短时强降水预报预警指标研究

摘 要 利用鄂尔多斯市209个气象自动站2016年9月1日至2018年7月11日逐小时降水量观测资料，分析近两年全市短时强降水出现次数的日变化、月变化以及空间分布等特征；再加上对短时强降水发生时对应雷达回波资料的分析，对此类灾害性天气的预报预警指标进行深入总结，从而给应对短时强降水提供有针对性的气象服务。

关键词 短时强降水；时空分布；雷达回波；预报预警指标

引言

强对流天气是指出现短时强降水、雷雨大风、龙卷风、冰雹和飑线等现象的灾害性天气，它是气象灾害中历时短、天气剧烈、破坏性强的灾害性天气[2-4]。

短时强降水是小时降雨量≥20毫米的降水，当短时强降水天气发生时易导致山洪暴发，水库垮坝，江河横溢，房屋被冲塌，农田渍涝、甚至被淹没，交通和电路中断，尤其是大范围持续性暴雨，不仅影响工农业生产，而且可能危害人民的生命，造成严重的经济损失[5，6]。

要想对短时强降水天气进行有效应对，我们首先要做的就是预报和预警，可是上面提到过，由于此类灾害性天气的空间尺度较小，再加上目前我国气象现代化发展水平的局限性，从大尺度的天气图上基本无法捕捉到短时强降水的蛛丝马迹，所以接下来本文主要根据过去的降水实况，从时空分布和雷达回波特征方面来进行分析总结，从而寻找有效的预报预警气象服务手段，达到预报精准化、预警及时性、气象服务有针对性。

1 短时强降水发生次数时空分布

1.1 短时强降水发生次数月变化

鄂尔多斯市位于内蒙古西南部（北纬37°～41°，东经106°～112°），在副高7月份第三次北跳时进入雨季[1]，所以短时强降水天气也以在7月份出现为最多，5月份最少。10月份到次年4月份无此类天气发生的可能性（图1所示）。

1.2 短时强降水发生次数日变化

从图2可以看出：在一天中，出现短时强降水的集中时段为12时～21时，其他时间虽然也偶尔会出现，但是一般都在以午后到傍晚居多。究其原因，主要和短时强降水形成原因有关。

短时强降水是强对流天气的一种，而强对流天气产生的条件主要包括：水汽条件、層结条件和抬升力条件[7]。这类天气发生在午后主要是由于这时地面辐射增温最明显，也是一天中出最高温度的时段，当地面辐射增温显著增强时，一方面可以使得大气层上干冷、下暖湿的层结条件更容易形成；另一方面，边界层的水汽可以靠着午后的热对流迅速到达对流层，从而凝结成雨；最后，随着午后气温的升高，位于低层的暖干盖也极易在午后被打破，再加上近地面中尺度系统的触发，从而形成强对流天气。

1.3 短时强降水发生次数空间分布

从图3可以看出：在鄂尔多斯市境内，易出现短时强降水的集中区域有两个，一个位于杭锦旗东南部和鄂旗东北部；另一个则位于乌审旗的南部。下面结合鄂尔多斯市海拔地形和植被遥感图做成因分析：

天气学中指出，系统一般都是自西向东移动的，在引导气流[7]的作用下，进入我市的降水一般有两个切入点，一个是从杭锦旗西部进入，然后向东南方向移动；另一个是从鄂托克旗西南部进入，然后东北上。与降水系统的切入点相呼应，鄂尔多斯的地形作用也很明显，当系统从西北方向进入时，先进过库布其沙漠，进过沙地的大幅地面辐射增温后，大气层结更加不稳定，紧接着进入杭锦旗东南部，海拔明显增高，植被增多，气流上山被阻挡，系统加强，产生短时强降水的概率较之前明显加大；鄂旗西南部海拔较东北部低，所以同理，气流过山，系统加强。

接着来看乌审旗南部的降水：乌审旗境内下垫面为毛乌素沙地，海波北高南低，植被北多南少，当低层偏南水汽通道打通时，偏南方向的高能舌迅速北上，加上地形的抬升作用，降水进一步加强。

2 短时强降水雷达回波特征分析

对于多普勒雷达来说，基本产品只有三种：反射率因子、径向速度、谱宽[8]，但是在判断对流性天气的具体种类时，还必须结合多普勒雷达的导出产品特征，综合考虑才能做出准确的判断。

从图4可以看出：产生短时强降水的反射率因子特征有两种，一是层状或者絮状云的降水回波，从色调上来看一般呈黄色片状或块状，不超过35dBz。这种类型的回波一般是系统性的降水回波，当在同一地点持续3个体扫以上，或者产生列车效应，就可以初步判断为短时强降水；另一种产生短时强降水的回波则表现得更加强烈，图4西南面呈红色60dBz左右的回波，这类回波与雹暴回波很相似，所以分辨此类回波产生的到底是冰雹还是短时强降水，就需要借助雷达的另外三个比较关键的导出产品。如果反射率因子可达60dBz，且呈线状或已经形成超级单体风暴，这时垂直累积液态含水量可达35J/KG左右，回波顶高在12KM以下，且对应的风暴趋势图中反射率因子质心高度低于6KM、冰雹概率较低、垂直累积液态含水量没有随时间突然变高、最大反射率因子高度也没有高低突变，则判定为短时强降水。

参考文献

[1] 黄少妮，黄菲，黄健.中国雨季降水主模态季节演变的时空特征[J].中国海洋大学学报（自然科学版），2009，39（06）：1158-1164.

[2] 郑永光，周康辉，盛杰.强对流天气监测预报预警技术进展[J].应用气象学报，2015，26（06）：641-657.

[3] 俞小鼎，周小刚，王秀明.雷暴与强对流临近天气预报技术进展[J].气象学报，2012，70（03）：311-337.

[4] 刘海.强对流天气识别与预报方法研究[D].天津：天津大学，2014.

[5] 李华宏，胡娟，闵颖.云南短时强降水时空分布特征分析[J].灾害学，2017，32（03）：57-62.

[6] 段鹤，夏文梅，苏晓力.短时强降水特征统计及临近预警[J].气象，2014，40（10）：1194-1206.

[7] 朱乾根.天气学原理和方法[M].北京：气象出版社，1992：22.

[8] 俞小鼎.多普勒天气雷达原理与业务应用[M].北京：气象出版社，2006：109.

作者简介

郭艳梅（1984-），女，内蒙古鄂尔多斯市东胜区人；学历：硕士研究生，现就职单位：鄂尔多斯市气象局，研究方向：短期、短临天气预报。

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