萬(wàn)雪麗，周明飛，曾莉萍，楊秀莊

(貴州省氣象臺(tái)，貴州 貴陽(yáng) 550002)

貴州春季強(qiáng)冰雹天氣定量化概念模型研究及試應(yīng)用分析

萬(wàn)雪麗，周明飛，曾莉萍，楊秀莊

(貴州省氣象臺(tái)，貴州 貴陽(yáng) 550002)

該文利用貴州近13 a(2000—2012年)春季的氣象資料，依據(jù)強(qiáng)對(duì)流天氣發(fā)生的動(dòng)力條件和層結(jié)穩(wěn)定情況，將貴州春季強(qiáng)冰雹事件進(jìn)行不同類型的分類研究，給出貴州強(qiáng)冰雹天氣發(fā)生的有利環(huán)流形勢(shì)類型為：西北氣流型、高空槽型、鋒前降雹型和高架雷暴型。選取有多普勒雷達(dá)資料以來(lái)的2009—2013年的強(qiáng)冰雹天氣事件個(gè)例，采用基數(shù)據(jù)回放方式研究其降雹前3～15 min雷達(dá)回波形態(tài)、結(jié)構(gòu)和類型特征，并通過這些特征來(lái)有效識(shí)別冰雹云，發(fā)現(xiàn)降雹前冰雹落區(qū)附近的雷達(dá)回波組合反射率因子的強(qiáng)度普遍在40 dBz 以上，最強(qiáng)回波為50～60 dBz，冰雹云回波以塊狀回波為主；在垂直剖面上冰雹云回波基本都有明顯的回波懸垂，部分個(gè)例存在有界弱回波區(qū)，其大于40 dBz 的回波伸展高度多數(shù)都在 9～10 km。降雹的回波基本上以孤立的對(duì)流云回波單體為主，混合降水類型的冰雹回波對(duì)流單體夾雜在層狀云中。冰雹落區(qū)主要發(fā)生在組合反射率因子的最強(qiáng)回波中心，或是有界弱回波區(qū)或回波懸垂的回波墻下方。將研究結(jié)果在2014年3月30日的一次強(qiáng)冰雹過程中進(jìn)行試用，利用中尺度環(huán)境分析技術(shù)，對(duì)當(dāng)日環(huán)境場(chǎng)及要素配置進(jìn)行分析，對(duì)應(yīng)以上環(huán)流分型的概念模型方法，確定此次過程屬于高空槽型，中尺度環(huán)境及雷達(dá)分析與上述歸納特征十分吻合，利用此方法在當(dāng)日冰雹潛勢(shì)預(yù)報(bào)及臨近預(yù)警方面都提前做出了較好的預(yù)報(bào)預(yù)警。

強(qiáng)冰雹;中尺度分析;雷達(dá)回波

1 引言

目前國(guó)內(nèi)外對(duì)強(qiáng)冰雹的研究都是主要依賴于多普勒雷達(dá)探測(cè)為基礎(chǔ)的強(qiáng)風(fēng)暴臨近預(yù)報(bào)預(yù)警系統(tǒng)。例如NCAR的ANC(Auto-Nowcast System)系統(tǒng)，就是一個(gè)時(shí)間和空間固定，對(duì)風(fēng)暴的位置和強(qiáng)度進(jìn)行0～1 h預(yù)報(bào)的系統(tǒng)。ANC由預(yù)報(bào)員輸入氣象觀測(cè)、數(shù)值邊界層模式及多普勒雷達(dá)再分析系統(tǒng)數(shù)據(jù)，由特征檢測(cè)算法提供風(fēng)暴的移動(dòng)路徑預(yù)報(bào)結(jié)果。國(guó)外還有如澳大利亞氣象局的SETPS系統(tǒng)[1]。目前國(guó)內(nèi)類似的臨近預(yù)報(bào)預(yù)警系統(tǒng)有如中國(guó)氣象局的SWAN[2]、北京和上海的短臨系統(tǒng)以及香港天文臺(tái)的SWIRLS系統(tǒng)。新一代天氣雷達(dá)的應(yīng)用領(lǐng)域主要包括對(duì)流天氣的探測(cè)和預(yù)警、降水估計(jì)、雷達(dá)上方大氣垂直風(fēng)廓線的估測(cè)和通過對(duì)雷達(dá)反射率因子與徑向速度數(shù)據(jù)的同化為高分辨率數(shù)值模式提供初始場(chǎng)[3]。這些系統(tǒng)的研究開發(fā)為短時(shí)強(qiáng)天氣預(yù)警業(yè)務(wù)的開展起到了很好的輔助作用。但在實(shí)際應(yīng)用業(yè)務(wù)工作中，預(yù)報(bào)員綜合分析各種探測(cè)資料和短時(shí)預(yù)警的各種客觀產(chǎn)品，結(jié)合自身經(jīng)驗(yàn)的主觀預(yù)報(bào)和客觀預(yù)報(bào)綜合分析仍然是目前開展強(qiáng)對(duì)流天氣的臨近預(yù)警業(yè)務(wù)的主要途徑。

