- DOI:
10.13738/j.cnki.acc.qklw60536
- 专辑:
科学Ⅰ辑;信息科技
- 专题:
信息、科学;综合科技
- 分类号:
G90;N92
摘要:为探究不同波段雷达在屏边县强对流天气监测预警中的本地化应用价值,以2025年10月5日17时屏边县一次降雹过程为研究对象,基于常规气象观测、EC细网格数据及三部多普勒天气雷达数据,系统揭示该过程的成因机制与雷达回波特征。得出结论(1)低纬高原地区在台风外围环流影响下,局地强对流天气具有突发性强、发展迅速的特点;秋季西行台风通过远距离输送水汽和不稳定能量,也能引发冰雹天气。(2)文山雷达在低空探测方面优于红河和屏边雷达,红河雷达在双偏振产品上优于文山和屏边雷达,屏边雷达在时间和空间分辨率上优于红河和文山雷达,故需要根据不同需求来应用不同雷达,进一步加强屏边在短时临近监测预警和人工影响天气指挥作用能力。
关键词:X波段雷达;回波特征;物理量诊断
1天气背景
1.1冰雹实况特征及灾情分析
2025年10月5日,云南省红河州屏边县出现了一次以雷电、冰雹为主的强对流天气过程。此次过程主要受2025年第21号台风“麦德姆”低压外围云系影响。台风“麦德姆”5日在广东至海南沿海登陆,随后其低压环流向西北方移动,影响云南东南部(图1)。受其外围云系影响,屏边县5日午后将出现短时强降水、雷暴大风等强对流天气。5日午后,对流活动在屏边县境内发展,县气象台于15时55分发布雷电黄色预警信号。随着对流进一步发展加强,县气象台于17时05分跟进发布冰雹橙色预警信号,提示未来6小时内新华、湾塘等乡镇可能出现冰雹天气。随后,屏边县新华乡小三家等地出现降雹。本次过程反映了低纬高原地区在台风外围环流影响下,局地强对流天气具有突发性强、发展迅速的特点。与云南冰雹多发生于春夏季、且常与南支槽等系统相关的认识有所不同[1],表明了秋季西行台风通过远距离输送水汽和不稳定能量,也能引发冰雹天气。

图1 500hPa高度场和海平面气压(a)4日08时;(b)4日20时;(c)5日08时;(d)5日20时
2环流背景即主要影响系统
2.1大尺度环流配置
10月5日08时,500hPa环流场上,西太平洋副热带高压(副高)位于云南西南边缘,其外围气流与台风“麦德姆”的环流形成协同效应。这样的配置,加强了台风外围的云系发展,进而建立了一条从南海指向云南东南部的稳定水汽和能量输送带。台风虽然未直接作用于云南,但其抽吸作用显著增强了这条输送带的强度,为强对流发生发展提供充足的水汽条件和热力条件。这种由台风远程输送水汽的机制,是本次过程区别于本地热力作用主导型对流的重要大尺度背景。
2.2关键影响系统分析
台风登陆减弱后,其外围低压环流与副高边缘气流在滇东南形成明显的气压梯度。地面及低层风场分析图清晰显示,在屏边县一带存在明显的气流辐合线。该辐合线为对流的初始触发提供了抬升条件,加快对流云团生成。这与云南一些强对流研究中指出的“地面辐合线”触发作用原理相似[2]。
3水汽与动力条件诊断分析
3.1水汽条件
来自南海的水汽在台风引导下向云南东南部输送,红河州南部水汽条件较好。屏边县区域的整层水汽含量在5日达到50mm以上,相对湿度也达到90%以上。
从水汽通量图中可以看出,在红河州南部有一条水汽输送带,为此次屏边县冰雹过程输送水汽。同时,位于金平---屏边一线,水汽输送随时间逐渐减弱,并在这一带形成水汽辐合区,也就是本次过程的冰雹发生区。
3.2动力条件
有利的动力条件将水汽和不稳定能量转化为强烈的垂直运动。如图2所示,冰雹发生前(图2b),滇南边缘地区积累了较高的对流有效位能(CAPE),反映大气层结的不稳定性,为强雷暴和冰雹云的发展储备了充足能量。由图2c到图2d分析可以看出,10月5日08时到20时,跟随台风移动轨迹可看出,对流有效位能高值区逐渐向红河州南部移动,冰雹发生时间正处于这一时段。

