袁慧敏 張敏 韓經(jīng)緯

摘 要：本文應(yīng)用1x1的NECP再分析資料、常規(guī)資料、地面自動(dòng)站資料以及雷達(dá)資料對(duì)2013年6月30日15時(shí)鄂爾多斯市北部地區(qū)出現(xiàn)的冰雹、暴雨過程進(jìn)行比較全面、深入的分析研究，結(jié)果指出：低壓中心生成于西風(fēng)帶與副熱帶高壓脊之間的切變線上，低壓中心尺度較小為次天氣尺度并不斷向東傳播，下游副熱帶高壓對(duì)上游短波槽攜帶冷空氣東移起到阻塞作用，從而使得系統(tǒng)滯留、移動(dòng)減慢，迫使位于鄂爾多斯市北部的強(qiáng)烈的垂直上升運(yùn)動(dòng)持續(xù)，配合副高在河套地區(qū)（35°N～37°N，110°E附近）不斷擺動(dòng)、重復(fù)出現(xiàn)，造成鄂爾多斯北部區(qū)域產(chǎn)生暴雨過程；東勝站探空資料分析研究發(fā)現(xiàn)大氣中存在有相當(dāng)厚的不穩(wěn)定層結(jié)，0℃層位于5000米附近，不穩(wěn)定層結(jié)伸展到-20℃附近（云頂溫度<-20℃），傾斜的、強(qiáng)烈而不均勻的上升氣流在強(qiáng)的垂直風(fēng)切變的動(dòng)力促發(fā)機(jī)制下，且云內(nèi)含水量豐富，是出現(xiàn)此次冰雹暴雨天氣的主要原因。通過此次天氣成因的分析研究可為以后預(yù)報(bào)提供一定的依據(jù)。

關(guān)鍵詞：冰雹暴雨；探空分析；雷暴高壓；垂直環(huán)流

1 降水實(shí)況與災(zāi)情

強(qiáng)對(duì)流天氣主要出現(xiàn)在鄂爾多斯市北部，2小時(shí)下了57毫米，過程降水總量71.8毫米，冰雹開始時(shí)間15：03分，持續(xù)7分鐘，冰雹最大直徑觀測(cè)場(chǎng)6毫米，市區(qū)目測(cè)有2～3cm，城市出現(xiàn)嚴(yán)重內(nèi)澇并遭受冰雹襲擊。

2 背景形勢(shì)場(chǎng)分析

這次過程主要是副熱帶高壓異常強(qiáng)大維持?jǐn)[動(dòng)，使其外圍的西南水汽不斷向北輸送，建立一支強(qiáng)的水汽通道，當(dāng)冷空氣不斷分裂南下與之相遇，在低層切變輻合線的的動(dòng)力激發(fā)之下，形成此次暴雨天氣。圖2為500hPa高度場(chǎng)隨時(shí)間的形勢(shì)演變圖，500hPa形勢(shì)場(chǎng)是高層短波槽分三次分裂東移南下，副熱帶高壓588dagpm線一直在35°～37°N，110°E附近不斷擺動(dòng)重復(fù)。

由于高層的冷空氣不斷分裂南下補(bǔ)充能量，且系統(tǒng)移動(dòng)緩慢，從而地面低壓維持發(fā)展。低空急流的建立為河套地區(qū)輸送熱量、水汽和動(dòng)量。此次暴雨過程的動(dòng)力擾動(dòng)條件是低層的切變系統(tǒng)，低層的切變擾動(dòng)很不穩(wěn)定大氣層結(jié)，從而激發(fā)產(chǎn)生了對(duì)流不穩(wěn)定出現(xiàn)暴雨冰雹天氣。

3 成雹的物理原因分析

3.1 大氣層結(jié)分析

本文利用東勝站的高空探測(cè)資料來分析本次降雹的物理因子，對(duì)6月30日14時(shí)、20時(shí)的對(duì)流有效位能伸展高度、0℃層的高度與-20℃層的高度進(jìn)行分析，結(jié)論見表1。

過冷水滴、雪花及冰晶一般位于大氣0℃層至-20℃之間的區(qū)域，這個(gè)區(qū)域稱為冰雹形成的“雹源區(qū)”。東勝本站0℃層維持在5000米左右，-20℃層伸展到約8000米高度左右，兩層之間的厚度適宜，再加上高空冷空氣補(bǔ)充進(jìn)入中低暖濕層，從而加強(qiáng)了整個(gè)大氣層結(jié)的對(duì)流不穩(wěn)定性。對(duì)流有效位能伸展高度14時(shí)已經(jīng)達(dá)到1.2千米左右，基本接近對(duì)流層頂?shù)母叨龋浅?qiáng)的能量聚集，在低層的切變擾動(dòng)的激發(fā)下，出現(xiàn)了非常強(qiáng)烈的對(duì)流天氣。

3.2 對(duì)流潛勢(shì)分析

本文通過對(duì)比分析東勝站的的對(duì)流有效位能cape值、及假相當(dāng)位溫值（Δθse）指標(biāo)來看一下此次強(qiáng)冰雹天氣的對(duì)流潛勢(shì)，對(duì)流有效位能是氣塊可以從正浮力作功而獲得的能量，并有可能轉(zhuǎn)化成氣塊的動(dòng)能，因而對(duì)對(duì)流發(fā)展具有很好的指示作用。