在冰雹天氣研究方面，美國(guó)天氣局風(fēng)暴預(yù)報(bào)中心(SPC)的預(yù)報(bào)方法已經(jīng)從經(jīng)驗(yàn)預(yù)報(bào)為主轉(zhuǎn)變到以物理因子為基礎(chǔ)綜合各種方法的預(yù)報(bào)新技術(shù)[4]。對(duì)冰雹的潛勢(shì)預(yù)報(bào)，是以天氣型識(shí)別和各種對(duì)流參數(shù)大小的計(jì)算為基礎(chǔ)[2]。目前國(guó)內(nèi)也有很多學(xué)者對(duì)強(qiáng)冰雹天氣的潛勢(shì)預(yù)報(bào)進(jìn)行了研究。如張玉峰等[5]利用天氣圖、物理量場(chǎng)、新一代多普勒天氣雷達(dá)回波圖、四要素氣象自動(dòng)站資料，對(duì)發(fā)生在安陽(yáng)的一次冰雹伴隨短時(shí)強(qiáng)降水強(qiáng)對(duì)流天氣進(jìn)行中尺度分析。瞿青等[6]利用雷達(dá)觀測(cè)資料及LAPS(Local Analysis and Prediction System)中尺度再分析場(chǎng)資料對(duì)發(fā)生在河南、安徽等地的對(duì)流云合并現(xiàn)象進(jìn)行了觀測(cè)分析。李德俊等[7]利用恩施多普勒雷達(dá)和常規(guī)分析資料對(duì)2007—2008年發(fā)生在恩施山區(qū)強(qiáng)冰雹和短時(shí)強(qiáng)降水天氣過程中的雷達(dá)產(chǎn)品特征進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，在此基礎(chǔ)上找出適合恩施山區(qū)強(qiáng)冰雹和短時(shí)強(qiáng)降水天氣的雷達(dá)臨近預(yù)警標(biāo)準(zhǔn)。還有石燕茹等[8]對(duì)石家莊地區(qū)27次(2007—2008年)強(qiáng)對(duì)流天氣過程進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，找到利用風(fēng)暴螺旋度(SRH)來(lái)作為臨近預(yù)報(bào)的指標(biāo)，并進(jìn)行了驗(yàn)證。還有的學(xué)者[9-10]通過更為微觀的研究，如利用建立的耦合電過程三維冰粒子分檔模式(通過引入電場(chǎng)力來(lái)考慮電場(chǎng)對(duì)粒子的影響)，模擬研究了一次北京地區(qū)強(qiáng)雷暴發(fā)展過程中電過程對(duì)霰粒子含量、數(shù)濃度的影響。但是由于對(duì)冰雹的潛勢(shì)預(yù)報(bào)，是以天氣型識(shí)別和各種對(duì)流參數(shù)大小的計(jì)算為基礎(chǔ)。將大冰雹事件的天氣歸結(jié)成多種類型，計(jì)算每種類型下的對(duì)流參數(shù)，將天氣型與對(duì)流參數(shù)相配置，找出擾動(dòng)產(chǎn)生和增強(qiáng)的最有利區(qū)域，制作發(fā)布冰雹潛勢(shì)預(yù)報(bào)。因此對(duì)于不同的地區(qū)都將有不同的參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)，特別是像貴州這樣的地形復(fù)雜區(qū)域。在貴州省內(nèi)，過去貴州省氣象部門由于探測(cè)手段落后，局地強(qiáng)對(duì)流天氣的預(yù)警能力較低?，F(xiàn)階段貴州已經(jīng)建成了貴陽(yáng)、遵義、都勻、興義、畢節(jié)、三穗6部多普勒新一代天氣雷達(dá)。1 700余個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)溫度和雨量自動(dòng)站、3部閃電定位儀為主的中小尺度監(jiān)測(cè)網(wǎng)，提高了對(duì)強(qiáng)對(duì)流天氣的監(jiān)測(cè)與預(yù)警能力，但是開展的相關(guān)科研工作比較少，應(yīng)用水平仍然較低。近兩三年也有相關(guān)人員[11-13]對(duì)一些強(qiáng)冰雹個(gè)例進(jìn)行研究，得到強(qiáng)冰雹天氣過程的多普勒雷達(dá)回波特征預(yù)報(bào)指標(biāo)，但是卻缺乏在業(yè)務(wù)中系統(tǒng)性應(yīng)用。

