1、单多普勒天气雷达在热带气旋造成的暴雨分布预报中的应用16 广东气象文章编号:10076190(2004)01 001602单多普勒天气雷达在热带气旋造成的暴雨分布预报中的应用黄晓梅陈理森(湛江市气象局,广东湛江 524001)胡胜(广州市气象台,广州 510060)摘要利用湛江 714 一 SD 型单多普勒天气雷达对“ 米克拉“ 热带风暴登陆时的观测资料和地面站雨量资料,分析了地面降水分布与雷达强回波的各项特征之间的关系,表明在热带气旋登陆过程中,关注降水的分布不均匀性有着重要的意义.关键词多普勒天气雷达热带气旋降水分布中图分类号:TN959.4P457.8 文献标识码:B热带气旋在登陆过程中
2、,其云系引起的大暴雨,特大暴雨分布是暴雨分析预报的难点之一.这种降水具有突发性,强度大的特点,其间往往伴随有中尺度天气系统,造成灾害严重.多普勒天气雷达能够及时,连续的捕捉此类特征.通过对它们的研究,不仅可以揭示热带气旋暴雨过程的中尺度特征,而且为台风暴雨的临近预报提供了依据.2002 年 9 月 28 日在廉江到遂溪之间沿海地区登陆的热带风暴“米克拉“给粤西带来明显的降水,但是由于其降水分布的不均匀性,造成的灾害也有着明显的差别.本文利用湛江 714SD 多普勒天气雷达产品资料重点对这次过程的强带状回波的发展,消亡以及相应的移动速度和方向进行分析.1 热带风暴“米克拉 “登陆路径和降水分布2
3、002 年 9 月 23 日 14 时,“米克拉“ 热带低压生成,其中心位于 14.7N,112.3E.随后缓慢向偏西北方向移动,25 日 05 时加强为热带风暴,于 18 时30 分在海南省三亚市登陆,登陆之后继续向西北偏北方向移动,于 27 日 14 时 30 分在广西钦州港再次登陆,之后又回到北部湾北部海面,减弱为热带低压,于 28 日 07 时 50 分在廉江到遂溪之间沿海地区第三次登陆,登陆时中心最大风速 14m/s,中心最低气压 1004hPa.路径如图 1.广西,r 一广着:“0220MEKKHA【且,/ll0/厂一 /12i-/带气旋路径图 LT)0220MEKIfALAf9.
4、0202PM1图 1 热带风暴“米克拉“ 路径“米克拉“ 给广东省带来了普遍的降水,从 9月 24 日 08 时9 月 30 日 08 时的过程降水量有 25站达到了 100mm,有 6 站超过了 200mm,其中阳春最大,为 317.0mm.可以看到,即使在受热带风暴严重影响的粤西,降水分布也具有明显的不均匀性.2 雷达资料分析湛江雷达站位于 21.11N,110.24E,海拔 9Om.该雷达除了具有常规天气雷达的全部功能之外,还能提供大气风场的信息,采用 S 波段,使得电磁波在强降水中传播衰减较小.由于雷达一般用来对短时强降水进行监测和预警,且该热带风暴登陆广东的时间为 28 日 07 时
5、 50 分,因此,我们选用黄晓梅等:单多普勒天气雷达在热带气旋造成的暴雨分布预报中的应用 17了 2713,2813 的雷达资料进行分析.2.1 雷达反射率强度因子分析由于热带风暴登陆湛江地区时已经减弱为热带低压,但是该低压的外围螺旋云系依然清晰可见,对应为强带状回波,图 2 是低仰角 PPI 图,回波主体由西向东扩展,强带状回波围绕低压中心作气旋式旋转.反映在雷达回波图上,最大回波强度约 50dBz,回波较为疏散,回波顶高相对较低(约lOkm)_-5?05tO152025s_045图 2 低仰角 PPI 图另外从强带状回波的移动路径可知,影响湛江市的强降水时间为 28 日 07 时到 29
6、日 01 时,这与地面人工和自动站观测的结果一致.2.2 雨强(I)和垂直积分液态含水量(VIL)分析利用 zI 关系可以获取雨强资料 ,本雷达采用的 zI 公式为:Z=200I,该经验值对本地的对流性降水较为适用.分析雨强图(图 3)可知,最大的雨强区域对应于带状强回波,其值约为45mm/h,带状强回波区域以外的雨强值约为10mrn/h,这反映出小于 30dBz 的反射率强度因子对降水强度的贡献不明显,也表明降水的分布为不均匀.分h一一一一瑟0115101520253035q050100150200250图 327 日 23 时 48 分,28 日 02 时 53 分雨强图垂直积分液态含水量
7、(VIL)反映了垂直立柱体内液态水的含量,定义是取单位截面的垂直立柱,将其中包含的液态水的含量(单位是 kg)除以立柱的截面积(单位是 m2).在雷达计算程序中,以雨滴谱理论和反射率因子与液态含水量之间的经验关系为基础,将获取的天气雷达反射率因子资料按照一定计算公式转化为液态含水量值.VIL 值的大小主要依赖于云体内上升气流的强弱,以及潜能的大小,因此它可以有效的监测处于对流性发展初始阶段的回波模块.由图 4 可知,此次过程 VIL 的最大测量值为 45kg/m2,它表明云中的液态含水量较为充足,降水会长时间维持.实况表明,在整个回波覆盖的区域,都出现了暴雨到大暴雨.27 日 2S 时 d8
8、分 28 日 2 时 de 分kg/m*mI 一一 黼-111 焉一1S5101520253035a0d550556065图 427 日 23 时 48 分,2 时 49 分L 图3 结论(1)分析此次过程表明热带气旋登陆造成的强降水具有明显的分布不均匀性,降水落区与强带状回波(对应为台风螺旋云系)的移动,生消,发展有着重要的关系.(2)对强带状回波的识别,监测和预报需要综合运用多种雷达产品:回波的高低是云体发展的一个重要指标,回波及地是云体成熟的标志(EB,);垂直积分含水量(VIL)可以有效的检测处于对流性发展初始阶段的回波模块,可以有效的识别雷暴.(3)只有进一步的开发新的雷达产品并对目前的产品进行优化,才能充分发挥该雷达的作用.例如监测带状回波较为有效的产品弱回波区(WER)和风暴追踪(StormTrack).
