1左权县气象局 山西晋中 032600；2和顺县气象局 山西晋中 032700；3昔阳县气象局 山西昔阳 045300
摘要：本文首先简要探讨了风廓线雷达探测原理，接着介绍了雷达风廓线的应用方法，最后重点分析了雷达风廓线在山西暴雨预报的应用实例。
关键词：雷达风廓线；强降水；预报； 应用
引言
风廓线雷达是一种新型的高空大气探测系统，晴空天气是其的主要探测对象，可以及时提供实时的大气三维风场信息。风廓线雷达探测主要是无人值守的遥感方式，不仅可以观测多种数据，同时还有高时间分辨率和空间分辨率的特征。这种探测优势和自身的资料特点为数值预报模式带来了很大的方便，同时在提升精细化天气预报质量方面的效果较为明显。借助于风廓线雷达可以有效弥补探空资料在时空密度上的不足，尤其是在时间上的局限性方面，对于揭示天气系统结构及其演变过程具有极其重要的价值。利用风廓线雷达探测资料以及产品对中小尺度天气系统进行监测和分析，可以加强预报人员对中小尺度的理解和认识，进而提升天气预报水平。基于此，本文重点分析雷达风廓线在强降水天气预报中的应用。
1、风廓线雷达探测原理
实际上，大气中的折射率极不均匀，会使电磁波发生散射，引起电磁波散射主要有两种类型：其一是有序的折射率空间分布变化引起的散射，例如折射率空间分布周期性的变化会使相同波长的电磁波出现强散射的Bragg散射，在水平层状结构上较大梯度折射率对电磁波的反射，即Fresnal散射；其二是由于大气中的湍流活动引起折射率发生变化而出现的散射，也即是湍流散射。不管是散射层的运动，还是湍流块的运动，都会使返回电磁波信号的多普勒频移，借助于多普勒技术可以很容易获得相对于雷达的径向速度。通过对多射向的速度进行测量，在假定某些条件一定的情况下，可以将回波信号所在高度上的方向、风速以及垂直运动很容易的估测出来，这种类型的多普勒雷达被人们称之为风廓线雷达。
2、雷达风廓线的应用方法简介
2.1风廓线雷达资料在强降水预报中的应用方法
通常情况下，携带大量水汽的东南风在局部强降水天气预报中具有十分重要的意义，借助于雷达风廓线可以详细细致的刻画出强降雨的天气形势，所以可以对汛期内局部典型地区强降雨天气过程的东南风气流进行普查，之后使用科学合理的方法逐一查看东南风气流的波动特点，并结合东南风波动特点设计客观定量指标。找出近些年中的典型天气个例，根据新型高探测资料，认真分析东南风气流在局部地区强降水天气中的作用，可以进一步加深预报人员对局部强降水天气过程中的中小尺度天气系统的认识，通过分析在东南风背景条件下，局部强降水天气是否受到地形的影响。
2.2风廓线资料与其他资料的应用结合
通过对典型东南气流产生的强降水天气个例进行分析，可以加深人们对不同类型东南风波动的认识程度，之后结合东南风波动的特点，利用科学合理的方法设计出定量预报指标。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆借助于其他新型的探测资料，分析局部强降水天气过程中温度、气压以及湿度之间的关系，可以反映出强降水天气出现时中小尺度天气系统的特点，通过探讨东南风气流在水汽输送以及动力抬升方面的作用，同时根据地形条件，分析在东南风形势一定的条件下，降水落区是否受到地形的影响。结合单站雷电风廓线资料可以通过多种方法计算出风暴螺旋度，并找出最佳的方案，分析每次强降水天气出现过程中的风暴螺旋度变化特点。
3、雷达风廓线在山西暴雨预报的应用实例