本文將貴州各類冰雹天氣類型與對(duì)流參數(shù)相結(jié)合，結(jié)合衛(wèi)星與雷達(dá)資料建立貴州冰雹天氣定量化概念模型，并投入業(yè)務(wù)試應(yīng)用，對(duì)貴州冰雹天氣預(yù)報(bào)研究有重要意義。

2 貴州強(qiáng)冰雹中尺度天氣型分類

為了保證研究資料的延續(xù)性和統(tǒng)一性，同時(shí)考慮降雹區(qū)域大小以及縣市區(qū)域周邊人工消雹對(duì)地面冰雹直徑的削弱作用，收集貴州85縣市2000—2012年春季冰雹事件，定義3縣市出現(xiàn)冰雹且1縣市冰雹直徑大于10 mm，或10站出現(xiàn)冰雹的冰雹事件為一次強(qiáng)冰雹天氣事件。

由于定義的強(qiáng)冰雹時(shí)間范圍為24 h內(nèi)，且以每日20時(shí)為分界，研究發(fā)現(xiàn)貴州冰雹事件發(fā)生的時(shí)間分布具有午后和前半夜多降雹的特征，因此，考慮環(huán)境場(chǎng)分析結(jié)果對(duì)預(yù)報(bào)應(yīng)用的指導(dǎo)性，所取個(gè)例兼顧時(shí)間和區(qū)域的相對(duì)集中，對(duì)時(shí)間范圍作12 h的間隔選取，對(duì)個(gè)例降雹落區(qū)重新篩選，如3縣市出現(xiàn)冰雹且1縣市冰雹直徑大于10 mm的個(gè)例，若出現(xiàn)時(shí)間分別為白天和夜間，則將此類事件舍去，若3縣市均出現(xiàn)在白天或夜間，則將此類事件計(jì)入研究個(gè)例，得到2000—2012年強(qiáng)冰雹個(gè)例38個(gè)。

為了客觀的表現(xiàn)天氣系統(tǒng)配置及其影響對(duì)產(chǎn)生強(qiáng)冰雹天氣的作用，以及環(huán)境溫壓濕風(fēng)等要素高低層不同配置對(duì)強(qiáng)冰雹天氣的貢獻(xiàn)，從而得到較好的強(qiáng)冰雹定量化概念模型，本研究應(yīng)用中國(guó)氣象局推行的中尺度天氣圖分析技術(shù)規(guī)范，利用Micaps系統(tǒng)分別對(duì)2000—2012年38個(gè)個(gè)例分析200 hPa、500 hPa、700 hPa、850 hPa、地面等各層影響系統(tǒng)、溫壓濕風(fēng)、層結(jié)穩(wěn)定度狀況等特征，然后進(jìn)行上中下層綜合的中尺度環(huán)境場(chǎng)分析。

依據(jù)強(qiáng)對(duì)流天氣發(fā)生的動(dòng)力條件和層結(jié)穩(wěn)定情況，將貴州春季強(qiáng)冰雹事件進(jìn)行不同類型分類研究，給出不同類型的強(qiáng)冰雹潛勢(shì)預(yù)報(bào)定量化概念模型。為此將貴州強(qiáng)冰雹天氣發(fā)生的有利環(huán)流形勢(shì)分為5類,詳情如下：

