利用雷达回波指挥防雹作业提高防雹效果研究

【doc】利用雷达回波指挥防雹作业提高防雹效果的研究

利用雷达回波指挥防雹作业提高防雹效果
的研究利用雷达回波指挥防雹作业

提高防雹效果的研究

包松林
(内蒙古气象科学研究所)
天气雷达是对强对流天气进行监测的有力工具.它所提供的回波信息,在防雹工作中的作用越来越重要.本文利用呼和浩特地区1979,1988年的雷达回波资料和呼市防雹办公室所属各炮点的作业观测资料,对呼市地区出现的雹云天气进行了分

析.在对雹云的移向,移速,移动路径,形状,高度,强度等特征进行综合统计之后, 找出了一些较有规律的特征.我们将这些特征作为判别雹云回波的依据,并在近几 年的防雹作业中应用,取得了较好的效果. 通过对资料的分析,我们认为造成呼市冰

呼市地处大青山,蛮汉山形成的三面环山的半圆形盆地中.拔海高度约1000
米.属半干旱地区.影响呼市的雹云大多形成在大青山北侧29O一6O.的扇形区域内.

其中以西北方向290,10.居多.该区域为丘陵山区,植被稀少,土地裸露,Et照充足.

由于山谷受Et射增温的差异较大,易产生
局地热对流,形成对流回波.国内外大量研
究成果表明,地形复杂的山区,丘陵地区,常因地表受热不匀,引起热力不稳定,并有利于不稳定能量的聚积.一些特殊地形,如三面环山的马蹄形地形,对气流有明显的辐合作用,容易引起中尺度扰动发生和发展,并能对雨云起组织汇集作用,使对流云 向辐合区汇集聚并,演变成更强烈的强对流天气.呼市西北方向是大青山脉的浅山

区,并有多处狭谷隘口.有利的地形条件,为回波越山提供了理想通道.因此,西北方向29O一10.的山后地区是产生影响呼市地区的雹云的主要多发区,也是该地区多

雹的重要原因.

2雹云雷达回波特征及移动路径

2.1回波特征
PPI上的回波特征:
根据回波资料统计分析,1O年间共出现124次降雹过程,年平均12.4次.其中57次有雷达回波资料(缺1980,1981年),雹云在PP]上多呈带状,块状(零散单体或复合单体),其中45‰是带状回波.55是块状回波.移向8O,16O.的占7O,其
它方向占3O0/0.回波的移速大部分在25—60km//J~时,少部分移动很慢.雹云回波强

度一般大于40db,最强达65db.资料中也出现过降雹回波的典型特征,如指状回波, "V"型回波,"人"字型回波等. 飑线,冷锋等天气系统.

b.回波水平尺度一般大于50km,由多个对流单体组成.前缘轮廓清晰,排列平直.衰减后可以看到回波带中有若干强反

30内蒙古气象1996年第3期
射核组成的短带(块).

c.回波持续时间较长,移速较慢,大多数在25—40km左右.在移动过程中回波不断出现,合并现象.出现降雹后,回波主体减弱不明显,往往出现多次降雹过程.因此,造成受灾面积较大.

d.回波移至大青山区时,由于地形起伏常引起低层中尺度层结不稳定,从而进一 步促进回波带中对流迅猛发展.越山后,易产生降雹过程.

块状回波特点:
'a.在沿山丘陵地带,当地面较潮湿时,由于日照增温差异较大,容易形成局地性热对流云体的块状回波.

b.块状回波初生阶段体积较小,易受高空风影响,移速较快.在移至大青山区时,由于得到山地热对流条件的补充,使回波迅速增强,发展和聚并,形成较强的块状回波,水平尺度增大,演变剧烈,有时也可形成超级单体.

c.回波持续时间较短,时间性较强,大多在午后太阳热力作用较强时产生.回波水平尺度大多在10--30km左右,个别超级单体可达40—50km.

d.块状回波有的仅由一个回波单体组成(零散单体),虽然发展较强,但出现降雹后,会迅速减弱,且局地性较强.若是由几个回波单体组成(复合单体),则由于回

波内的新老单体交替发展演变,持续时间可以较长,且降雹后仍能维持一段时间,造 成的灾害也较重.

