陳關(guān)清，楊　群，李偉棟，茅海祥，方　標(biāo)

(1.貴州省銅仁市氣象局，貴州　銅仁　554300；2.甘肅省氣象局，甘肅　蘭州　730020)

?

貴州銅仁連續(xù)兩次冰雹天氣過程的對比分析

陳關(guān)清1，楊群1，李偉棟2，茅海祥1，方標(biāo)1

(1.貴州省銅仁市氣象局，貴州銅仁554300；2.甘肅省氣象局，甘肅蘭州730020)

摘要：利用地面加密自動站觀測資料、多普勒雷達(dá)觀測資料以及NCEP/NCAR再分析資料，對2013年3月19日和22日連續(xù)出現(xiàn)在貴州銅仁的2次冰雹天氣過程的中尺度系統(tǒng)的發(fā)展演變及結(jié)構(gòu)特征等進(jìn)行分析。結(jié)果表明：(1)高空槽后西北氣流帶動高層干冷空氣南下，疊加在低層西南暖濕空氣上形成不穩(wěn)定層結(jié)，是冰雹發(fā)生的有利環(huán)流背景形勢；(2)中層干冷空氣及地面冷空氣侵入造成強(qiáng)烈位勢不穩(wěn)定是銅仁發(fā)生冰雹等強(qiáng)對流天氣的重要環(huán)境條件；(3)當(dāng)K指數(shù)>38 ℃，SI指數(shù)<-1 ℃，強(qiáng)天氣威脅指數(shù)超臨界值，CAPE>300 J/kg時極有可能發(fā)生冰雹天氣；當(dāng)?shù)孛嬷?00 hPa垂直風(fēng)切變>5×10(-3) s(-1)時，利于雹暴系統(tǒng)發(fā)展加強(qiáng)；(4)反射率因子>50 dBZ的強(qiáng)回波發(fā)展加強(qiáng)，且強(qiáng)回波伸展高度超過-20 ℃層高度，出現(xiàn)弱回波區(qū)或有界弱回波區(qū)，高強(qiáng)懸垂回波特征，徑向速度場往往伴有逆風(fēng)區(qū)或中等渦旋出現(xiàn)，是冰雹天氣發(fā)生典型特征；(5)垂直液態(tài)水含量出現(xiàn)躍增達(dá)25 kg/m2以上預(yù)示有冰雹發(fā)生，同時配合冰雹指數(shù)可作為冰雹預(yù)警的一個重要參考。

關(guān)鍵詞：冰雹；雷達(dá)回波；垂直風(fēng)切變

引言

冰雹、大風(fēng)、短時強(qiáng)降水等強(qiáng)對流天氣常常給工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來一定的危害和損失，造成惡劣天氣的強(qiáng)對流往往生消較快, 因此也成為預(yù)報工作的難點。強(qiáng)對流天氣是在有利的大氣環(huán)流背景下，由中小尺度系統(tǒng)觸發(fā)形成[1-4]。受冷暖氣流頻繁交匯和局地氣候以及地形地貌影響，冰雹往往是貴州春季重要的災(zāi)害性天氣之一，其發(fā)生的時間和空間尺度較小，來勢猛烈、強(qiáng)度大，并常伴隨大風(fēng)、雷電、暴雨等強(qiáng)對流天氣。冰雹是中尺度對流活動發(fā)展的結(jié)果，熱力不穩(wěn)定決定對流發(fā)展的強(qiáng)度，而動力作用對觸發(fā)對流及決定風(fēng)暴類型起重要作用[5]。對于冰雹的潛勢預(yù)報，有不少學(xué)者從天氣、衛(wèi)星、雷達(dá)等角度進(jìn)行了相關(guān)研究[6-16]，強(qiáng)的條件不穩(wěn)定、深厚的垂直風(fēng)切變和高空干冷平流環(huán)境有利于雷暴、大風(fēng)、冰雹天氣的發(fā)生,同時，各種強(qiáng)對流天氣指數(shù)也是冰雹預(yù)報的一個重要參考；另外，天氣雷達(dá)特別是多普勒天氣雷達(dá)是監(jiān)測和預(yù)警冰雹災(zāi)害性天氣的主要工具。