西北氣流型：冰雹常于傍晚到夜間出現(xiàn)在地面輻合線附近的露點(diǎn)鋒區(qū)內(nèi)，降雹區(qū)走向與地面輻合線一致，有時(shí)地面露點(diǎn)鋒區(qū)內(nèi)貴州西部有南北兩條輻合線，則在兩條輻合線附近都可能出現(xiàn)冰雹，如果700 hPa貴州區(qū)域有低空急流形成，則在地面露點(diǎn)鋒區(qū)與 700 hPa低空急流重合區(qū)域也會(huì)出現(xiàn)冰雹，降雹區(qū)走向與700 hPa急流方向一致。

高空槽型：冰雹常于傍晚到夜間出現(xiàn)在地面輻合線南側(cè)與850 hPa切變線之間的靠近露點(diǎn)鋒區(qū)的濕區(qū)內(nèi)，冰雹區(qū)域走向接近850 hPa溫度脊走向。

鋒前降雹型：冰雹發(fā)生于移動(dòng)冷鋒前地面露點(diǎn)鋒區(qū)與冷鋒之間區(qū)域。當(dāng)鋒前地面有輻合線生成時(shí)，冰雹常產(chǎn)生于輻合線南側(cè)，降雹區(qū)走向與地面輻合線一致；當(dāng)700 hPa有低空急流形成時(shí)，冰雹常產(chǎn)生于地面露點(diǎn)鋒區(qū)與低空急流重疊區(qū)域，降雹區(qū)走向與700 hPa急流一致；當(dāng)?shù)孛鏋殇h前一致偏南氣流，且700 hPa也沒有低空急流形成時(shí)，冰雹出現(xiàn)區(qū)域常與地面露點(diǎn)鋒區(qū)走向一致，呈南北走向。

高架雷暴型分兩種：一是云貴靜止鋒維持，靜止鋒后高架雷暴產(chǎn)生冰雹；二是冷鋒移至江南南部至貴州西部一線，冷鋒后部高架雷暴產(chǎn)生冰雹。靜止鋒后高架雷暴冰雹，發(fā)生于靜止鋒后700 hPa急流核兩側(cè)急流區(qū)，降雹區(qū)與700 hPa急流走向一致；冷鋒后高架雷暴冰雹，通常在700 hPa有溫度脊發(fā)展時(shí)，在未來(lái)發(fā)生于冷鋒后700 hPa急流與700 hPa溫度脊之間，降雹區(qū)走向接近700 hPa溫度脊走向。38個(gè)個(gè)例中有西北氣流型3個(gè)，高空槽型 19個(gè)，鋒前降雹型10個(gè)，高架雷暴型6個(gè)。在中尺度環(huán)境分析中，補(bǔ)充700～500 hPa溫差、鋒面、地面輻合線、低空急流、0 ℃和 -20 ℃層高度、垂直風(fēng)切變等環(huán)境參數(shù)統(tǒng)計(jì)分析。

各類天氣型的概念模型圖如下：

圖1 西北氣流型降雹概念模型(陰影區(qū)為冰雹區(qū)域)Fig.1 Weather type of northwest flow(The shaded mean hail)

圖2 高空槽型降雹概念模型(陰影區(qū)為冰雹區(qū)域)Fig.2 Weather type of upper Trough (The shaded mean hail)

圖3 鋒前降雹型概念模型(陰影區(qū)為冰雹區(qū)域)Fig.3 Weather type of thunderstorms ahead of cold front (The shaded mean hail)

圖4 靜止鋒高架雷暴型概念模型(陰影區(qū)為冰雹區(qū)域) Fig.4 Weather type of elevated thunderstorms behind stationary front (The shaded mean hail)

圖5 冷鋒高架雷暴型概念模型(陰影區(qū)為冰雹區(qū)域)Fig.5 Weather type of elevated thunderstorms behind cold front(The shaded mean hail)

3 雷達(dá)特征分析

選取2009—2013年以來(lái)符合研究定義的強(qiáng)冰雹天氣事件個(gè)例，采用基數(shù)據(jù)回放方式研究其降雹前3～15 min雷達(dá)回波形態(tài)、結(jié)構(gòu)和類型特征，并通過這些特征來(lái)有效識(shí)別冰雹云。主要的研究?jī)?nèi)容為降雹前冰雹云雷達(dá)回波組合發(fā)射率因子的強(qiáng)度、形態(tài)，雷達(dá)強(qiáng)回波中心的垂直結(jié)構(gòu)、強(qiáng)回波類型以及冰雹落點(diǎn)和強(qiáng)回波中心的空間位置對(duì)應(yīng)關(guān)系等。通過對(duì)上述雷達(dá)回波特征的研究，結(jié)合當(dāng)日0 ℃和-20 ℃層等溫線高度，提前有效的識(shí)別冰雹云，從而達(dá)到臨近預(yù)警的目的。

