垂直剖面图像特征分析

降雪天气通常出现在冬季，由于热力条件较差，不利于降雪云体的对流生长，所以在剖面图上降雪云体的回波顶比较平整，高度较低，通常在4km左右，降水强度越强、越稳定，云顶越平整。随着回波向雷达站附近收缩，回波高度逐渐降低，回波高度降到3km左右，预示着降水将很快结束。

3 结论

利用新一代多普勒天气雷达监测到的信息，对此次锡林郭勒盟暴雪天气进行了详细研究，结果表明：多普勒天气雷达监测到的冬季暴雪天气的反射率因子、径向速度、风廓线特征比较明显，而垂直液态水含量等项目则不明显或监测不到。

通过以上分析得出，反射率因子、径向速度、风廓线特征如下：①基本反射率的性质不同，所带来的降水性质和强度也不同，与夏、秋季造成雷电大风等对流性和短时暴雨的混合性回波有较大区别的是在反射率因子回波图上降雪回波分布均匀连续，回波范围大，丝缕状纹理结构明显，降雪回波的强度较弱，一般在10dBZ～15dBZ左右，强中心的回波强度有时会超过30dBZ；而对于小范围内回波可达到40dBZ的表明近地面受融化粒子的作用，反射率因子偏高，所以我们可依靠反射率因子产品确定回波的强度及强降雪带，也可以用反射率因子随时间的变化确定降水回波的移动以及未来趋势。②在径向速度图上，降雪回波的速度等值线分布比较有规则，存在清晰、连续的“S”形零速度线，说明降雪出现时水平风向随高度顺转，表现为有强的暖湿平流输送，通常低空急流的出现和消失是降雪开始和结束的标志。所以，我们可以通过雷达的径向速度产品分析降水系统水平运动和能量输送的一个重要手段，通过对零速度线形状和位置的分析进一步验证大气的动力和热力结构，判断风随高度的变化趋势、冷暖平流的输送和动力辐合辐散情况。 ③风廓线速度定量能够反映相态转变的差异，雨雪转换时下落速度明显减小，降雨速度范围为1.5m～7.0m每秒，降雪速度为0.25m～1.5m每秒。