本文利用2013年3月19～22日貴州銅仁市10個縣站和192個鄉(xiāng)鎮(zhèn)雨量站的降水及冰雹實況資料、Micaps資料、NCEP (1°×1°)再分析資料以及銅仁多普勒天氣雷達(dá)資料，對2013年3月19日和3月22日連續(xù)發(fā)生在銅仁的2次冰雹過程從冰雹發(fā)生的環(huán)流背景及中小尺度系統(tǒng)發(fā)生發(fā)展等方面進(jìn)行對比分析，以期找到2次過程的異同點、冰雹發(fā)生的天氣形勢和雷達(dá)回波特征，從而為銅仁冰雹等強(qiáng)對流天氣的監(jiān)測、預(yù)警和防災(zāi)減災(zāi)提供參考依據(jù)。

1天氣實況與環(huán)流形勢

1.1天氣實況

2013年3月19日(簡稱“3.19”)，貴州銅仁市的東南部出現(xiàn)了一次雷雨、冰雹天氣過程。天氣系統(tǒng)于19日19時(北京時，下同)開始自西向東移動，至20日01時左右移出銅仁。降雹時段為20:35～20:45，冰雹主要出現(xiàn)在銅仁市東南部江口縣的壩盤、民和、桃映及碧江區(qū)(銅仁市區(qū))的滑石、壩黃、川硐等鄉(xiāng)鎮(zhèn)，冰雹平均直徑為20 mm左右，最大直徑達(dá)35 mm。此次冰雹天氣導(dǎo)致房屋損壞、農(nóng)作物受災(zāi)、基礎(chǔ)設(shè)施受損，直接經(jīng)濟(jì)損失達(dá)2 390萬元，其中農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)損失1 047萬元。

2013年3月22日(簡稱“3.22”)，銅仁大部地區(qū)出現(xiàn)了較強(qiáng)雷雨，部分地區(qū)出現(xiàn)冰雹，冰雹最大直徑30 mm，平均直徑為10 mm左右。全市13個鄉(xiāng)鎮(zhèn)出現(xiàn)暴雨，1個鄉(xiāng)鎮(zhèn)出現(xiàn)100.6 mm大暴雨，34個鄉(xiāng)鎮(zhèn)出現(xiàn)大雨，強(qiáng)降雨落區(qū)在銅仁南部。天氣系統(tǒng)發(fā)生在22日14:00～21:00，西部對流云團(tuán)16:20～17:30逐漸發(fā)展到最強(qiáng)。此次冰雹天氣主要有2條生成發(fā)展路徑：一路主要在石阡生成、發(fā)展，導(dǎo)致該地的伍德、河壩場、中壩、大沙壩出現(xiàn)直徑為15 mm的冰雹，另一路由遵義移向德江、思南、印江方向，導(dǎo)致德江合興、思南東華及張家寨出現(xiàn)直徑為20～30 mm的冰雹。兩路均自西向東移動，影響江口、印江、玉屏、碧江、松桃等地，玉屏朱家場出現(xiàn)直徑為30 mm左右的冰雹。

綜上所述，3月19日的強(qiáng)對流天氣過程出現(xiàn)時段集中在傍晚到夜間，主要以雷電和冰雹天氣為主，冰雹落區(qū)在東部；3月22日的強(qiáng)對流天氣過程發(fā)生在午后到夜間，短時強(qiáng)降雨、強(qiáng)雷電和冰雹同時出現(xiàn)，冰雹落區(qū)主要在西部(圖1)。

圖1　2013年3月19日(a)和22日(b)銅仁市降水(單位：mm)分布與冰雹落區(qū)

1.2環(huán)流形勢

2次冰雹過程發(fā)生前500 hPa位勢高度場(圖略)為2槽1脊型，東北為一大低渦槽，槽底延伸至湖北北部一帶，帶動冷空氣補(bǔ)充南下。在20°N～35°N、90°E～100°E之間，高原東部為高空槽，貴州處于高空槽前西南氣流中。中低緯度副熱帶高壓588 dagpm線西伸脊點位于115°E～120°E、15°N～20°N附近，副熱帶高壓北側(cè)、高空槽前的西南暖濕氣流與北方南下的干冷空氣在25°N附近交匯，為強(qiáng)對流天氣的發(fā)生提供了有利條件。

850 hPa高度場(圖略)顯示，強(qiáng)對流天氣發(fā)生前，3月19日20時南?！獜V西—湖南有20 m/s的西南急流建立，湘西北—黔東北—黔西南有一條東北—西南向的切變線，其北側(cè)為弱的東北風(fēng)，銅仁南部位于切變線東側(cè)、低空急流北側(cè)；20日02時湖北—湖南—貴州東部轉(zhuǎn)為東北風(fēng)，風(fēng)速增大，帶動?xùn)|北路冷空氣影響銅仁區(qū)域。3月22日08時，南?！獜V西—湖南>20 m/s的西南急流建立，急流軸比19日過程偏北，重慶南部形成低渦，銅仁處于低渦東側(cè)、急流北側(cè)的暖切變中。22日14時冰雹即將發(fā)生時，湖北至湖南北部、重慶北部的東北風(fēng)再次加大，不斷帶動冷空氣沿東北路補(bǔ)充南下，在貴州北部形成冷暖空氣的輻合。