通過對(duì)2009—2013年共17次冰雹個(gè)例進(jìn)行類別分析，發(fā)現(xiàn)降雹前冰雹落點(diǎn)附近的雷達(dá)回波組合反射率因子的強(qiáng)度普遍較大，基本都在40 dBz以上，最強(qiáng)回波為50～60 dBz，個(gè)別個(gè)例中最強(qiáng)回波超過60dBz。通過對(duì)所選取個(gè)例的研究，冰雹云回波的CAPPI掃描觀測(cè)低層回波以塊狀回波為主。對(duì)研究個(gè)例選取適當(dāng)位置做剖面，可以在剖面上看到冰雹云回波基本都有明顯的回波懸垂，部分個(gè)例存在有界弱回波區(qū)，其大于40 dBz的回波伸展高度較高，基本都達(dá)到了9～10 km(離地高度下同)，當(dāng)50 dBz伸展高度達(dá)8～10 km及以上時(shí)，如果當(dāng)天的0 ℃層和-20 ℃層等溫線高度適宜，往往預(yù)示著大冰雹的出現(xiàn)。

一般的降水回波類型主要分為3大類，對(duì)流云回波、層云回波及混合云降水回波，不同類型的回波其特征也有明顯的不同，對(duì)流云回波一般強(qiáng)度較大，回波呈塊狀，而層云回波一般強(qiáng)度較弱，呈片狀，兩種回波類型混合在一起，即為混合性降水回波。通常來(lái)說(shuō)，大于35 dBz的回波基本上都屬于對(duì)流性降水回波。冰雹過程的產(chǎn)生伴隨著強(qiáng)的上升氣流，對(duì)流往往較旺盛，所以冰雹云回波的回波類型以對(duì)流云回波為主，呈塊狀。同時(shí)，很多對(duì)流云是在層云中或附近生成，與層云連成一片，從而形成混合云降水回波。通過對(duì)所選個(gè)例研究，冰雹云的回波類型基本上以對(duì)流云回波為主，也存在混合云降水回波。在冰雹落點(diǎn)上，冰雹往往發(fā)生在組合反射率因子的強(qiáng)回波中心，或者接近中心的地方。CAPPI掃描觀測(cè)顯示，高層回波較強(qiáng)的地方也往往會(huì)出現(xiàn)冰雹，通過剖面做分析，冰雹落區(qū)也是發(fā)生在回波懸垂比較明顯的位置。總的來(lái)說(shuō)，冰雹落區(qū)主要發(fā)生在組合反射率因子的最強(qiáng)回波中心，或是有界弱回波區(qū)或回波懸垂的回波墻下方。

4 2014年3月30 日冰雹個(gè)例應(yīng)用分析

根據(jù)以上的研究分析現(xiàn)選取2014年3月30 日一次高空槽型冰雹檢驗(yàn)關(guān)于貴州春季強(qiáng)冰雹的各種物理量指標(biāo)、雷達(dá)、云圖特征及降雹落區(qū)分析。

