引言

新一代天气雷达是监测灾害性强天气(冰雹、大风、龙卷和暴洪等)的重要工具。随着新一代天气雷达在我国的布网，各地气象工作者通过对大量个例的分析和总结，归纳出了强降水^[1]、强对流(雷雨大风、冰雹、龙卷)^[2-6]等灾害性天气的多普勒雷达特征指标，为今后利用新一代天气雷达进行强天气预警提供了依据。最近，新一代天气雷达产品还被用于分析降雪过程^[7-8]。张京英等^[9]则根据新一代天气雷达风廓线资料，分析了一次暴雨过程中高低空急流强度的垂直变化，得到了高低空急流之间的相互耦合以及与降水的关系。但到目前为止，尚未发现利用多普勒雷达产品分析地面风速减小过程的个例。本文则利用新一代天气雷达产品以及浮标站等观测资料，分析了2006年8月青岛国际帆船赛期间一次赛场附近午后风速突然减小的过程，以探讨雷达产品对地面风变化的指示意义。

1 天气背景概述

好运北京—2006青岛国际帆船赛于8月18—31日在青岛的浮山湾举行，共设A、B、C三个赛场，三个赛场均有浮标站，赛场周围有自动气象站和新一代天气雷达等，赛场附近的站点布设见图 1。梯度风观测塔，位于赤岛，离海边大约3km。

2006年8月25—26日，受500hPa副热带高压边缘和中纬度西风槽的共同影响，山东大部地区出现了降水。25日08时(北京时，下同)，山东省位于500hPa副热带高压边缘，河套地区为一西风槽，地面弱倒槽位于江苏北部。降水首先出现在鲁东南和半岛地区，青岛地区位于地面弱倒槽顶部，为间隙性小阵雨。08时后，青岛地区风速逐渐增大，一般在3~8m·s^-1 左右，风向为稳定的东-东南风，帆船比赛顺利进行。13时后，赛场风迅速减小，最小风速达1m·s^-1左右，比赛被迫暂停，直到15时后，风速又逐渐增大，比赛重新开始。

2 赛场附近风变化特征 2.1 浮标站及青岛本站风的变化特征

图 2a，b分别给出了A、B、C三个赛场浮标站以及青岛本站1小时间隔的风速、风向演变情况。不难发现，03—06时，赛场及青岛本站风速最小，风向以偏北风为主。随着白天陆面升温，风速逐渐增大。09—11时，风速达最大，期间有一段风速减小的过程。13时后，三个赛场和青岛本站的风速均突然下降，14时，赛场B、C观测的风速已经在3m·s ^-1以下，直到15时后，赛场风速又逐渐增大。可以发现，三个赛场浮标站以及青岛本站的风向都非常一致，早上以偏北风为主，白天风向逐渐向东偏，由上午的东北风演变为下午的东南风。

2.2 梯度风观测塔观测的风的变化特征

为了分析风的精细变化特征，结合位于赤岛的2米高的梯度风观测资料(时间间隔为5分钟)，对风的演变进行了分析。由图 3a可以发现，梯度风资料显示的风速变化与赛场浮标站和青岛本站的风速变化较为一致，12—15时，风速突然减小，15时后风速又突然增大。但不同的是，在15时，梯度风观测到的风速只有1m·s^-1左右，比赛场观测的风速小得多，这种差异可以认为是由风的阵性和局地性造成的。另外可以发现，09—11时，赛场附近风速突升突降，风速波动较明显，与浮标站观测结果是一致的。从风向演变来看(图 3b)，在12—15时风速突变时，风向基本没什么变化，一直为偏东风。

以上对地面自动站、浮标站和梯度风观测资料的分析均表明，赛场附加风速在上午是逐渐增强的，午后赛场风速有一段突然减小、然后又逐渐恢复的过程。那么，风速的这种突然变化是由什么引起的，下面对新一代天气雷达产品进行分析。

3 新一代天气雷达产品分析 3.1 雷达径向风和反射率特征

分析黄岛雷达径向速度产品发现，25日上午，在0.5°仰角的雷达径向速度图上，赛场附近(距地面大约300m高度)为大片的绿色的负速度区，与地面观测的偏东风是一致的。自08时开始，在赛场附近有一个径向风大值中心由东向西逐渐覆盖了赛场附近的区域，赛场附近的风速逐渐增大。09时，在风速大值区中出现了一个风速较小的中心，于09时至9时30分移过赛场，导致赛场附近径向风先减小又增大，显然，赛场附近近地面观测的09—11时期间的风速的突升突降，就是由于这种中小尺度的局地风的变化引起的。11时后，雷达径向风产品上显示的赛场附近的径向风也逐渐减小(图略)。不难发现，0.5°仰角的雷达径向速度图上显示的赛场附近径向风的变化与赛场附近的浮标站及梯度风塔观测是一致的。