2冰雹發(fā)生環(huán)境場對比

2.1地面冷空氣觸發(fā)

2次強(qiáng)對流天氣發(fā)生前，地面氣壓場上均為熱低壓控制，受偏南氣流影響，貴州北部有地面輻合線形成，白天最高氣溫達(dá)23 ℃以上。午后至夜間河南南部鋒區(qū)南壓，貴州東北部逐漸轉(zhuǎn)為東北氣流。北方冷空氣的滲透與地面輻合線的共同影響加劇了中尺度強(qiáng)對流天氣的觸發(fā)抬升作用，有利于輻合線移動前方出現(xiàn)強(qiáng)對流天氣[17]。

從圖2可以看出，3月19日20時后海平面氣壓逐漸升高，氣溫逐漸下降，隨著東北路冷空氣的南下，銅仁出現(xiàn)冰雹、短時強(qiáng)降水等強(qiáng)對流天氣。3月22日08時后隨著北方冷空氣的南下，地面輻合線鋒生抬升作用加強(qiáng)，在銅仁西部有短時強(qiáng)降水和冰雹天氣發(fā)生。

由此可見，銅仁強(qiáng)對流天氣發(fā)生前，地面為熱低壓控制，地面溫度較高，儲存不穩(wěn)定能量。隨著地面冷空氣沿東北路徑南下影響，熱低壓西退減弱，地面輻合線鋒生觸發(fā)不穩(wěn)定能量釋放，導(dǎo)致強(qiáng)對流天氣發(fā)生。

圖2　2013年3月19～20日(a)和21～23日(b)銅仁地面氣壓、降水和溫度變化

2.2中高層干冷空氣侵入

干侵入對天氣系統(tǒng)位勢不穩(wěn)定的發(fā)展以及中氣旋發(fā)展生成起著有利的促進(jìn)作用[18]。2次強(qiáng)對流天氣的發(fā)生從環(huán)流形勢來看，除有強(qiáng)的西南暖濕氣流外，還有北方干冷空氣南下的影響。對于干冷空氣活動，可以用假相當(dāng)位溫、風(fēng)矢量、相對濕度等來分析[19-21]。這里主要用相對濕度分析2次過程的干冷空氣侵入作用，定義相對濕度<60%為干區(qū)[22]。從2013年3月19日和22日2次過程銅仁(27°N～29°N、107°E～109°E)平均各層相對濕度隨時間演變(圖3)來看，3月19日08～20時對流發(fā)生前干空氣自上而下延伸到700 hPa附近，呈現(xiàn)明顯的“上干下濕”形勢，對流天氣即將發(fā)生時(19日20時)干區(qū)減弱，濕度自下而上開始增加，降雨開始出現(xiàn)；3月22日天氣過程，在對流天氣發(fā)生前和發(fā)生過程中，中高層都維持干區(qū)，低層800 hPa以下為濕區(qū)，干濕空氣在銅仁上空700 hPa附近交匯，整個銅仁對流層中上層都籠罩在大片干區(qū)之中，“上干下濕”的不穩(wěn)定形勢持續(xù)，更有利于強(qiáng)對流天氣的發(fā)生。

上述分析表明，2次過程都有干侵入的現(xiàn)象，主要表現(xiàn)為干冷空氣由對流層中高層向低層侵入且持續(xù)維持，直至強(qiáng)降雨天氣發(fā)生后，干侵入才自下而上減弱。

3物理量特征

3.1水汽輸送特征

從850 hPa風(fēng)場和水汽通量場(圖4)來看，強(qiáng)對流天氣發(fā)生前，3月19日20時，南?！獜V西—湖南一線水汽通量值達(dá)到16～18 g/(s·hPa·cm)，銅仁東南部處于水汽輸送梯度北側(cè)，南北風(fēng)在此匯合，同時銅仁東部108°E附近中低層有水汽的強(qiáng)輻合、高層有弱輻散。22日08時，南?！辖⒌乃ǖ榔?，最大水汽通量中心值高達(dá)18～20 g/(s·hPa·cm)，銅仁西部處于水汽通量梯度北側(cè)南北風(fēng)匯合區(qū)，銅仁區(qū)域107°E～109°E范圍內(nèi)有低層輻合,中心值水汽通量散度為-40×10-6g· hPa-1·cm-2·s-1，中高層輻散中心值為25×10-6g· hPa-1·cm-2·s-1，比“3.19”過程輻合輻散值大。

