賀春江，蒙 萌，黃肖寒，王秋文

(河池市氣象局，廣西河池 547000)

桂西北一次區(qū)域性冰雹天氣過程分析

賀春江，蒙 萌，黃肖寒，王秋文

(河池市氣象局，廣西河池 547000)

利用高空、地面資料，自動(dòng)氣象站資料和河池多普勒雷達(dá)資料,對(duì)2013年3月23日桂西北河池市區(qū)域性冰雹天氣過程進(jìn)行分析。結(jié)果表明：500 hPa高原冷槽、850 hPa切變線、地面弱冷鋒是這次過程的影響系統(tǒng)；邊界層輻合線為觸發(fā)對(duì)流云提供了動(dòng)力條件；冷云厚度是暖云厚度的2倍有利于冰雹天氣的產(chǎn)生；適宜降雹的云頂亮溫在-52 ℃到-62 ℃；當(dāng)VIL 值≥60 kg/m2時(shí)，強(qiáng)回波附近將有冰雹出現(xiàn)；反射率因子圖上的弓形回波，鉤狀回波，弱回波區(qū)，旁瓣回波、三體散射，是發(fā)布冰雹預(yù)警的重要指標(biāo)。

區(qū)域性冰雹；邊界層輻合線；冷暖云厚度比；云頂亮溫；VIL值；河池市

1 天氣實(shí)況

2013年3月23日下午到夜間,桂西北河池市出現(xiàn)大范圍強(qiáng)對(duì)流天氣。天峨、南丹、金城江、環(huán)江、羅城、宜州、都安等七縣市的31鄉(xiāng)鎮(zhèn)出現(xiàn)冰雹，其中宜州市北山鄉(xiāng)出現(xiàn)直徑60 mm的大冰雹，天峨、宜州、環(huán)江縣還出現(xiàn)8級(jí)以上大風(fēng)，河池市的金城江區(qū)、宜州市和都安縣出現(xiàn)短時(shí)強(qiáng)降水。

2 強(qiáng)對(duì)流天氣成因

2.1 環(huán)流背景分析

2013年3月23日08時(shí)強(qiáng)對(duì)流天氣系統(tǒng)配置圖(圖1，圖見第7頁)顯示，500 hPa高空槽位于青藏高原東側(cè)，槽后有冷平流，桂西北受槽前西南氣流控制，溫度露點(diǎn)差≥25 ℃，為干空氣區(qū)。低空850 hPa為西南暖濕氣流影響，急流軸位于廣西東南部，貴州南部和廣西北部存在一西南風(fēng)和東北風(fēng)的冷式切變線，切變線南側(cè)溫度露點(diǎn)差≤2 ℃，為高濕區(qū)，水汽充沛，溫度脊位于濕區(qū)西側(cè)，桂西北地區(qū)低層高能高濕的條件已具備。地面弱冷鋒位于南嶺附近，冷鋒前部區(qū)域?yàn)闁|南氣流影響。23日下午到夜間隨著高空冷槽的東移，配合850 hPa切變線和地面弱冷空氣的觸發(fā)，強(qiáng)對(duì)流天氣發(fā)生在切變線兩側(cè)，急流軸左側(cè)，地面東北氣流和東南氣流匯合處。

2.2 地面要素的中尺度特征分析

許多研究支持強(qiáng)風(fēng)暴發(fā)生前已有低空幅合的存在，地面幅合線是強(qiáng)風(fēng)暴的觸發(fā)機(jī)制之一[1]。從河池地面氣象自動(dòng)觀測(cè)網(wǎng)資料可看出，2013年3月23日16—19時(shí)在天峨、南丹、環(huán)江、羅城縣境內(nèi)有一條東西向的中尺度風(fēng)場(chǎng)輻合線，輻合線兩側(cè)有3～5 ℃的溫度梯度(圖2a、2b)。從西部移出的對(duì)流云系沿輻合線東移并逐漸加強(qiáng)，造成幅合線兩側(cè)4縣的14鄉(xiāng)鎮(zhèn)出現(xiàn)冰雹天氣。22—24時(shí)，又有一條長約100 km的西北-東南向中尺度風(fēng)場(chǎng)輻合線在河池市金城江區(qū)至宜州市境內(nèi)，雹暴沿輻合線從西北向東南移動(dòng)(圖2c)，最強(qiáng)的冰雹出現(xiàn)在幅合線上。邊界層輻合線是風(fēng)暴發(fā)生發(fā)展的動(dòng)力條件之一,是強(qiáng)對(duì)流天氣重要的觸發(fā)系統(tǒng)。

圖2 2013-03-23地面幅合線(a 17 ：00；b 18 ：00；c 23：00。黑線為地面幅合線，圓圈為雹暴位置)