冰雹的形成一般要求Cape值>1000J/kg），從東勝的探空分析來看14時(shí)Cape值已達(dá)1575.2J/kg，并且14時(shí)假相當(dāng)位溫差值（Δθse） 已高達(dá)19.41℃， 一條高能舌延伸到東勝上空，且能量高舌一支延伸到-20℃層高度，伸展高度非常高，位于東勝上空的空氣塊兒就像一個(gè)“裝滿彈藥的槍”。位于0℃層與-20℃層之間為一條強(qiáng)的上沖氣流不斷將高層的冷空氣夾卷下來，強(qiáng)烈的冷暖空氣不斷在兩層直接交匯，使得水汽融化、凍結(jié)不斷反覆形成大的冰雹，凝結(jié)潛熱釋放是強(qiáng)降水區(qū)大氣的主要熱源，在低層觸發(fā)條件下，對(duì)流不穩(wěn)定能量釋放，冰雹隨著暴雨降落地面。

4 雷達(dá)資料分析

從徑向速度圖（圖3）可以發(fā)現(xiàn)明顯的雷暴高壓嵌套“逆風(fēng)區(qū)”的結(jié)構(gòu)特征。這種結(jié)構(gòu)特征表征冰雹云區(qū)或暴雨降水云區(qū)存在著垂直環(huán)流，也應(yīng)證了上述分析?！澳骘L(fēng)區(qū)”對(duì)應(yīng)強(qiáng)的上沖氣流，“逆風(fēng)區(qū)”周圍的雷暴高壓正是上沖氣流的外圍下沉氣流，從而形成一個(gè)中尺度垂直次級(jí)環(huán)流圈，冰雹區(qū)正好位于“逆風(fēng)區(qū)”的左側(cè)，暴雨區(qū)處于該垂直環(huán)流的上升區(qū)，垂直次級(jí)環(huán)流發(fā)展加強(qiáng)可能是降水的潛熱釋放激發(fā)了上升運(yùn)動(dòng)所至。

5 小結(jié)

（1）低壓中心生成于西風(fēng)帶與副熱帶高壓脊之間的切變線上，低壓中心尺度較小為次天氣尺度并不斷向東傳播，這種次天氣尺度和中尺度低渦所經(jīng)之處，多出現(xiàn)暴雨中心；

（2）東勝本站0℃層維持在5000米左右，-20℃層伸展到約8000米高度左右，兩層之間的厚度適宜，再加上高空冷空氣補(bǔ)充進(jìn)入中低暖濕層，從而加強(qiáng)了整個(gè)大氣層結(jié)的對(duì)流不穩(wěn)定性；

（3）一條高能舌延伸到東勝上空，且能量高舌一支延伸到-20℃層高度，位于0℃層與-20℃層之間為一條強(qiáng)的上沖氣流不斷將高層的冷空氣夾卷下來，強(qiáng)烈的冷暖空氣不斷在兩層直接交匯，使得水汽融化、凍結(jié)不斷反覆形成大的冰雹；

（4）“逆風(fēng)區(qū)”對(duì)應(yīng)強(qiáng)的上沖氣流，“逆風(fēng)區(qū)”周圍的雷暴高壓正是上沖氣流的外圍下沉氣流，從而形成一個(gè)中尺度垂直次級(jí)環(huán)流圈，暴雨區(qū)處于該垂直環(huán)流的上升支，冰雹區(qū)正好位于“逆風(fēng)區(qū)”的左側(cè)。

參考文獻(xiàn)

[1] 張霞，周建群，申用辰，等.一次強(qiáng)冰雹過程的物理機(jī)制分析[J].氣象.2005，31（4）：13-17.

[2] 雷雨順，王寶俊，吳正華.用不穩(wěn)定能量理論分析和預(yù)報(bào)夏季強(qiáng)風(fēng)暴的一種方法[J].大氣科學(xué)，1978，2（4）：297-305.

[3] 黃永玉等.單站暴雨客觀預(yù)報(bào)的一種適用模型[J].氣象科技.2005，33（3）：204-208.

[4] 陶祖鈺，鄭永光.大氣層結(jié)分析[R].2010.

[5] 雷雨順.強(qiáng)對(duì)流天氣的幾個(gè)問題[J].大氣科學(xué).1980，4（1）：94-101.

[6] 陳敏，等.華南前汛期鋒面垂直環(huán)流及其與中尺度對(duì)流系統(tǒng)的相互作用[J].氣象學(xué)報(bào).2007，65（5）：785-791.

[7] 林宗桂，等.一個(gè)高空槽前中尺度對(duì)流系統(tǒng)發(fā)生發(fā)展過程和機(jī)制研究[J].氣象學(xué)報(bào).2011，69（5）：770-781.

[8] 畢寶貴.中尺度地形對(duì)陜南暴雨的影響研究[D].南京氣象學(xué)院，2004.