圖3　2013年3月19日08時至20日08時(a)與22日08時至23日08時(b)銅仁(27°N～29°N、

圖4　2013年3月19日20時(a,b)與22日08時(c,d)850 hPa水汽通量

從2次過程的水汽條件來看，“3.22”過程水汽輸送及水汽輻合比“3.19”過程強(qiáng)，水汽輸送偏北，低層水汽通量散度場顯示低層有強(qiáng)的水汽輻合、中層水汽輻散，水汽在中低層大量積聚，更利于短時強(qiáng)降水天氣的發(fā)生。

3.2靜態(tài)不穩(wěn)定層結(jié)

層結(jié)不穩(wěn)定是對流天氣發(fā)生的必要條件。朱乾根等[23]研究指出K指數(shù)、SI指數(shù)、對流有效位能(CAPE)等能夠反映測站上空的不穩(wěn)定層結(jié)情況，常應(yīng)用于強(qiáng)對流天氣預(yù)報中。SWEAT 指數(shù)主要用于監(jiān)測強(qiáng)對流性天氣，反映不穩(wěn)定能量與風(fēng)速垂直切變及風(fēng)向垂直切變對風(fēng)暴強(qiáng)度的綜合作用。當(dāng)發(fā)生強(qiáng)雷暴(指大風(fēng)冰雹天氣)時其臨界值為300[23]。K指數(shù)反映大氣的層結(jié)穩(wěn)定度情況，K指數(shù)越大，層結(jié)越不穩(wěn)定，當(dāng)K指數(shù)>35 ℃會有成片雷暴發(fā)生[24]。而SI指數(shù)越小越有利于雷暴發(fā)生。銅仁處于貴陽和懷化之間，表1是貴陽、懷化單站探空資料的強(qiáng)天氣威脅指數(shù)(SWEAT)、K指數(shù)、SI指數(shù)。

從表1可以看出，2次強(qiáng)對流天氣過程K指數(shù)從08～20時都明顯增大，懷化站達(dá)38 ℃以上；SI指數(shù)減小，懷化站達(dá)-3 ℃以下；19日20時即將發(fā)生強(qiáng)對流天氣時SWEAT指數(shù)值貴陽為270.1，懷化為380.2，懷化上空的SWEAT指數(shù)值超過強(qiáng)雷暴發(fā)生的臨界值，意味著在靠近懷化西側(cè)的銅仁可能發(fā)生強(qiáng)雷暴。22日強(qiáng)對流天氣發(fā)生前6 h即22日08時懷化的SWEAT指數(shù)值也達(dá)310.2。

0 ℃層與-20 ℃層高度是識別和表示冰雹云特征的重要參數(shù)[25]。0 ℃層高度越高，則雹塊下落時經(jīng)過的暖層越厚易融化成雨滴，不易出現(xiàn)大冰雹，一般0 ℃層高度在600 hPa(4 km)上下為宜；-20 ℃層高度表示高空冷空氣入侵，一般在500～400 hPa(5.5～7 km)左右時有利于冰雹生成。0 ℃層和-20 ℃層之間的厚度較小時，中層較不穩(wěn)定，更利于冰雹形成[26]。貴陽和懷化站2次冰雹過程0 ℃層高度在4 km左右，特別是銅仁東部的懷化站0 ℃層高度低于4 km，-20 ℃層高度在7 km左右，有利于冰雹產(chǎn)生。

表1　貴陽和懷化探空站各項指數(shù)及0 ℃、-20 ℃層高度

3.3對流有效位能(CAPE)

在深對流可能發(fā)生的環(huán)境中，對流有效位能(CAPE)是一個與環(huán)境聯(lián)系最為密切的熱力學(xué)變量，廣泛應(yīng)用于國內(nèi)外強(qiáng)對流天氣的診斷分析中[27-28]。

當(dāng)氣塊受外力抬升，氣塊重力小于浮力時，一部分位能可以釋放，由于這部分位能對大氣對流有積極的作用，并可以轉(zhuǎn)化為大氣動能，故稱其為對流有效位能簡稱CAPE。其計算公式如下：