2014年3月30 日08 時(shí)地面貴州西部受熱低壓控制(圖6)，從17時(shí)開始省的西部有輻合線生成，到20時(shí)熱低壓西退，省西部邊緣地面輻合線發(fā)展 (如圖6)。從3月30 日08時(shí)和20時(shí)的探空資料來(lái)看，發(fā)現(xiàn)08時(shí)在近地面層有一層薄薄的逆溫層，這跟地面受熱低壓的影響有直接關(guān)系。08 時(shí)400～500 hPa有一層弱的干區(qū)，500 hPa以下均為濕層；到20時(shí)400～500 hPa的干區(qū)增強(qiáng)，500 hPa以下的濕區(qū)維持。08時(shí)地面到400 hPa 的垂直風(fēng)切變?yōu)?.5×10-3s-1,到20時(shí)地面到400hPa 的垂直風(fēng)切變變?yōu)?.2×10-3s-1。從探空?qǐng)D上分析可知貴陽(yáng)站的探空曲線為混合降水型，有可能發(fā)生冰雹或短時(shí)強(qiáng)降水。特別是圖7c為在08時(shí)探空的基礎(chǔ)上利用地面14時(shí)的溫度及露點(diǎn)訂正后的探空曲線，可以看到不穩(wěn)定能量的顯著增加，由于當(dāng)日過程開始于17時(shí)以后，到20時(shí)圖7b上發(fā)現(xiàn)不穩(wěn)定能量已經(jīng)釋放并迅速減小。而從當(dāng)日的實(shí)況來(lái)看的確在地面輻合線附近發(fā)生了冰雹或強(qiáng)降水。降水主要以中—大雨為主(圖8藍(lán)色陰影區(qū))，最大羅甸暴雨54.9 mm。

圖6 2014年3月30 日(a)08 時(shí)、(b)20時(shí)地面圖Fig.6 Surface Weather Chart at 08∶00 BT (a) and 20∶00 BT (b) 30 March 2014

圖7 2014年3月30 日垂直剖面圖(a)08 時(shí) (b)20時(shí) (c)用14時(shí)地面溫度及露點(diǎn)訂正過的14時(shí)探空?qǐng)DFig.7 The sounding at 08∶00 BT (a)、14∶00 BT (b) and 20∶00 BT (c) 30 March 2014

圖8 2014年3月30日08時(shí)—2014年3月31日08時(shí)全省國(guó)家級(jí)自動(dòng)站累積降水Fig.8 Accumulated precipitation from observation from 08∶00 BT 30 March 2014 to 08∶00 BT 31 March 2014

4.1 中尺度分析

2014年3月30 日17時(shí)55分—20時(shí)30分貴州西部6市縣出現(xiàn)冰雹天氣，最大冰雹直徑30 mm(圖9 a)。

圖9 (a)2014年3月30 日17—21時(shí)強(qiáng)對(duì)流實(shí)況(紅色為冰雹)，(b)2014年3月30 日預(yù)報(bào)冰雹落區(qū)Fig.9 (a)Severe Convection from observation (the shaded mean hail) from 17∶00 BT 30 March 2014 to 21∶00 BT 30 March 2014；(b)hail forecast from 14∶00 BT 30 March 2014 to 14∶00 BT 31 March 2014

圖10 2014年3月30 日08 時(shí)中尺度環(huán)境場(chǎng)分析Fig.10 Mesoscale analysis of the severe Convection at 08∶00 BT 30 March 2014

對(duì)2014年3月30日08時(shí)實(shí)況資料進(jìn)行中尺度環(huán)境場(chǎng)分析(圖10)可知，貴州中西部處于有利于對(duì)流發(fā)展的區(qū)域，中低層有層結(jié)不穩(wěn)定區(qū)域存在，700 hPa有暖溫脊發(fā)展，500 hPa高空槽靠近貴州，槽后有冷溫槽配合，未來(lái)貴州中西部層結(jié)將更趨于不穩(wěn)定，同時(shí)，貴州西部地面有兩條輻合線生成，700 hPa和850 hPa的急流均位于廣西北部，地面露點(diǎn)鋒區(qū)位于貴州中西部，這樣在高空槽擾動(dòng)作用下，貴州西部地面輻合線上有利于對(duì)流生成，在有利于對(duì)流發(fā)展的不穩(wěn)定的天氣尺度環(huán)境中，易于強(qiáng)對(duì)流天氣的形成，加之當(dāng)日0 ℃、-20 ℃層高度分別在4 016 m、5 750 m，處于有利于貴州降雹的高度，垂直風(fēng)切變2×10-3s-1，達(dá)到貴州降雹的閾值，根據(jù)高空槽型潛勢(shì)預(yù)報(bào)模型，預(yù)報(bào)當(dāng)日貴州中西部有冰雹天氣發(fā)生，呈南北走向(圖9b)，當(dāng)日中午貴州省氣象臺(tái)發(fā)布雷雨冰雹預(yù)報(bào)，預(yù)報(bào)效果較好。