图2对流有效位能(单位:j/kg)(a)4日08时;(b)4日20时;(c)5日08时;(d)5日20时
4雷达回波特征
4.1红河雷达回波演变过程
10月5日16:31,屏边县北部新华、和平和中部白河、湾塘出现对流回波,并向西移动。回波有多个弱中心,在雷达图上呈现黄色,中心强度30-45dBZ。5日16:48,回波继续发展成西北-东南走向的带状回波,回波带中存在多个强回波中心,中心强度在雷达图上呈现红色,超过55dBZ。5日16:59,北部回波中心快速增强接近60dBZ,位置维持在新华,该区域存在强烈的上升气流和水汽凝结过程。5日17:11,北部回波中心达到最强并缓慢向西移动,超过60dBZ,中心出现雷暴、冰雹等强对流天气。持续数分钟后回波强度逐渐减弱,至17时28分移出屏边县。
10月5日16:31,从红河雷达VIL产品057上看,屏边县北部和东部的回波有3kg/m2的垂直液态水含量,数值不高。5日16:48,随着回波加强成为带状回波,中心垂直液态水含量超过15kg/m2。5日16:59,回波中心加强,垂直上升运动加强,VIL跃升明显,垂直液态水含量超过30kg/m2。5日17:11,VIL继续上升超过35kg/m2,强回波中心缓慢移出屏边县,随后逐渐减弱消散。
5不同雷达应用分析
5.1剖面特征分析
在相近时间的垂直剖面上,红河和文山雷达的剖面相近,都可以明显看到回波倾斜的垂直结构,强对流中心大约在6-7km高度,对流发展旺盛,回波顶到达15km左右。屏边雷达剖面由于雷达距离回波近,仰角造成的回波顶盲区,但是屏边雷达的回波中心结构更为清晰,且有界弱回波区更加明显,分辨率较高。红河雷达和屏边雷达在低空探测方面均较文山雷达偏弱,文山雷达的底部从4km左右开始,低空回波结构更清晰,红河雷达和屏边雷达底部从5km左右开始,主要原因是文山雷达在1.7km左右海拔高度,红河和屏边雷达在2.3km左右海拔高度,故分析低空回波结构文山雷达更具优势。
5.2雷达产品分析
从不同雷达的产品分析,屏边雷达由于离回波近,衰减弱,在组合反射率和VIL产品上均优于红河文山雷达,CR产品中心结构更为清晰,尤其在南部相对较弱回波处更为明显,红河和文山雷达南部回波有模糊,而屏边雷达南部回波结构更加明显,VIL产品三部雷达差别不大,但也是屏边雷达结构更清晰。从体扫时间上看,红河雷达和文山雷达体扫完成一次大约在6分钟,而屏边雷达则是2分钟,在时间精度方面屏边雷达更优,有利于短时临近监测预警和人工影响天气指挥工作。
6讨论
(1)低纬高原地区在台风外围环流影响下,局地强对流天气具有突发性强、发展迅速的特点;秋季西行台风通过远距离输送水汽和不稳定能量,也能在屏边县引发强对流冰雹天气。
(2)文山雷达在低空探测方面优于红河和屏边雷达,红河雷达在双偏振产品上优于文山和屏边雷达,屏边雷达在时间和空间分辨率上优于红河和文山雷达,故需要根据不同需求来应用不同雷达产品,进一步加强屏边在短时临近监测预警和人工影响天气指挥作用能力。
参考文献
[1]杨家康,杞明辉. 云南省冰雹的时空分布特征[J]. 气象科技,2005, 33: 40-44.
[2]徐八林,等. “3·23”云南省景谷县冰雹灾害天气原因分析[J]. 灾害学,2019, 34(2): 133-139.
作者简介:代石春(1981.11),男,汉,云南屏边,大学本科,工程师,研究方向:气象服务与应用气象。
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