式中EL為平衡高度，LFC為自由對流高度；Tvp為氣塊虛溫；Tve為環(huán)境虛溫。

圖5給出2013年3月19日20時和3月22日14時冰雹發(fā)生前的對流有效位能。 “3.19”銅仁東南部冰雹過程，其CAPE值為300 J/kg，強(qiáng)度相對較弱?！?.22”銅仁西部、東南部冰雹過程，其CAPE值較大，全市在600 J/kg以上，最大達(dá)1 200 J/kg，銅仁上空有強(qiáng)的對流不穩(wěn)定能量。

3.4垂直風(fēng)切變特征

雹云發(fā)展常與較大的風(fēng)速垂直切變有密切關(guān)系。中等強(qiáng)度以上的垂直風(fēng)切變有利于暖濕氣流源源不斷地輸送到發(fā)展中的上升氣流中，使上升氣流和下沉氣流長時間共存。通常用0～6 km高度的風(fēng)矢量差來表示深層垂直風(fēng)切變，計算沿28°N的深層垂直風(fēng)切變的時間演變，2013年3月19日08時至20日08時(圖6a)，108.5°E以東即銅仁東部垂直風(fēng)切變>5×10-3s-1，最大超過6.5×10-3s-1，為強(qiáng)垂直風(fēng)切變。3月22日08時至23日08時(圖6b)，銅仁區(qū)域垂直風(fēng)切變?yōu)?.8～6×10-3s-1，屬中等強(qiáng)度垂直風(fēng)切變，利于冰雹云的形成與發(fā)展。

4雷達(dá)回波特征對比

“3.19”冰雹天氣過程，19日20:04在銅仁江口南部民和鄉(xiāng)有>50 dBZ的強(qiáng)對流回波云團(tuán)生成，然后沿東北方向移動；20:27在碧江區(qū)的壩黃鎮(zhèn)南部加強(qiáng)，中心達(dá)到55 dBZ以上，并持續(xù)到20:46，然后逐漸移出，導(dǎo)致銅仁市江口、碧江等鄉(xiāng)鎮(zhèn)出現(xiàn)強(qiáng)冰雹。

圖5　2013年3月19日20時(a)和3月22日08時(b)CAPE值分布(單位：J/kg)

圖6　2013年3月19日08時至20日08時(a)與22日08時至23日08時(b)

“3.22”冰雹天氣過程，22日14:00左右在石阡南部開始有回波生成，16:41進(jìn)入玉屏朱家場附近，強(qiáng)度增大到45 dBZ以上，導(dǎo)致該地出現(xiàn)冰雹。

4.1高懸強(qiáng)回波及(有界)弱回波區(qū)特征

從“3.19”冰雹過程19日20:37銅仁雷達(dá)組合反射率因子(圖7a)可以看到，壩黃南部有明顯的來自南方的暖濕氣流入流缺口，以及強(qiáng)回波的鉤狀回波，再通過0.6～3 km不同高度上的反射率因子強(qiáng)度來看，回波在壩黃境內(nèi)顯示為高層強(qiáng)回波位于低層弱回波之上，呈現(xiàn)明顯的有界弱回波區(qū)(BWER)及“三體散射長釘”特征。沿雷達(dá)方向到低層強(qiáng)回波中心作垂直剖面，顯示>50 dBZ的強(qiáng)回波伸展高度接近8 km，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了當(dāng)天-20 ℃層高度，且0 ℃層高度適宜。同時60 dBZ強(qiáng)回波已經(jīng)接地，表示有冰雹發(fā)生，配合冰雹指數(shù)預(yù)報該時刻壩黃有3 cm直徑的冰雹發(fā)生。

從“3.22”冰雹過程16:27銅仁雷達(dá)組合反射率因子(圖7b) 可以看到，朱家場附近回波強(qiáng)度為45 dBZ以上。再從不同高度反射率因子來看，強(qiáng)回波呈現(xiàn)為高層強(qiáng)回波位于低層弱回波之上，呈現(xiàn)明顯的弱回波區(qū)(WER)，中心強(qiáng)度達(dá)55 dBZ以上。沿雷達(dá)方向到低層強(qiáng)回波中心作垂直剖面，顯示>45 dBZ的強(qiáng)回波高度伸展至7 km左右，超過了當(dāng)天-20 ℃層高度。配合冰雹指數(shù)預(yù)報該時刻在朱家場附近有2～3 cm直徑的冰雹發(fā)生。

圖7　2013年3月19日20:37組合反射率因子(a)、壩黃強(qiáng)回波中心多層圖(b)