4.2 云圖、雷達(dá)資料分析

2014年3月30 日下午開始，貴州畢節(jié)地區(qū)有對(duì)流云團(tuán)生成，之后不斷向東南移動(dòng)(圖11)，主要影響六盤水市東部、安順市西部。如圖11e云頂?shù)淖畹蜏囟葹?56 ℃，低于-50 ℃ 的面積為9 746 m2，低于-40 ℃的面積大約為31 960 m2。從云圖上分析可知，此次過程為幾個(gè)對(duì)流單體發(fā)展結(jié)合后，在一個(gè)復(fù)合體的內(nèi)部又存在對(duì)流單體結(jié)構(gòu)，互相影響增強(qiáng)造成。當(dāng)日 08時(shí)探空?qǐng)D上0 ℃層等溫線高度為4 km，-20 ℃層等溫線高度為5.7 km，達(dá)到了降雹的層結(jié)條件。

圖11 風(fēng)云2E紅外云圖 (a)17∶00 (b)18∶00 (c)19∶00 (d)20∶00 (e)21∶00 (f)22∶00Fig.11 Infrared cloud image of FY-2E at 17∶00 BT(a)、18∶00 BT(b)、19∶00 BT(c)、20∶00 BT(d)、21∶00 BT(e)、22∶00 BT(f)

如圖12a、12b所示，分別為紫云20時(shí)06分、鎮(zhèn)寧20時(shí)17分的雷達(dá)回波組合反射率及其剖面圖，圖中顯示，紫云和鎮(zhèn)寧回波圖上都有明顯的塊狀回波，回波強(qiáng)度都在40 dBz 以上，最強(qiáng)回波強(qiáng)度都超過50 dBz，從剖面圖上看，二者都有明顯的回波懸垂，紫云存在有界弱回波區(qū)，40 dBz伸展高度較高，基本都達(dá)到了8 km，且紫云的50 dBz回波伸展高度也達(dá)近8 km，50 dBz的回波伸展高度超過-20 ℃層高度，往往預(yù)示著會(huì)出現(xiàn)大冰雹。圖12c中在紫云東部長(zhǎng)順南部也有一個(gè)較強(qiáng)塊狀回波，沿雷達(dá)徑向作垂直剖面發(fā)現(xiàn)了明顯的回波懸垂，配合同時(shí)刻的速度圖在回波懸垂的位置低層有強(qiáng)的輻合(6 km 以下)高層輻散現(xiàn)象(8～12 km)。由于本文未考慮鄉(xiāng)鎮(zhèn)降雹，但是從雷達(dá)圖上分析可知此地有很大的降雹可能性。根據(jù)實(shí)時(shí)的雷達(dá)回波資料，預(yù)報(bào)員利用上述結(jié)論判斷紫云、鎮(zhèn)寧出現(xiàn)冰雹的可能性較大，及時(shí)的指導(dǎo)當(dāng)?shù)乜h局發(fā)布冰雹預(yù)警并做好服務(wù)。結(jié)果當(dāng)日20時(shí)16分紫云出現(xiàn)直徑30 mm的冰雹，當(dāng)日20時(shí)23分鎮(zhèn)寧出現(xiàn)直徑8 mm的冰雹，利用雷達(dá)回波做到提前預(yù)警，提前時(shí)間分別為10 min和6 min，達(dá)到了較好的預(yù)警服務(wù)效果。

圖12 (a)2014年3月30日20時(shí)06分貴陽(yáng)雷達(dá)站組合反射率及沿紫云的回波剖面圖;(b)20時(shí)17分貴陽(yáng)雷達(dá)站組合反射率及沿鎮(zhèn)寧的回波剖面圖;(c)CAPPI 3 km高度反射率因子圖及垂直剖面圖;(d)3 km高度速度圖及垂直剖面圖Fig.12 (a)Composition graph of reflectivity at Guiyang Radar Station at 20∶06 BT 30 March 2014 and profile image along Ziyun Station； (b)Composition graph of reflectivity at Guiyang Radar Station at 20∶17 BT 30 March 2014 and profile image along zhenning Station； (c) Reflectivity of CAPPI at 3 km and profile image；(d) The radical velocity at 3 km and profile image

從圖中還可以看到，降雹落點(diǎn)主要發(fā)生在回波懸垂的下方，與強(qiáng)回波中心對(duì)應(yīng)良好，空間位置基本一致。

[1] FENG Guili,QIE Xiushu,Yuan Tie,and ZHOU Yunjun,A Case Study of Cloud-to-Ground Lingting Activities in Hailstorms under Cold Eddy Synoptic Situation.Acta Meteorologica Sinica,2006,Vol.20,NO.4:489-499.