2.3 T-logp圖分析

冰雹等強(qiáng)對(duì)流天氣產(chǎn)生于較強(qiáng)的對(duì)流風(fēng)暴中，它取決于環(huán)境的熱力不穩(wěn)定，環(huán)境垂直風(fēng)切變和水汽的垂直分布等因子[2]。從冰雹發(fā)生當(dāng)日08和20時(shí)的河池探空資料看(圖3，圖見第7頁)，地面(925 hPa)到500 hPa，風(fēng)速隨高度增加明顯，風(fēng)向順轉(zhuǎn)，有較強(qiáng)的垂直風(fēng)切變；而衡量熱力不穩(wěn)定大小的最佳參量是對(duì)流有效位能Cape[3]。冰雹天氣發(fā)生前，23日08時(shí)Cape值為1 288.3 J·kg-1，20時(shí)Cape上升至1 746.2 J·kg-1，沙氏指數(shù)維持在-3.09～-4.08 ℃，風(fēng)暴強(qiáng)度指數(shù)為295.4～310.4 ℃,具備了發(fā)生冰雹天氣的潛勢(shì)。08時(shí)ΔT850-500為26 ℃，ΔT700-500為19 ℃；20時(shí)ΔT850-500增大到31 ℃，ΔT700-500維持不變，這表明從低層到高層垂直溫度遞減率大，增大了層結(jié)的不穩(wěn)定性。從水汽的垂直分布來看，冰雹天氣過程中水汽條件均呈上干下濕的分布，高層500 hPa比濕值在0.25～0.70 g/kg，700 hPa在3.5～3.9 g/kg，而低層水汽較豐富，地面到850 hPa的比濕值在12.0～15.0 g/kg。環(huán)境條件非常有利于對(duì)流風(fēng)暴的產(chǎn)生。

3 冰雹生長條件分析

3.1 0 ℃層和-20 ℃層高度

冰雹的主要生成區(qū)是在0 ℃到-20 ℃層區(qū)域。據(jù)統(tǒng)計(jì)，河池市春季降雹日08時(shí)0 ℃層高度在4 100～4 900 gpm；-20 ℃層高度在7 000～8 000 gpm[4]。23日08時(shí)0 ℃層和-20 ℃層的高度分別為4 234 gpm、7 022 gpm，滿足出現(xiàn)冰雹的條件。

3.2 冷云與暖云厚度比

當(dāng)對(duì)流云中冷云部分是暖云部分的2～3倍時(shí)，利于冰雹天氣的出現(xiàn)[5]。當(dāng)冷云和暖云部分的厚度比達(dá)到上述比例時(shí)，既保證云中有較厚的過冷水滴區(qū)，又保證云中有不太厚的液態(tài)水含量較高的暖區(qū)，不會(huì)導(dǎo)致雹塊在下降過程中完全融化。此次冰雹天氣出現(xiàn)前，冷云與暖云部分的厚度比逐漸增加。22日08時(shí)，暖云層厚度(抬升凝結(jié)高度到0 ℃層高度)為3 330 gpm，冷云層厚度(0 ℃ 層高度到平衡高度)為5 753 gpm，兩者比為1：1.73，23日08時(shí)，暖云厚度為3 284 gpm ，而冷云厚度增加為6 641 gpm，其比變?yōu)?：2.02，有利于冰雹產(chǎn)生。

4 中尺度對(duì)流系統(tǒng)演變和雷達(dá)回波特征

4.1 中尺度對(duì)流云系的演變

在具備了強(qiáng)對(duì)流天氣發(fā)生的環(huán)流背景條件下，23日13時(shí)(圖略)，在廣西西林縣境內(nèi)開始有對(duì)流云塊生成，云頂亮溫(TBB)為-30 ℃，它是第一個(gè)中尺度對(duì)流云系的初生階段；15：00(圖略)云團(tuán)不斷加強(qiáng)在樂業(yè)縣北發(fā)展成第一個(gè)中尺度對(duì)流云系MCS1，其TBB為-52 ℃，具有密實(shí)的結(jié)構(gòu)，MCS1逐漸發(fā)展加強(qiáng)，在高空槽前偏西南氣流引導(dǎo)下由西向東移動(dòng)，16：00進(jìn)入天峨縣境內(nèi)；16：00—19：00(圖略)云系加強(qiáng)并以東移為主，TBB維持在-58～-62 ℃，受該云系影響4縣市降雹；20：00云系減弱移出河池市境內(nèi)。21：00，在南丹縣西南部附近又有新的對(duì)流云塊出現(xiàn)，22：30(圖略)第二個(gè)中尺度對(duì)流云系MCS2在河池市金城江區(qū)境內(nèi)生成，TBB為-58 ℃，緩慢東南移并逐漸加強(qiáng)，22：40前后金城江區(qū)開始降雹，該云系從23日22：40開始到24日凌晨造成5縣市的1個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)出現(xiàn)強(qiáng)冰雹天氣。