4.2逆風(fēng)區(qū)及中等渦旋

從“3.19”冰雹過程組合反射率因子來看，20:37，>55 dBZ的強(qiáng)回波中心控制銅仁東南部距離雷達(dá)23 km左右的壩黃鎮(zhèn)，對應(yīng)的0.5°仰角徑向速度圖(圖略)上出現(xiàn)大片正速度區(qū)包圍負(fù)速度區(qū)的區(qū)域，即存在逆風(fēng)區(qū)，最大負(fù)速度達(dá)-12 m/s。同時在0.5°仰角相對風(fēng)暴徑向速度圖(圖8a)上壩黃西部有一正負(fù)速度對渦旋，入流與出流最強(qiáng)中心速度為11～15 m/s；從“3.22”冰雹過程組合反射率因子來看，14:27，>45 dBZ的強(qiáng)回波影響銅仁東南部距離雷達(dá)約57 km的朱家場等地，對應(yīng)的0.5°仰角徑向速度圖(圖略)上出現(xiàn)大片負(fù)速度區(qū)包圍小范圍正速度區(qū)的區(qū)域，逆風(fēng)區(qū)強(qiáng)度為12 m/s。同時0.5°仰角相對徑向速度圖在朱家場有正負(fù)速度對存在，最大入流速度為-20 m/s，最大出流速度為15 m/s，其旋轉(zhuǎn)速度為17.5 m/s。

2次過程從相對風(fēng)暴徑向速度圖來看，都存在逆風(fēng)區(qū)及徑向速度對渦旋，但“3.22”冰雹過程逆風(fēng)區(qū)范圍小。

4.3垂直累積液態(tài)含水量變化

從“3.19”冰雹過程碧江區(qū)壩黃鎮(zhèn)和“3.22”冰雹過程朱家場垂直累積液態(tài)含水量(VIL)演變(圖9)來看：3月10日20:22～20:37 VIL值逐漸增大，最大出現(xiàn)在20:37為30 kg/m2，1個體掃VIL值增加20 kg/m2，20:41強(qiáng)回波移出銅仁，該地回波開始減弱，20:46 VIL值快速下降為0 kg/m2，在VIL值快速增大與減小階段，碧江壩黃附近出現(xiàn)了直徑為3 cm左右的強(qiáng)冰雹；22日16:18～16:27，VIL值逐漸增大，16:27增大為28 kg/m2，1個體掃VIL值增加20 kg/m2，16:36快速下降為3 kg/m2，此時段內(nèi)銅仁的石阡、德江、印江、玉屏等地均出現(xiàn)10 mm以上冰雹。

圖8　2013年3月19日20:37(a)及3月22日16:27(b)0.5°仰角相對風(fēng)暴徑向速度圖(單位：m/s)

圖9　2013年3月19日20:22～20:46(a)與3月22日16:18～16:41(b)垂直累積液態(tài)含水量的演變

5結(jié)論

(1)2次冰雹過程均是高層干冷空氣疊加在低層暖濕空氣上，導(dǎo)致不穩(wěn)定層結(jié)出現(xiàn)；中低層兩廣至湖南有急流建立，有利于急流左前方的銅仁地區(qū)高空非地轉(zhuǎn)效應(yīng)增大，促使對流系統(tǒng)發(fā)展；“3.22” 冰雹過程低層強(qiáng)的暖濕水汽輸送及水汽在中低層的大量積聚，更利于強(qiáng)降水天氣的發(fā)生。

(2)中層及地面干冷空氣侵入造成強(qiáng)烈位勢不穩(wěn)定是強(qiáng)對流天氣發(fā)生的重要條件，地面輻合線是重要觸發(fā)系統(tǒng)。

(3)冰雹發(fā)生前2次過程的強(qiáng)對流天氣指數(shù)明顯增大，K指數(shù)值達(dá)38 ℃以上，SI<-1 ℃，SWEAT指數(shù)超出臨界值，CAPE值達(dá)300 J/kg以上，這些可作為冰雹發(fā)生的有利指標(biāo)；0 ℃層高度在4 km左右，-20 ℃層高度在7 km左右，為冰雹產(chǎn)生提供了有利環(huán)境條件。

(4)垂直風(fēng)切變對對流性風(fēng)暴組織和特征的影響最大，當(dāng)?shù)孛嬷?00 hPa垂直風(fēng)切變達(dá)4×10-3s-1以上，則利于雹暴系統(tǒng)發(fā)展。

(5)2次過程有≥50 dBZ的強(qiáng)回波發(fā)展加強(qiáng)并維持，強(qiáng)回波伸展高度均超過-20 ℃層高度，且出現(xiàn)弱回波區(qū)或有界弱回波區(qū)，高強(qiáng)懸垂回波是冰雹發(fā)生的典型特征；同時“3.19”冰雹過程出現(xiàn)了強(qiáng)冰雹典型的三體散射長釘和旁瓣回波。

(6)垂直累積液態(tài)含水量出現(xiàn)持續(xù)增大然后快速減小的現(xiàn)象可以作為冰雹預(yù)警的指標(biāo)之一，同時冰雹指數(shù)也可作為冰雹預(yù)警的一個重要參考。

參考文獻(xiàn)：

[1] 齊琳琳,劉玉玲,趙思雄. 一次強(qiáng)雷雨過程中對流參數(shù)對潛勢預(yù)測影響的分析[J]. 大氣科學(xué),2005,29(4): 536-548.