[2] C.Mueller,T.Saxen,R.Roberts,J.Wilson,T.Betancourt,S.Dettling,N.Oien,and J.Yee,NCAR Auto-Nowcast System.Weather and Forecasting,2003，18:545-561.

[3] 俞小鼎.強(qiáng)對(duì)流天氣的多普勒天氣雷達(dá)探測(cè)和預(yù)警[J].氣象科技進(jìn)展，2011,1 (3):31-41.

[4] 章國(guó)材.預(yù)報(bào)員在未來(lái)天氣預(yù)報(bào)中的作用探討[J].氣象，2005，30(7)：8-11.

[5] 張玉峰，丁治英,王愛玲,等.中尺度冰雹天氣預(yù)警技術(shù)分析與研究[J].河南科學(xué),2011，29(5):550-554.

[6] 瞿青，黃勇，胡雯,等.強(qiáng)對(duì)流系統(tǒng)中對(duì)流云合并的觀測(cè)分析[J].氣象科學(xué)，2011,31(1):100-106.

[7] 李德俊，唐仁茂，熊守權(quán),等.強(qiáng)冰雹和短時(shí)強(qiáng)降水天氣雷達(dá)特征及臨近預(yù)報(bào)[J].氣象,2011，37(4):474-480.

[8] 石燕茹，壽紹文，王麗榮,等.風(fēng)暴相對(duì)螺旋度與強(qiáng)對(duì)流天氣類型的關(guān)系分析[J].氣象與環(huán)境學(xué)報(bào),2011，27(1):65-71.

[9] 馮晉勤，黃愛玉，張治洋,等.基于新一代天氣雷達(dá)產(chǎn)品閩西南強(qiáng)對(duì)流天氣臨近預(yù)報(bào)方法研究[J].氣象,2012，38(2):197-203.

[10] 周志敏，郭學(xué)良，崔春光,等.強(qiáng)風(fēng)暴電過程對(duì)霰粒子含量和譜分布影響的數(shù)值模擬研究[J].氣象學(xué)報(bào),2011，69(5):830-846.

[11] 周永水，汪超.貴州省冰雹的時(shí)空分布特征[J].貴州氣象,2009，33(6):9-11.

[12] 熊偉，周明飛，周永水，等.雷達(dá)資料對(duì)貴州春季冰雹云識(shí)別初探[J].貴州氣象,2011，35(2):13-17.

[13] 周永水，周明飛，原野.多普勒雷達(dá)產(chǎn)品在貴州山區(qū)的降雹特征[J].貴州氣象,2012，36(1):40-43.

Guizhou strong spring hail weather quantitative research and application test analysis of conceptual model

WAN Xueli, ZHOU Mingfei, ZENG Liping, YANG Xiuzhuang

(The Meteorological Observatory of Guizhou Province, Guiyang 550002, Guizhou)

The strong hail of Guizhou in spring happens frequently. It may cause heavy disasters. So, the prediction and the early warning of a strong hail will be very useful and significant. In this paper, the data from 2000 to 2012 was used to collocate the environment and the synoptic system to build a three dimensional quantification model. Through investigation, the circulation type can be classified into northwest air stream, upper-level through, prefrontal hail fall and elevated thunderstorms. The relationship of radar echoes and the region of the strong hail happening was researched. It is found that the strongest CR of the radar were 50～60dBz and most echoes greater than 40dBz near the area before the hailfall. The hail cloud echoes were mainly nubby echoes in the low-level. There were obvious overhang echoes in the cross-section, and bounded weak echoes in some cases. The echoes were greater than 40dBz to get to 9～10km.The hail clouds were mainly convective echoes, but also had mixing cloud precipitation. The main hailfall region happened near the strongest echoes, bounded weak echoes or under the overhang echoes.

strong hail; mesoanalysis; radar echo

1003-6598( 2017) 02-0001-07

2016-07-13

萬(wàn)雪麗(1967—)，女，副高，主要從事天氣預(yù)報(bào)研究工作，E-mail:582617620@qq.com。

P458.1+22

A