第35卷 第4期 2019年4月
福 建 电 脑 Journal of Fujian Computer
Vol. 35 No.4
Apr. 2019
风廓线雷达资料应用于冰雹天气分析
许军辉1 李孟洁1 林辉2 邓双双1 叶顺明1 1
(福建省漳州市平和县气象局 福建 漳州363700)
2
(福建省漳州市气象局 福建 漳州363000）
摘 要 为了研究风廓线雷达资料在2018年平和县区域冰雹及强降水过程中的运用，文章将2018年5月的降雹过程结合风廓线雷达垂直速度及水平风速进行分析整理，从而得出风廓线资料在冰雹过程运用中的指示意义。 关键词 风廓线雷达；垂直速度；水平风速；冰雹
中图法分类号 P415.2 DOI:10.16707/j.cnki.fjpc.2019.04.043
Application of Wind Profile Radar Data in Hail Weather Analysis
XU Junhui1, LI Mengjie1, LIN Hui2, DENG Shuangshuang1, YE Shunming1
1
(Pinghe County Meteorological Bureau, Zhangzhou, China, 363700)
2
(Zhangzhou Meteorological Bureau, Zhangzhou, China, 363000)
1 研究目的及意义
风廓线雷达利用多普勒效应，可以连续地观测测站上空几分钟、几十米层距的高分辨率的垂直风廓线资料。除了具有可连续探测优点外，还具有高精度和运行可靠性[1-2]。其主要功能是获取高空风和低空急流活动特征，能够提供高时空密度的气象信息[3]。近年来，风廓线雷达资料在短时强对流天气预报中的应用越来越受到人们的重视。顾映欣等用19年京津翼中尺度试验区的UHF 风廓线雷达取得的风廓线资料，对局地暴雨、锋面等天气过程进行分析，从中计算出温度平流，表明了风廓线雷达资料在短时预报中的能力[4]。杨引明等讨论了风廓线雷达资料，特别是垂直速度和温度资料在强对流天气预报中的应用，研究表明，利用风廓线雷达可以实时监测水平风的垂直切变及其发展变化全过程，可弥补常规资料时间间隔长，天气分析难度大的不足[5]。
针对强对流天气预报分析中存在的难点和重点问题，引入具有高时空分辨率特征的风廓线雷达资料。通过风廓线雷达的连续性观测，获取高空风
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和低空急流的活动特征，实时显示出短波波动等天气系统连续详实的变化过程，为短时天气系统的变化趋势做出准确预判。
2 研究对象及内容
2.1 强对流（冰雹）时段资料
统计收集2018 年 5 月19日平和县区域性强对流（冰雹大风）时段资料。
表1 冰雹天气过程
时间 19日
县市 平和
乡镇 南胜
冰雹大小 7-8mm
风速 12.2m/s
2.2 风廓线雷达资料分析
收集2018 年5 月19 日每6分钟、30 分钟、60 分钟风廓线雷达资料（含：水平风矢量、垂直径向速度）。利用风廓线雷达资料，对冰雹发生时段的垂直速度、水平风垂直变化等随时间、高度进行特征分析，重点分析及风廓线雷达对天气系统的指示意义。
本文得到风廓线雷达资料在平和短临预报的应用研究项目 (No.201713)的资助。许军辉(通信作者)，男，1993年生，主要研究领域为气象保障与设备应用。E-mail: 1023186752@qq.com。李孟洁，女，1990年生，主要研究领域为综合气象业务。林辉，男，1992年生，主要研究领域为气象保障与设备应用。
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2.3 强对流天气多普勒雷达资料分析
统计收集相应时段的前2小时多普雷达资料（含回波强度、液态含水量、速度）。利用多普勒雷达资料，对冰雹发生时段的雷达资料进行分析，重点分析多普勒数据对于风廓线雷达数据的指示意义。
2.4 强对流天气风廓线雷达特征指标
通过对水平风矢量、垂直径向速度、功率谱的分析总结出强对流天气风廓线特征指标，包括水平风速变化、中低层风场变化、水平风场突变、垂直速度变化、大速度区高度等特征指标。
3 研究成果
3.1 降雹特点分析
根据统计资料，平和县区域自2018年共发生3个区域性降雹天气过程，均在14～17 时（午后）。5 月初冷空气势力较为减弱，西南暖湿气流加强，降雹常发生在暖切南侧暖区内，午后的高温热力条件有利于降雹的发生。 3.2 平和冰雹个例分析