通过分析出现在山西省2005年8月16日的大暴雨天气形势，在500hPa天气图中欧亚大陆呈现出“两槽一脊”型，在蒙古国中西部地区有深厚的冷低槽。中纬度有明显东高西低现象，副热带高压呈现经向分布，在河套东部黄河沿岸分布有5880gpm线，此时的山西省在副热带高压后部的高温高湿气团内。700hPa天气图中，河套西部有一支浅槽不断向东移动，而在850hPa河套东部地区则存在一条NE-SW的冷式切变线。15日14:00，中纬度冷锋快速过境，山西大部分地区出现了强降雨天气，该冷锋的移动速度较快，分裂成了部分冷空气不断向南扩散；到了20:00，850hPa西北风高达12m/s，冷锋过境后与850hPa切变线因受到副热带高压以及太行山的阻挡呈现出准静止状态，在16日凌晨，850hPa的切变线转变为低涡，冷暖空气交汇推动了强降水天气的出现。
结合8月16日垂直风廓线，有两支急流出现在地面到中低层位置处，有一支10~14m/s的偏南风急流出现在2500~3200m处，另一支10~16m/s的东北风急流出现在300~1200m处，东北风急流主要是15日冷锋过境后的冷空气。02:01偏南风急流不断下移，范围在1800~3200m之间，04:59东南急流在800m左右。在01:10~06:02这段时间内，在500~1200m高空处有一条风向由NE转变为SE的切变层。东南急流中有大量的暖湿空气，在上升的过程中，有大量的不稳定能量释放。在强降水天气过程中，偏北气流主要控制300m以下的区域，05:00~08:00受到太行山的阻挡，地面冷锋处于准静止状态，而在地面锋线的上空则分布有偏南气流，暖空气沿着锋后的冷空气不断向上爬升，此时的地面冷锋后部出现有强降水天气。从08:00开始，100~900m范围内再次有东北急流出现，此时的切变层则位于500~1200m高空处，低层处的强大冷空气南下的过程中使得暖湿气流不断向上抬升，增加了辐合上升运动。太原一带有中尺度辐合线出现，冷空气进一步触发了不稳定能量的释放，为强对流天气的出现提供了有利条件。在垂直风廓线上，强降水天气出现时的暖湿气流呈现U型不断向下扩展和被冷空气抬升，切变层也在扩展和抬升，与静止锋的摆动较为一致，强降水天气主要出现在U型的底部区域内。随着时间的推移，到了12:00后，偏北急流抬升到900m高度处，位于1200~1500m高空处的偏南和偏北风切变层不断减弱。到了17日凌晨，有冷平流出现在200hPa高空处，此时山西省的强降水天气基本结束。整个降水过程中暖湿气流呈U型向下扩展和被冷空气抬升，强降水发生在U型的底部区域。与偏南风急流对应的偏南风向下扩展达到800 m左右的指标，可提前1个小时预报这次暴雨过程。
结论：
随着全球气候变暖现象不断加剧，各种气象灾害出现的频率逐年增加。局部强降水天气主要受到中小尺度天气系统的影响，而由于受到常规监测网分辨率的限制，在很大程度上增加了强降水天气预报和监测的难度，通过高时空分辨率的新型探测资料使得局部强降水天气的短时临近预报水平得到了提升。本文通过分析风廓线在强降水预报中的应用，对提升短时临近预报预警水平方面有着重要意义。
参考文献：
[1]李妙英,杨璐,周志敏,等.风廓线雷达资料在降水数值预报中的应用探讨[J].程度信息工程学院学报,2013,28(3).
[2]许敏,张瑜,张绍恢.风廓线雷达资料在冀中一次强降水天气预报中的应用[J].干旱气象,2016,34(5):898-905.
论文作者:焦磊1,孙建文2,翟国芳3
论文发表刊物:《防护工程》2017年第16期
论文发表时间:2017/10/23
标签：天气论文; 强降水论文; 东南风论文; 急流论文; 切变论文; 冷锋论文; 冷空气论文; 《防护工程》2017年第16期论文;