基于雷达产品的朝阳地区短时强降水短临预警指标研究

吴丹 王静岩 郭佰汇 孙莹 徐一丹

摘要 利用朝陽地区138个区域自动站逐小时观测资料，对2011—2020年发生在朝阳地区的短时强降水天气过程进行统计，得出朝阳地区短时强降水多发生在6—8月，7月出现次数最多;短时强降水具有明显的日变化特征，活跃时段为15：00～23：00，主峰值出现在17：00前后，午夜04：00为短时强降水的次峰值。结合朝阳新一代多普勒天气雷达产品对短时强降水进行分析，将雷达产品按照回波特征分为3类，分别统计得出不同雨强对应的雷达产品短临预警指标。

关键词 短临预警;短时强降水;雷达产品

中图分类号：P458 文献标识码：A 文章编号：2095–3305（2021）05–0078–02

朝阳地处辽西低山丘陵地区，境内丘陵、河流、冲积平原和山间盆地等相间分布，地形较为复杂[1]。每年的5—9月，东北冷涡系统活跃，在低层暖湿系统的配合和局地热对流的加持下，强对流天气频发。作为强对流天气重要成员的短时强降水通常定义为1 h降水量大于20 mm的降水过程，此类天气过程具有历时短、雨强大、局地性强的特点，极易引发山洪、滑坡、泥石流、城市内涝等次生灾害[2]。对2011—2020年发生在朝阳地区的短时强降水天气过程进行分析，得出短时强降水的时间分布规律，结合新一代多普勒天气雷达产品，分类归纳出雷达指标，以期提高朝阳地区短时强降水预报预警水平。

1 数据来源与研究方法

1.1 数据来源

朝阳市气象局档案室提供的2011—2020年朝阳地区138个区域自动站逐小时观测资料，以及朝阳新一代多普勒天气雷达观测产品资料。

1.2 研究方法

根据朝阳市2011—2020年138个区域自动站逐小时观测资料，筛选出短时强降水发生时段，定义朝阳境内有1个以上区域自动站1 h降水量大于20 mm为一次短时强降水事件，绘制短时强降水时间分布图，分析其月、日变化规律。利用朝阳新一代多普勒天气雷达观测资料，将雷达产品按照回波特征分为积云降水回波、层状云降水回波、积云-层状云混合降水回波3类，分别统计不同回波类型、不同雨强对应的雷达产品短临预警指标。

2 结果与分析

2.1 短时强降水时间分布特征

研究表明：朝阳地区短时强降水主要出现在6—8月，7月最多（图1）。这与朝阳地区夏季南来水汽充沛有密切关系，此时高空冷涡、高空槽等系统活动频繁，极易形成不稳定层结，出现强对流天气。通过统计得出：2011—2020年共出现747次短时强降水事件，降水日变化特征明显，短时强降水活跃时段为15：00～23：00，主峰值出现在17：00前后，午夜4时为短时强降水的次峰值（图2）。朝阳地区多低山，局地热对流对午后到夜间的强对流发生起到加持作用。

2.2 不同雨强对应的雷达产品短临预警指标

为进一步研究短时强降水过程的短临预警指标，对2011—2020年间朝阳地区的短时强降水雷达回波进行分析，将回波特征分为积云降水回波、层状云降水回波、积云-层状云混合降水回波三类，分别统计出不同雨强对应的雷达产品短临预警指标。

不同类型雷达回波出现时，雷达产品对应指标值越高，雨强越强（表1、表2、表3）。以积云降水回波为例：雨强为20～30 mm/h的短时强降水出现条件，基本反射率因子R达到45～55 dBz，组合反射率因子CR较R偏高5 dBz，垂直累积液态水含量 VIL不低于15 kg/m2，最强降水时段回波顶高ET在8～12 km范围内。当基本反射率因子R达到50～60 dBz，组合反射率因子CR达到55～65 dBz，垂直累积液态水含量 VIL高于25 kg/m2，最强降水时段回波顶高ET在11～15 km范围内时，小时雨强将超过50 mm/h。通过比较，三类降水回波中，层状云降水回波出现短时强降水时雷达产品对应指标相对较低。基本反射率因子R超过35 dBz，垂直累积液态水含量VIL不低于5 kg/m2，最强降水时段回波顶高ET平均在8 km以上即可出现20 mm/h以上的短时强降水。

3 结论

（1）朝阳地区短时强降水主要出现在6—8月，7月最多。降水日变化特征明显，短时强降水活跃时段为15：00～23：00，主峰值出现在17：00前后，此外午夜04：00为短时强降水的次峰值。

（2）不同类型雷达回波出现时，雷达产品对应指标值越高，持续的体扫越多，雨强越强。

（3）层状云降水回波出现短时强降水时雷达产品对应指标相对较低。基本反射率因子R超过35 dBz，垂直累积液态水含量 VIL不低于5 kg/m2，最强降水时段回波顶高ET平均在8 km以上，即可出现20 mm/h以上的短时强降水。

参考文献

[1] 吴丹，孙莹，于芳健，等.基于地形的辽宁省朝阳地区强对流天气易发区分布特征研究[J].甘肃农业科技， 2016（6）： 42-44.

[2] 王国荣，王令.北京地区夏季短时强降水时空分布特征[J].暴雨灾害， 2013， 32（3）： 276-279.

责任编辑：黄艳飞

Research on Short-term and Imminent Warning Index Technology of Short-time Heavy Rain in Chaoyang Area Based on Radar Products

WU Dan et al（Meteorological Bureau of Longcheng District， Chaoyang， Liaoning 122005）

Abstract Based on the hourly observation data of 138 regional automatic stations in Chaoyang area， this paper calculates the short-time heavy rain weather process from 2011 to 2020. The results show that the short-time heavy rain mostly occurs from June to August， and the frequency is the most in July. The short-time heavy rain has obvious diurnal variation characteristics， the most active time is 15：00～23：00， the main peak appears around 17 oclock， and the second peak of the short-time heavy rain is at 4 oclock at midnight. Based on the analysis of the short-time heavy rain of Chaoyang new generation doppler weather radar products， the radar products are divided into three categories according to the echo characteristics， and the short-term and imminent warning indexes of the radar products corresponding to different rain intensities are obtained.

Key words Short-term warning; Short-time heavy rain; Radar products