[2] 朱平,肖建設(shè),伏洋. 青藏高原東北部冰雹和雷雨預(yù)警的風(fēng)暴單體識別特征對比分析[J]. 干旱區(qū)研究,2012, 29(6): 941-948.

[3] 閡晶晶,劉還珠,曹曉鐘,等. 天津“6.25”大冰雹過程的中尺度特征及成因[J]. 應(yīng)用氣象學(xué)報,2011,22(5): 525-536.

[4] 陳英英,唐仁茂,李德俊,等. 利用雷達(dá)和衛(wèi)星資料對一次強(qiáng)對流天氣過程的云結(jié)構(gòu)特征分析[J]. 高原氣象,2013,32(4):1148-1156.

[5] 彭治班,劉健文,郭虎,等. 國外強(qiáng)對流天氣的應(yīng)用研究[M]. 北京:氣象出版社,2001.

[6] 孫一昕,方娟. 2010年5月6日重慶強(qiáng)對流過程的天氣學(xué)分析[J]. 氣象科學(xué),2012,32(6):609-620.

[7] 喬琪,湯俊. 春季兩次強(qiáng)對流天氣過程多普勒雷達(dá)回波中尺度特征分析[J]. 氣象研究與應(yīng)用,2011,32(3):42-45.

[8] 吳蓁,余小鼎,席世平,等. 基于配料法的“08.6.3”河南強(qiáng)對流天氣分析和短時預(yù)報[J]. 氣象,2011,37(1):48-58.

[9] 趙俊榮,郭金強(qiáng),楊景輝,等. 一次致災(zāi)冰雹的超級單體風(fēng)暴雷達(dá)回波特征分析[J]. 高原氣象,2011,30(6):1681-1689.

[10] 郭媚媚,賴天文,羅熾坤,等. 2011年4月17日廣東強(qiáng)冰雹天氣過程的成因及特征分析[J]. 熱帶氣象學(xué)報,2012,28(3):425-432.

[11] 王若升,張彤,樊曉春,等. 甘肅平?jīng)龅貐^(qū)冰雹天氣的氣候特征和雷達(dá)回波分析[J]. 干旱氣象,2013,31(2):373 -377.

[12] 張磊,張繼,熱蘇力·阿不拉. 南疆阿克蘇冰雹天氣的判識指標(biāo)研究[J]. 干旱氣象, 2014,32(4):629-635.

[13] 王榮梅，支峻，阿吉買買提. 喀什地區(qū)“8·11”冰雹過程的雷達(dá)探測分析[J]. 沙漠與綠洲氣象,2012,6(5):20-24.

[14] 魏勇,雷微，王存亮，等. 石河子地區(qū)三次冰雹天氣過程的綜合分析[J]. 沙漠與綠洲氣象,2013,7(1):21-27.

[15] 張磊，張繼韞. 一次局地強(qiáng)冰雹的多普勒雷達(dá)回波特征分析[J]. 沙漠與綠洲氣象,2013,7(4):26-30.

[16] 李德俊，葉建元，李躍清，等. 恩施山區(qū)強(qiáng)冰雹和短時強(qiáng)降水天氣落區(qū)分析[J]. 高原山地氣象研究，2010，30(2)：51-54.

[17] 周治黔,羅文芳. 一次鋒面與地面輻合線相互作用的對流天氣落區(qū)預(yù)報及分析[J]. 貴州氣象,2006,30(3):6-9.

[18] 于玉斌,姚秀萍. 干侵入的研究及其應(yīng)用進(jìn)展[J]. 氣象學(xué)報,2003,61(6):669-778.

[19] 張志剛,金榮花,牛若蕓,等. 干冷空氣活動對2008年梅雨降水的作用[J]. 氣象,2009,35(4):25-33.

[20] 姚秀萍,于玉斌. 2003年梅雨期干冷空氣的活動及其對梅雨降水的作用[J]. 大氣科學(xué),2005,29(6):973-985.