4.2 雷達(dá)回波特征

23日15：00河池多普勒雷達(dá)圖(圖略)，廣西樂業(yè)縣北面有分散回波，1.5°仰角基本反射率因子中心強(qiáng)度25 dbz。15：22天峨縣境內(nèi)有新的回波生成，中心強(qiáng)度45 dbz。15：46兩處回波合并加強(qiáng)東移，16：00回波中心強(qiáng)度達(dá)60 dbz，回波頂高14 km，VIL液態(tài)水含量由25 kg/m2躍升到60 kg/m2， 隨后維持在60～70 kg/m2。16：20天峨縣坡結(jié)鄉(xiāng)開始降雹，三堡鄉(xiāng)、向陽鎮(zhèn)也出現(xiàn)降雹，最大冰雹直徑10 mm。研究表明，VIL先猛增，后相對(duì)穩(wěn)定，當(dāng)達(dá)到峰值時(shí)即出現(xiàn)冰雹[6]，本次降雹過程也出現(xiàn)了同樣的情況。17：16是這次風(fēng)暴的最強(qiáng)時(shí)段，0.5°～3.4°仰角上的反射率因子中心強(qiáng)度65 dbz，并出現(xiàn)了鉤狀回波和穹窿(圖4，圖見第7頁)，南丹縣有四鄉(xiāng)鎮(zhèn)降雹，冰雹最大直徑20 mm；18：00—19：00回波以東移為主，強(qiáng)回波掃過地區(qū)都出現(xiàn)了冰雹。19：30左右回波減弱，VIL液態(tài)水含量降至30 kg/m2，降雹停止。

23日21：00至24日00：00仰角為1.5°的河池多普勒雷達(dá)基本反射率演變 (圖5，圖見第7頁)。21：00河池西北部開始出現(xiàn)分散的回波，最強(qiáng)回波30 dbz。隨后，對(duì)流單體不斷合并加強(qiáng)形成多單體對(duì)流風(fēng)暴由西北向東南方向移動(dòng)，22：14—22：32形成一條長約100 km，中心強(qiáng)度55 dbz的強(qiáng)回波帶。VIL值由10 kg/m2躍增到40 kg/m2，并在風(fēng)暴入流處出現(xiàn)弱回波區(qū)，表明多單體強(qiáng)風(fēng)暴已形成并繼續(xù)發(fā)展。22：44 VIL值達(dá)65 kg/m2，河池市金城江區(qū)有四鄉(xiāng)鎮(zhèn)降雹。22：50—23：02出現(xiàn)旁瓣回波，旁瓣回波的出現(xiàn)可作為強(qiáng)冰雹預(yù)警的輔助指標(biāo)[7]。23：20宜州市北山鄉(xiāng)出現(xiàn)直徑60 mm的大冰雹，并伴有8級(jí)大風(fēng)和短時(shí)強(qiáng)降水。23：13—23：31出現(xiàn)三體散射。23：31—00：01， 1.5°仰角反射率因子強(qiáng)度65 dbz，VIL值達(dá)70 kg/m2，風(fēng)暴發(fā)展到最強(qiáng)盛階段，強(qiáng)回波掃過區(qū)域都出現(xiàn)大冰雹天氣。00：31后VIL值突降至35 kg/m2，降雹停止。在風(fēng)暴演變過程中，弱回波區(qū)、旁瓣回波超前大冰雹發(fā)生近 20 min，對(duì)大冰雹的預(yù)警有較強(qiáng)的指示意義。

5 結(jié)論

(1) 高原冷槽、低層切變線和地面弱冷鋒是這次天氣過程的影響系統(tǒng)，上干冷下暖濕、不穩(wěn)定度的增大為冰雹的產(chǎn)生提供了充足的不穩(wěn)定能量。

(2) 邊界層輻合線是強(qiáng)對(duì)流天氣重要的觸發(fā)系統(tǒng)。

(3) 冷云部分的厚度是暖云的2倍左右時(shí)有利于冰雹天氣的產(chǎn)生。

(4) 適宜降雹的云頂亮溫在-52～-62 ℃之間。

(5) 當(dāng)VIL值≥60 kg/m2時(shí)，強(qiáng)回波附近將有冰雹出現(xiàn)。

(6) 弓形回波，鉤狀回波，弱回波區(qū)，旁瓣回波、三體散射是發(fā)布冰雹預(yù)警的重要指標(biāo)。弱回波區(qū)、旁瓣回波超前大冰雹發(fā)生近20 min，對(duì)大冰雹的預(yù)警有較強(qiáng)的指示意義。

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藍(lán)色區(qū)域?yàn)楸^(qū)域

圖3 2013-03-23河池溫度壓力對(duì)數(shù)圖(a 08時(shí)；b 20時(shí)。文見第5頁2.3)

圖4 2013-3-23T17：16(北京時(shí))河池雷達(dá)不同仰角(a 0.5°；b 1.5°；c 2.4°；d 3.4)基本反射率因子(文見第6頁4.2)

圖5 2013-03-23T22：00—24：00不同時(shí)刻1.5°仰角反射率因子(a 22：14；b 22：32；c 22：44；d 23：02；e 23：13；f 23：19；g 23：31；h 23：43；i 00：01。文見第6頁4.2)

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1006-4354(2014)03-0004-04

2014-03-05

賀春江(1971—)，女，廣西河池人，學(xué)士，工程師，從事氣象服務(wù)和短期預(yù)報(bào)工作。

P458.1

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