北京局地暴雨的闪电及多普勒雷达分析

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1、北京局地暴雨的闪电及多普勒雷达分析蔡晓云1]宛霞2]郭虎1]1）北京市气象局气象台1000892）北京市人工影响天气办公室100089摘要：本文利用闪电和多普勒雷达资料对北京密云石城暴雨过程进行分析，探讨中小尺度局地暴雨的成因。结果表明：带电风暴沿山脉移动后闪电数量减少，雷达反射率因子增强并长时间停留，速度图中辐合辐散、气旋反气旋与暴雨的形成、维持、消散关系密切。逆风区和速度梯度大的区域附近与反射率因子较大值相对应。地形对气流路径有阻挡偏离作用。关键词：局地暴雨闪电雷达地形作用前言2003年7月26日夜间~27日凌晨北京密云与怀柔交界地区石城出现暴雨，日降雨

2、量达125mm（水文站资料）。与之相隔不远的密云气象站仅有1.7mm降水，属典型的局地暴雨(见图1b)。暴雨预报是个非常复杂的问题[1]，我国很多气象学家用多种方法探讨了地形对暴雨的增幅作用[2][3]，地形雨与气流的垂直分布[4]，水汽和不稳定能量在地面中尺度流场中的作用等[5][6]，通过分析：认为强对流不稳定天气导致局地暴雨的发生，产生的原因较复杂。有地形、热力、动力诸因素影响，但仍具有一定的时空分布特征，使用先进的闪电、多普勒雷达探测设备具有短时可预报性。1大尺度环流背景此次局地暴雨受到副热带高压影响，26日出现了小阵雨过程。27日850、700、5

3、00hPa天气图上北京附近有一槽线南伸，本市处在高空冷空气和副热带高压边缘偏南暖湿气流影响下。20：0002：00时图1a为垂直风廓线图，b石城26日08:00时~27日08:00时雨量图27.27局地暴雨闪电、雷达特征52.1闪电定位资料使用的资料主要来源于闪电探测网加密资料，应用多站闪电定位仪采用方位汇交和时差定位综合算法定位的原理，由多个单独的测站探测得到数据，再汇交到主站而形成最终的定位结果，构成较精确的雷电分布图（见图2a）。图2a2003年7月27日0—4时闪电分布图，b、c分别为27日2：18、4：39时PPI图。闪电频数的增加说明云中的电荷活

4、动加剧，对流发展加强，存在不稳定能量。2003年7月27日0~4时闪电的位置与2：18雷达反射率因子图有较好的配合，特别是密云石城附近也有闪电点出现。观察电荷分布，正电荷出现的频数远远的超过负电荷的频数，说明云中有较强的电场，云地闪电有增大正常的晴天正电场的趋向[7]。在4：00左右北京西边界外围有较多的正地闪发生，意味着将有新的风暴产生。带电风暴在山脉前释放了大量的电荷。4：39出现了大面积的降水强回波（见图2c）。因此，闪电的出现预示着强天气过程的发生。2.2暴雨的形成阶段2003年7月26日夜间22:10本市西南和东北有小块对流云回波生成，强度分别为5

5、0、55dBz（图3a），22：15速度图雷达站附近190º~240º10km处，西南方向呈现暖色离开、冷色朝向雷达中心现象，有正、负中心，是低层强辐合加中尺度弱气旋气流相结合图象（图3d）。5图37月26日22：10~7月27日1：21雷达图此后，对流逐渐发展加强，23：51强中心范围加大（图3b），速度图上210º50km处出现小范围负速度包围正速度的闭合逆风区，其间有零度线分割，东北28°75km处出现正速度包围负速度的更小范围的逆风区(图3e)。根据统计[8]它的出现预示着将要出现大~暴雨或正在下雨[9]，西南方向逆风区与对流云强中心相对应，风速值3

6、.8~-7.7m/s从正到负跨越速度梯度近10m/s，逐渐发展成一条长140km、宽30km的回波带，给房山带来32.2mm的降水（图3c）。相应速度图上逆风区面积有所增大加强（3f）。27日1：27后怀柔地区的回波进入密云，此时回波范围较小，2：18分以后强中心在石城停留，远处东北方向不断有新的对流回波补充（图4a、b），同时小块对流云沿西南气流与石城回波合并（图4c、d）。从地面到高空西南气流，抵制了石城回波向西南运动，合并给原在石城滞留的对流云补充了新的能量，使反射率增强、生命史延长、雨量增大。从3：37图中看出整体回波前沿有小范围冷、暖两种颜色风速后

7、演变成逆风区（图4h、i）。风速值图42003年7月27日石城地区雷达回波图（第2象限）-19.2~3.8m/s从负到正跨越速度梯度超过20m/s，有利于石城局地大暴雨的形成。2.3暴雨的维持阶段5这次石城局地暴雨是中小尺度天气现象，它的影响范围和维持时间有鲜明的局地性和短时性。降水集中在27日1：30~4：30分3小时内，密云县内降水分布极不均匀，密云气象站1.7mm，石城125mm，番子牌43mm，冯家峪99mm。北京夏季7月下旬较稳定的中低纬度环流使副热带高压北侧的西南暖湿气流与南下的冷空气交汇于石城地区，从而形成了持续而稳定的暴雨天气。分析认为是西南

8、气流与副高西北侧的东南气流形成暴雨的水汽输送通道，构