基于雷达资料对西南涡影响下汉中盆地强降水的个例分析

发布时间：2020-06-08 11:51

【摘要】：汉中盆地是沿东北路移动的西南涡影响下的主要降水区,该区域地形复杂,海拔高度差大,降水分布极不均匀,短时强降水天气常造成盆地城市内涝、山体滑坡等暴雨灾害。受东北路西南涡影响,发生于2015年6月28-29日的强降水过程,最大小时降水量为70.9mm/h,并引发佛坪、洋县、镇巴等七个县区出现了不同程度的灾情。据市民政局统计,降水过程造成4人死亡,10人失踪,直接经济损失高达6.83亿元。文章利用NECP1°×1°再分析资料、多普勒雷达资料、Micaps降水资料和FY-2G卫星TBB亮温资料对此次西南涡影响下汉中盆地强降水天气的环流形势、降水落区、强降水中心的移动和西南涡的中尺度结构特征进行研究。其次,在汉中盆地产生强灾害性的中小尺度降水系统通常时间尺度约为5-30分钟,其降水集中、雨强较大。现有短时强降水的阈值通常取1小时降水量20mm,该阈值不能反映出自动站分钟级观测记录下的短时强降水量级,也不能反映汉中盆地灾害性天气的降水时间特征。因此,提出时间尺度为分钟级极短时强降水阈值概念,并针对本次短时强降水过程,基于雷达6分钟的扫描,利用分钟降水量资料研究并划分了汉中盆地6分钟极短时强降水的阈值,提出了中小尺度系统降水大小的判定标准。最后,为有效地进行汉中盆地中小尺度系统降水预报,利用雷达资料和分钟降水量建立雷达反射率因子-降水量数据对,探究雷达反射率和分钟级降水量的时间关系,并建立本地化Z-R关系,为充分利用雷达回波进行中小尺度系统降水预报提供参考依据。本文所得主要结论如下:(1)通过对汉中盆地此次强降水过程环流形势的分析,发现本次强降水是在850hPa西南涡影响下,受到700hPa低空急流以及高空辐散共同作用,产生于东北路西南涡移动方向左前侧的强降水过程。通过对强降水中心的移动路径的研究表明,强降水中心沿西南-东北走向移动,与西南涡的移动方向一致。汉中雷达站对此强降水过程完成了跟踪和监测,通过对雷达回波特征的分析,降水发生前为稳定层状云降水回波;降水发生时,逐渐发展为伴随有强回波中心的混合云降水回波。速度场上,有逆风区或中气旋生成。强降水中心的移动与强回波中心的移动一致;降水后期回波再次减弱为层状云回波。雷达回波“层状云回波-混合云回波-层状云回波”的演变过程,是西南涡变化特征在雷达回波上的反映。(2)通过对佛坪和镇巴两个强降水中心降水阶段雷达回波特征的分析,表明由西南涡引发的MCC中β中尺度系统是造成强降水过程的直接原因,镶嵌有超级单体风暴的带状多单体结构是其具体表现形式。影响两个地区的超级单体中心强度维持在53dBZ以上,并伴随有深厚的中气旋结构,其中镇巴存在一个带状逆风区。降水强弱直接受到超级单体结构的影响。(3)通过对强降水中心城固和洋县分钟降水量的分析,其降水时间均集中在10-40分钟左右,为极短时强降水过程,但目前缺乏从分钟降水判断极短时强降水大小的依据。本文利用全市所以测站分钟降水量资料,与雷达的6分钟扫描相对应,划分了6分钟降水的阈值,并进行了检验。文中以各降水量级出现的频次占总有效降水量次数的概率为依据,按照其累积出现概率占总有效降水量次数的95%、97.5%和99%时的降水量临界值定义为极短时强降水的阈值。其中1.3-2.0mm/6min为一般强降水、2.1-3.0mm/6min为极短时强降水、≥3.1mm/6min为极短时超强降水。以各测站出现极短时强降水的分钟级降水量时次为起始时间,并与其后9个时次降水量累加得到1小时降水量,与短时强降水量级对比后表明极短时强降水量级阈值合理。(4)雷达反射率因子是反映强降水量级的重要信息,选用城固和洋县站周边一定范围内平均反射率因子强度,分析了反射率因子与对应测站6分钟降水的时间关系。通过分析不同仰角反射率因子与测站6分钟降水量的关系,发现相较于雷达强反射率因子,强降水量与70分钟前低仰角(0.5°和1.5°)的强反射率因子的变化规律有良好的对应关系,说明强降水滞后于强反射率因子70分钟后产生。(5)通过对强降水中心反射率因子-降水量数据对,利用线性回归最小二乘法拟合函数建立本地化Z-R关系Z(28)5051.R~(2.164)用以估测分钟降水量,将其计算得到的分钟降水量估测值与实际值进行检验后表明,该拟合公式能准确的反演降水量值。这为当地利用雷达回波预测降水量大小提供了可靠的依据,减小强降水过程产生强灾害性的可能。
【图文】：

示意图,地形,时间分辨率,示意图

汉中盆地地形示意图

位势高度,单位,水平风场,实线

8 日 08 时 850hPa 位势高度（实线，单位:dagpm）、水平风9 日 08 时 24h 降水量分布（单位:mm，图中阴影区域）（大于 1500m 的区域）
【学位授予单位】：成都信息工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：P458.121

【参考文献】