3.2.1 天气概况
2018 年5 月19日平和县南胜镇出现局地性冰雹强对流天气。此过程中除南胜出现冰雹现象外，其余乡镇未收到冰雹过程报告，南胜镇未受灾，15 时～16时降水量为2.3mm，16 时～17时降水量为5.6mm（最大降水量），17时后降水结束。15:42分观测到12.2米/秒的风。
降雹时间出现在降水时段内，此次未出现强降水过程，仅出现冰雹现象。 3.2.2 环流形势简述
2018 年5 月19日08时～20时日，500hPa 在我省588线控制下，08时到20时西南气流控制， K指数逐渐升高，20时保持32k，水汽通量散度有弱辐合， 属于副高控制高温高湿天气；700hPa受高压环流控制，西南气流转偏西气流控制，水汽辐合条件较弱，湿度条件一般；850hPa西南气流转西北气流控制，水汽辐合强度08时较强，20时明显减弱，相对湿度存在递减过程。 白天存在明显强对流天气条件。
总体而言，2018 年5 月19日当日天气处于副高控制下，日对流短时强降水天气，有明显有利的
湿度条件，配合良好的K指数及水汽通量散度条件，存在产生冰雹过程的物理条件。 3.2.3 多普勒雷达资料分析
本次个例冰雹集中在 16 时～17时（北京时，下同），本文选取当日2018 年5 月19日14时～19日17时4小时内的多普勒雷达资料进行分析。
图1 5 月19日14时～17 时组合反射率雷达图
2018 年5 月19日14时～17时日通过组合反射率回波显示，19日14时起出现强对流过程，受西北气流引导，承西北向西南走势移动，16时回波为最强，南胜镇上空出现60DBZ强度回波，与冰雹现象相对应，17时回波趋于减弱。此次回波强度时间短强度大，属于明显的多单体对流云团。
图2 5 月19日14时～17 时垂直液态含水量
2018 年5 月19日14时～17时日通过液态含水量显示， 14时南胜镇上空未出现明显对流运动，云团还未发展，15时南胜镇上空液态含水量上升至20-25kg/m2，16时南胜上空液态含水量达到45-50
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kg/m2，17时液态含水量明显消失，降水趋于减弱。
图3 5 月19日14时～17 时回波顶高
5 月19日14时～17时日通过回波顶高显示， 14时南胜镇回波顶高达到9-11km，15时达到11-12km，16时回波顶高达到12-14km，17时对流云团强度减弱，回波顶高下降至9-11KM。南胜强降水趋于减弱。
总体而言，南胜冰雹现象14时开始产生强对流现象，15时不断加强，16时液态含水量及回波顶高均达到可产冰雹现象，16时20分产生冰雹，17时刻对流云团消亡，强降水过程趋于减弱结束。 3.2.4 风廓线雷达资料分析
本次个例短时强对流时段集中在 14 时～17时（北京时，下同），本文选取当日19 日0 时～24时的风廓线资料进行分析，横轴为时间单位（世界时），纵轴为高度单位（m），如图4所示。
图4 水平风速风向、垂直速度随时间高度分布
从图4中可以发现在00 时～23 时中，07～10时刻存在明显的垂直上升运动，3000 米（700hPa，下同）以上为的西南转西北气流，风速小于20m/s ，未出现大风。在07 时～10 时1500 米（850hPa，下同）～3000 米西南风转西北风，说明中低层浅
槽东移。
在14 时～15 时分时段1500 米～3000 米，随着时间的推进，南风的分量逐渐增强，风随高度的顺转越来越明显，说明在低层暖平流加强。但低层南风未加强，13 时至16时时间段内风速变化不大。13时～17时500米在此期间有一明显的从南风-东风-北风的过程，说明有一小尺度热低压从南侧经过。
总体而言，此阶段西南急流未明显增强，中层有短波槽影响，低层小尺度气旋过境，垂直上升运动在强冰雹现象时间段不明显，与本站无明显对流，无强降水及冰雹现象相符。
4 研究结论
以上分析得出，此次冰雹过程属于单对流云团冰雹过程，无系统性天气过程影响，南胜镇距离本站距离较远，本站风廓线风向、风速及垂直上升运动对于局地强对流冰雹过程指示意义不大，分散性强对流冰雹过程中，风廓线雷达风向、风速数据对于冰雹指导预报的预报预测功能较弱。
参 考 文 献
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[5] 杨引明, 陶祖钰.上海LAP-3000 边界层风廓线雷达在强对流天气预
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