从雷达反射率图上看，25日上午11时前后，在赛场的东南和西北方向各有一条东北-西南走向的带状回波(0.5°仰角)，两条回波都随时间缓慢向东北方向移动，强度逐渐减弱。12时30分前后，位于东南方向的带状回波的西南边缘分离出一小块回波，小回波形成后边发展边向东北方向移动，12时50分前后，回波单体完全脱离带状回波并继续向东北移动。13时— 13时30分，回波单体移过赛场A、B、C，赛场附近听到了雷声。图 4a(见彩页)给出了13时04分0.5°仰角的雷达反射率图，可以发现，一块强度达30dBz以上的雷达回波单体刚刚靠近奥帆赛场附近。此时，0.5°仰角的雷达径向速度图上(图 4b, 见彩页)，在赛场附近为一绿色的负速度区，与回波区相对应，表明该对流单体在低层具有东-东南风的分量，与系统风的径向风分量是一致的。对流单体移过赛场后，直到下午16时，赛场附近几乎看不到任何对流回波，径向速度图上也以绿色的向着雷达的径向风为主，未观测到任何速度的异常变化。

3.2 雷达VAD风廓线产品分析

多普勒雷达VAD风廓线产品可以反演出雷达上空约30km半径范围的风的垂直廓线^[10]。研究表明^[11]，雷达VAD风廓线产品与探空测风所得的结果一致性相当好。由于25日中午前后青岛地区基本受均匀的系统风影响，赛场离雷达站20km左右，因此，雷达VA D风廓线产品能否反映出赛场附近风的变化，值得分析。

黄岛多普勒雷达VAD风廓线产品显示，8月25日10时以前，雷达站附近近地面600m以下主要为东—东南风，600~1800m之间为南—东南风，1800m以上为一致的西南风(图 5a, 见彩页)，在2km高度附近为明显的风切变层。10时38分，3.4~3.7km高度上的风开始变为西北风，2.4~3.4km高度上的风变为偏西风，使2km高度附近的风切变加强。随后，11时20分，在2.1k m高度上风速首先减小为0(图 5b, 见彩页)。12时52分，在3.4km高度上的风首先变为西北风，13时16分，4.0~2.4km高度上的风均变为西北风，2.1km高度以下为东南风，上下层之间的风明显变为对头风，切变层高度降低、厚度加大，在1.5~2.1km高度上的风速均减小为0(图 5c, 见彩页)。切变层高度降低、风速进一步减小的时间恰好是回波单体移过赛场的时间，也是赛场风速突然减小的时间。

直至14时40分前后，1.5~2.1km高度上的风速又开始增大，低层东南风的厚度增加，切变层的高度增高至3km以上，在3~3.5km高度上的风速为0。15时48分(图 5d, 见彩页)，4~6k m高度的风速均恢复为均匀的西南风，而4km以下则为一致的东南风，风切变层的高度明显增高到4km左右，赛场附近的风速也逐渐增大。雷达VAD风廓线产品显示的近地面层风切变层高度的变化与赛场附近浮标站观测的11时后风速减小，15时后风速又增大是一致的。

3.3 雷达产品垂直剖面分析

为了进一步分析赛场附近风的垂直结构，对不同仰角的对流单体附近的径向风进行了分析，结果发现，11时前后，在雷达东部的带状回波附近4.3°仰角(赛场附近约1.5km高度)以下的径向速度图上，回波附近均为一致的向着雷达的径向风分量，而在6.0°仰角(赛场附近约2km高度)以上，则为离开雷达的红色的径向速度。随着回波的移动和发展，高层偏西风的高度逐渐变低，低层依然为东南风，风切变层的高度降低，与雷达VAD风廓线产品是一致的。沿13：04时赛场附近的雷达资料作东西向剖面图可以发现，在反射率剖面图上(图 6a，见彩页)，对流单体基本为垂直结构，其中西部靠近雷达站的单体是影响赛场的对流单体，其中心强度为35~40dBz，高度达6km左右。径向速度剖面图上(图 6b，见彩页)，雷达附近的两块单体具有相似的径向风特征，即约2.5km高度以下为偏东风，高层为偏西风，靠近雷达站处切变层的高度大约在1.5km左右，与雷达VAD风廓线产品上显示的切变层高度是一致的。

4 讨论与小结

以上分析可以发现，赛场附近在午后风速突然减小，这种风速的变化在雷达回波上并无明显信号，但从雷达VAD风廓线产品上可以发现，在赛场附近风速减小的时候，近地面风切变层高度明显降低，切变层风速减小。当赛场附近近地面风切变层高度降低、切变层风速减小时，赛场附近风速也同时减小；切变层升高后，赛场附近的风速又重新增大，表明近地面风切变层的高度和切变层风速的大小对地面风速有影响。新一代天气雷达VAD风廓线产品可以较好地反映出雷达站附近风切变层以及风速的垂直变化，对地面风速的变化有指示意义。

致谢：青岛市气象局为本文提供了资料，在此表示感谢！