RHI上雹云回波特征:
a.回波顶高度一般大于9km,衰减20db后其强中_心高度仍维持在7.5km以上b.两块对流回波出现合并时,强度,高度发展增长迅速,在其强中心处,易出现

降雹.

c.降雹回波在RHI上的水平宽度>20km以上,衰减20db后,其强中心水平宽度仍大于15km.

d.降雹回波在RHI上的形状,多呈砧状,下小上大的花椰菜状,两头小中间大

的纺锤状等.

2.2影响呼市地区的雹云移动路径影响呼市地区的雹云移动路径,大致分三路:东路,东南路和西南路.如图1所示.

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28.

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1畔币地区雹五侈动路径

沿山几个炮点的资料表明,罗家营,保合少,攸攸板,黄合少降雹次数较多,而桃 花,八拜,西把栅,太平庄等炮点的降雹次数相对较少.可见,东路,东南路降雹次数 较多,是主要的雹云移动路径.

有一定的难度.国内许多省和地区大多以RHI上回波的顶高,强中心高度,回波强度等作为识别雹云的主要判据.我们对本地区的雷达回波资料分析后认为,除以上三项参数以外,应将回波在RHI上的水平宽度这一指标,作为识别雹云与雷雨云的参数.因为,雷雨云在RHI上的回波顶高度有时也可达10km以上,水平宽度>

1996年第3期内蒙古气象31
20km,强中心高度在衰减20db后,也可维持在7.5km左右,但其水平宽度在衰减后明显减弱,<10kin或更小,呈窄细条状.表明云中上升气流较弱,具备的降雹条件不足,尤其出现降水后,其回波高度,强度迅速减弱,回波体消散.而雹云回波在衰减 20db后,高度,强度下降较少,回波仍结实明亮,尤其是经衰减后的强中心水平宽度

仍>15km以上.表明云体内有大范围上升气流,垂直发展旺盛,有利于雹云的发展.因此,可将经衰减后的强对流回波的强中心水平宽度作为识别雹云与雷雨云的判

据.

随着高炮人工防雹工作的发展,冰雹天气的预报显得越来越重要.如何提高预报的准确率,提高防雹减灾的能力,是从事人工防雹研究和作业的科技人员所注意的问题.预报冰雹天气的方法多种多样,但用雷达回波进行超短时预报,却是一种更直观,方便和有效的手段.在雷达的探测范围内,观测人员应对本地区的地形条件,特点,气候状况,季节变化及雷达的参数变化,性能有所了解,结合本地雹云特征制定相应的判别指标.根据当地气象台的天气形势预报,并通过卫星云图了解大尺度云系变化状况.当有云系移入雷达探测范围内时,及时跟踪监测,根据回波发展趋势,

提前做出判断.一旦发现雹云回波时,及时 将回波的强中心位置,移向,移速,强度等

高炮控制区的受灾面积明显减少,而炮弹消耗却大大降低.1990年以前,呼市地区每年的耗弹量大约为1万发左右,而1991年以后,由于用雷达统一指挥防雹作业,年耗弹量降为6千发左右,以每发炮弹价格为38元计算,仅这一项每年大约就节约15万元.用雷达回波预报雹云天气和指挥防雹作业,其经济效益和社会效益是显而易见的.

参考文献
1雷雨顺等.冰雹概论.科学出版社.1978
2杨国祥.中小尺度天气学.气象出版社.19833王文辉等.内蒙古气候.气象出版社.1990 《气象科研与预报中的多元分析方法》作者:施能定价:11.60元

本书较详细地叙述了多元统计分析的基本理论及其在气象科技及预报中的应用.

内容包括概率基本原理,统计检
验,选择最大信息的预报因子,回归分析,三分类预报,主成分分析,气象场的自然正交展开,扩展的自然正交展开,向
量场的自然正交展开,复自然正交展开,气象场的奇异值分解(SVD),判别分析,聚类分析等.各种方法都附有原始数
据资料以及详尽的计算步骤和结果.书中还附有微机用的多元统计分析程序(FORTRAN语言).

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