单多普勒雷达在人工增雨中的应用研究.pdf

· · S2一云雾降水的综合观测设备及应用 231 单多普勒雷达在人工增雨中的应用 李薇金德镇郑娇恒 崔莲 (吉林省人工影响天气办公室，长春130062) 摘要：利用吉林省多普勒雷达资料，分析了层状云降水PPI多普勒径向速度回波特征和VIL分布特 征，指出将多普勒雷达径向速度资料分析和VIL分析相结合，能够更好地指导人工影响天气作业。如对作 业天气条件、区域、时机的选择等等。 关键词：多普勒雷达 径向速度分析 垂直累积液态水含量VIL人工增雨 1 引言 目前，我国在人工影响天气工作中多使用常规天气雷达，只有少数地区使用多普勒天气雷达。随 着近年来新一代雷达布网工作的进行，多普勒雷达将逐步取代常规天气雷达，这就为多普勒雷达在人 工影响天气中的应用提供了条件。由于多普勒雷达体扫资料不仅能提供降水云系的回波强度值，而 且能提供径向速度值，加之其具有众多的二级产品，因此多普勒雷达能够为人工影响天气作业提供更 多的信息。 对于多普勒雷达资料在人工影响天气中的应用，张云峰等u1分析了人工增雨过程中雷达回波的 演变，其分析仍是集中在强度回波与其他气象资料的结合上；陈进强等[2]分析了一次层状云降水和一 次降雹过程的实测资料，讨论了径向速度资料的应用；但目前对降水系统风场、动力结构的研究、应用 仍然较少，本文利用吉林省多普勒雷达资料在这方面进行了尝试。 本文首先分析了层状云降水PPI多普勒径向速度回波特征，一方面从中寻找有利于降水发生、 发展、维持的回波特征；另一方面，分析相邻时次多普勒雷达探测的三维风场结构是否可以判断系统 发展状况，从而合理地选择人工增雨作业的时机。其次，在上述多普勒径向速度回波特征分析的基础 上，利用多普勒雷达基数据，计算并分析了多普勒雷达物理量产品——垂直累积液态水含量VIL Water，其定义为某一确定底面积上垂直柱体内的总液态水含量)[3]，进 (VerticallyIntegratedLiquid 一步确定人工增雨作业区域。由于VIL反映的是雷达探测范围内空中云水的整体分布情况，因此深 入研究降水云系VIL的分布特点，对有效利用空中水资源、防灾减灾都具有一定的意义。 2层状云降水多普勒径向速度特征 图1是2004年7月1日5：33、仰角为0．5。的径向速度回波图，图中低层风向为东南风，有较好的 水汽来源；零速度线在雷达中心两侧顺转，在距雷达站90kin以内弯向正速度区的程度明显大于弯向 负速度区的程度，这正是大尺度辐合运动与暖平流叠加的结果；风速上的辐合也很明显，可以看到，负 速度中心值已达到22．5m／s以上，而正速度中心值为15．o～18．8m／s，人流远大于出流。既有水汽 输送，又有辐合抬升机制，说明降水系统能够得以发展和维持，而系统的发展和持续阶段是进行人工 增雨作业的良好时机。 图2是2004年7月1习8：31、仰角为0．5。的径向速度回波图，图中零径向速度线在雷达中心两 侧仍呈顺转趋势，但低层风速已有所变化，负速度中心值在15．o～18．8m／s之间，而正速度中心值在 18．8～22．5m／s之间，人流小于出流，可见此时低层风速场已变成辐散。辐散运动的出现使得系统无 法进一步发展。 综上分析，此次降水过程在径向速度回波特征上表现为：低层零径向速度线呈顺转形式，这一特 征贯穿了整个降水过程的始终。在降水初期，低层为东南风，风向与风速上的辐合在低层同时存在 (图1)。正是这种低层辐合促进了降水的进～步发展与维持，而系统的发展与持续阶段是进行人工 ·232· 第十四届全国云降水物理和人工影响天气科学会议(上册) 增雨作业的良好时机。随着降水的持续，低层开始出现了风速辐散(图2)，这一特征预示着系统流场 结构已经改变，降水即将减弱。虽然这时低层仍为暖平流，但低层流场的辐散运动导致降水无法继续 加强、发展。 图1 5：33时速度回波，仰角0．5。 图2 8：31时速度回波，仰角0．5。 3层状云降水VIL分布特点 3．1 VIL计算原理和数据处理方法 VIL反映的是降水云体内某一确定底面积上垂直柱体内液态水总