[21] 劉會榮,李崇銀. 干侵入對濟(jì)南“7·18”暴雨的作用[J]. 大氣科學(xué),2010,34(2):374-386.

[22] 姚秀萍,吳國雄,趙兵科,等. 與梅雨鋒上低渦降水相伴的干侵入研究[J]. 中國科學(xué),2007,37(3):417-427.

[23] 朱乾根,林錦瑞,壽紹文,等. 天氣學(xué)原理和方法[M]. 北京:氣象出版社,2000.436-460.

[24] 劉建文,郭虎,李耀東,等. 天氣分析預(yù)報物理量計算基礎(chǔ)[M]. 北京:氣象出版社,2005.216-217.

[25] 雷雨順，吳寶俊，吳正華. 冰雹概論[M]. 北京:科學(xué)出版社,1978.

[26] 廖曉農(nóng),俞小鼎,于波. 北京盛夏一次罕見的大雹事件分析[J]. 氣象,2008,34(2):11-17.

[27] Doswell III C A, Rasmussen E N. The effect of neglecting the virtual temperature correction on CAPE calculations[J]. Weather and Forecasting, 1994,9(4):625-629.

[28] 葉愛芬,伍志方,肖偉軍,等. 對流有效位能在強(qiáng)對流預(yù)報中的應(yīng)用研究[J]. 熱帶氣象學(xué)報,2006,22(5):484-490.

Contrast Analysis on Two Continuous Hail Weather Processes Triggered by Cold Air in Tongren of Guizhou Province

CHEN Guanqing1, YANG Qun1, LI Weidong2, MAO Haixiang1, FANG Biao1

(1.TongrenMeteorologicalBureauofGuizhouProvince,Tongren554300,China;2.GansuProvincialMeteorologicalBureau,Lanzhou730020,China)

Abstract:Based on weather observation data from ground intensive stations, observation data of Tongren Doppler radar and NCEP/NCAR reanalysis data, the weather system development, structure characteristics and forming reasons of two continuous hail processes on 19 March and 22 March 2013 in Tongren were analyzed. The results are as follows: (1) The upper dry air being superimposed on the low layer warm air resulted in unstable stratification, which was the favorable circulation background of two hail processes, meanwhile, the warm and moist air flow accumulated in the middle and low layer caused heavy rainfall. (2) Strong geopotential instability caused by cold and dry air in the mid-layer and intrusion of cold air from surface was the important environmental condition for the severe convective weathers such as hail in Tongren.(3) The K index≥38 ℃，SI≤-1 ℃，SWEAT≥310，CAPE≥300 J/kg could be used as favorable indexes for hail weather forecast, and when the vertical wind shear from ground to 400 hPa was 5 ×10(-3) s(-1) above, it was conducive to developing and strengthening of hailstorm system.(4) Radar echo analysis showed that the strong echo with reflectivity more than 50 dBZ developed and stretched to the height more than -20 ℃ layer, and there was weak echo region or boundary weak echo region, and the radial velocity field was often accompanied by dead wind or secondary vortex, the above mentioned were all typical characteristics of hail weather. (5)When the vertical liquid water content increased to more than 25 kg/m2, it indicated that there was a hail ocurrence, and combined the hail index, they could be used as an important reference for hail warning.

Key words:hail; radar echo;vertical wind shear

中圖分類號：P458.1+21.2

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1006-7639(2016)-01-0163-10

doi:10.11755/j.issn.1006-7639(2016)-01-0163

作者簡介：陳關(guān)清(1979-)，男，貴州銅仁人，碩士，工程師，主要從事雷達(dá)綜合業(yè)務(wù)及管理. E-mail: 15908566611@139.com

基金項目：“基于多普勒雷達(dá)的對流性暴雨臨近預(yù)報技術(shù)研究”(黔氣科合KF[2015]05)與中國氣象局預(yù)報員專項“2014年貴州石阡4次罕見大暴雨過程對比分析”(CMAYBY2015-069)共同資助

收稿日期：2015-04-29；改回日期：2015-06-29

陳關(guān)清，楊群，李偉棟，等.貴州銅仁連續(xù)兩次冰雹天氣過程的對比分析[J].干旱氣象，2016，34(1)：163-172, [CHEN Guanqing, YANG Qun, LI Weidong, et al. Contrast Analysis on Two Continuous Hail Weather Processes Triggered by Cold Air in Tongren of Guizhou Province[J]. Journal of Arid Meteorology, 2016, 34(1):163-172], doi:10.11755/j.issn.1006-7639(2016)-01-0163