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如何“捕捉”强对流

发布时间:2022年11月17日 来源:中国气象报社

6月12日至13日,北京、河北、河南、山东、江苏、安徽多地出现冰雹、雷暴大风、短时强降水等强对流天气。通过天气雷达组网拼图可见长度约800千米左右飑线内有多个超级单体发展,且回波强度强、回波顶高度高。13日15时左右,雷达组网冰雹识别产品显示山东、河北、河南多地有冰雹出现。

龙卷、雷暴大风、冰雹、短时强降水等强对流天气突发性强且时空尺度小,利用地面气象自动站、卫星等“跟踪”难度大。此时,雷达是监测预警强对流天气最有效的手段。

通过气象雷达,可以观测到强对流天气系统底部、中部、上部的多种参数,精准“捕捉”强对流天气过程。在与强对流“较量”的过程中,预报员也总结了典型强对流天气的雷达回波特征。

以冰雹为例,冰雹表现为坚硬的球状、锥状或形状不规则的固态降水。在雷达回波图上,冰雹云个体紧密、强度特别强,一般在55dBZ以上。雷达回波上出现钩状、指状、弓状、三体散射、“V”型缺口等回波形态特征,常预示着冰雹等强对流天气可能发生。“当然,强对流雷达回波表现形式多样,仍需要技术人员配合其它多方面的产品等辅助识别。”广东省广州市气象台高级工程师张羽介绍。

在雷达回波图上,脉冲风暴、多单体强风暴、飑线和超级单体等都有可能是指示对流性大风的“危险信号”,它呈现弓形,回波强度在50dBZ以上且强度梯度较大,回波移速大于60千米每小时;从垂直方向来看,回波顶较高,3千米至7千米中层径向辐合较大,后侧入流急流明显,低层速度图上有大风核。

龙卷是一种强烈而小范围的空气涡旋,地面上龙卷直径从几米到几百米之间不等,最大可达1千米左右,是名副其实的小尺度天气系统。尽管“小而快”,但不意味着雷达拿它没办法。今年7月20日8时至12时左右,江苏省连云港市海州区和灌云县出现多次龙卷,位于连云港、宿迁、淮安和盐城的4部组网雷达,成功捕捉到这一系列龙卷过程。

当然,气象雷达也不是“万能型”选手,无法探测到地球上每一个龙卷过程和内部结构,只有稍大尺度的龙卷、靠近雷达探测范围的才能探测到其涡旋特征。而台风中伴生的龙卷,是近些年天气雷达探测的重要方向之一。研究显示,在台风东北象限,龙卷生成概率更高、更集中。台风中心右侧区域的垂直风切变较大,可为龙卷母体风暴发生提供更加有利的大气环境条件。平坦的下垫面、台风雨带中的超级单体和产生龙卷的涡旋结构,为台风龙卷的发展壮大推波助澜,助长其组织发展的能量。气象探测中心高级工程师杨金红介绍,X波段相控阵雷达因其时间和空间分辨率高,对发现捕捉尺度小、发展演变迅速的龙卷具有很大优势。

另外,对于短时强降水(又称短历时强降水) 的探测,天气雷达也是一把好手。短时强降水因其发生时间短、降水效率高的“短平快”特征,影响较大、危害性较强。在天气雷达的眼中,短时强降水回波特征表现为在某地停滞少动,往往造成大暴雨或特大暴雨;或是强回波不断经过一个地点,像火车一列列碾过,俗称“列车效应”。在垂直剖面上表现为质心低,速度图上有时会有“逆风区”出现。

福建省气象台正研级高工黄美金说,使用雷达的“火眼金睛”开展精密监测,天气预报中的“高危分子”强对流很难遁形。

(作者:张艺博 责任编辑:张明禄)