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致灾暴雨的预报预警是气象预报中高难度的问题之一,多年来,暴雨预报的研究都试图更清楚地认识暴雨发生发展的机制,从而给出合适的预报方法,我国江淮地区河流众多、年降水量充沛,季节性显著,降水多集中于夏季,是我国洪涝灾害发生频繁的地方,每年的防汛任务都很重。因此开展致灾暴雨预警已成为当地防洪防汛和暴雨减灾工作的迫切需求。而预报预警方法和技术的开发将为防汛减灾提供技术保障。
暴雨通常是短时天气过程,较长时期的强降水往往是多个不同生命期的暴雨系统的组合,对于这类天气系统,雷达探测是重要的手段,能够给出即时的和临近的暴雨系统基本活动信息。目前国家气象局在暴雨多发地区已建设了较为密集的雷达监测网体系,如何充分将现有的雷达资料运用到暴雨预报预警中,已成为暴雨预报预警技术中的重点之一。本研究工作通过应用雷达监测产品,预测极端致灾暴雨发生的概率,给出了综合动力监测与统计分析的局地暴雨预警预测指标。
利用盐城市气象局多普勒天气雷达基数据和建湖县自动雨量计资料,对小时内降水进行过程降水强度、降水时段、回波强度、雷达体扫径向风的等级分类分析,建立对应的天气环流背景信息与局地雷达信息特征的对应关系;其次,运用2006-2008年6、7、8月中605个半小时降水资料及其3005个基数据资料,将半小时降水与前半小时雷达平均回波资料以及径向风类型等进行统计分布谱的调查与分析,进而建立了两种雷达产品释用的致灾暴雨预警指标:(1)P-Ⅲ型雷达回波强度预警指标;(2)考虑降水系统垂直动力结构的联合概率预警指标。主要结论有:
(1)强降水雷达监测信息特征:两类主导性天气尺度环流背景下,同等量级降水,雷达夜间的平均回波强度明显弱于白天;上游补充回波范围指示降水连续性质;上游长而强的回波带支持下个小时短时强降水;沿局地雷达倾斜体扫半径剖面,径向风的风向风速辐合中心的高度越低,辐合层次越厚,对应的降水级别越大;在同等降雨量级中,沿倾斜的体扫半径的局地风速强切变,通过上下动量传递和水汽混合,支持着更强的降水。
(2)以历史降水资料分析降水的季节性气候极值特征所得出的气候极值概率,为纯统计方法,是对气候状况的描述,仅能预测气候极值,极值预测能力比较低。其次根据雷达回波强度分类建立的P-Ⅲ型致灾暴雨极值预测指标,可通过雷达回波强度预测对应的致灾暴雨概率,给出雷达回波其后半小时致灾暴雨定量预警指示。该指标是降水气候特征与雷达监测即时信息的综合,建立了天气过程回波强度与降水极值的标量关系。
(3)考虑降水系统的动力结构,根据多角度雷达体扫径向风产品,建立了联合分布概率致灾暴雨预警指标,充分运用雷达多种产品包括回波强度与径向风垂直配置,即考虑回波强度对天气过程的反映以及径向风垂直配置对天气系统垂直结构的描述。综合雷达动力监测信息与降水统计特征分析,对雷达监测时段其后半小时的致灾暴雨进行定量化预警,提供了动力统计预警指标。
(4)对为实现指标的实用,还制作了预警指标方法使用界面,使致灾暴雨预测指标的使用,易于实现,更为便捷。