吳荷 孫越峰 崔耀鵬
摘要 利用天氣形勢及各種物理量值、衛(wèi)星云圖資料,分析了 2017 年 4 月 17 日傍晚發(fā)生在本溪的一次冰雹天氣過程成因。結(jié)果表明,東北冷渦和高空槽是這次過程的主要影響系統(tǒng);高層冷平流、低層暖平流,增強了大氣層結(jié)的不穩(wěn)定性;高、低空及地面系統(tǒng)配合較好,為此次冰雹發(fā)生提供了有利氣象條件,此次降雹區(qū)域K指數(shù)及各物理量要素配合都符合降雹標(biāo)準(zhǔn)。冰雹發(fā)生前期0 ℃層高度和-20 ℃層高度有利于冰雹生長;強對流天氣發(fā)生區(qū)域與云頂亮溫低值區(qū)對應(yīng)。
關(guān)鍵詞 冰雹;形勢場;物理量場;紅外云圖;遼寧本溪
中圖分類號 P467 文獻標(biāo)識碼 A 文章編號 1007-5739(2017)13-0206-01
冰雹是一種由強對流天氣系統(tǒng)引發(fā)的具有破壞性的災(zāi)害性天氣,具有突發(fā)性和較強的局地性,預(yù)報難度大,雖然持續(xù)時間不長,但卻能對農(nóng)作物造成顯著危害。隨著技術(shù)的發(fā)展,運用雷達圖識別和預(yù)報冰雹的研究越來越多[1-3],但對其環(huán)流背景及重要氣象要素的研究和分析仍然不可或缺[4],張琳娜等[5]通過分析近30年北京地區(qū)出現(xiàn)冰雹的天氣系統(tǒng),將發(fā)生冰雹的天氣系統(tǒng)分為三類,其中東北冷渦型發(fā)生次數(shù)最多。楊曉霞等[6]分析得出低層輻合是短時對流天氣產(chǎn)生和維持的重要動力機制。本溪地區(qū)并無雷達及探空站,對依賴于雷達圖和探空資料的冰雹預(yù)報分析仍有局限性;遼寧地區(qū)冰雹多發(fā)生在初夏,并多伴隨有短時強降水、雷暴大風(fēng)等強對流天氣,春季冰雹也時有發(fā)生,并對春耕播種等農(nóng)業(yè)活動造成重要影響。因此,了解此次冰雹發(fā)生的環(huán)流背景,分析冰雹發(fā)生的氣象條件,對提高本地冰雹的預(yù)報預(yù)警技術(shù)有重要意義。
1 天氣實況
2017年4月13—16日本溪市天氣晴好,日最高氣溫均在22 ℃以上,地面能量較高。受冷渦及高空槽共同影響,2017年4月17日本溪市區(qū)出現(xiàn)中雨天氣,19:25左右出現(xiàn)冰雹天氣,并伴有雷電,冰雹直徑為0.4~0.9 cm,持續(xù)時間5~7 min,局部地區(qū)持續(xù)10 min。
2 環(huán)流背景分析
冰雹發(fā)生的基本物理條件包括位勢不穩(wěn)定、存在觸發(fā)機制、水汽條件、0 ℃層和-20 ℃高度及強的垂直風(fēng)切變。因此,針對這些條件分析高低空環(huán)流場、地面形勢場及主要物理量,得出此次冰雹發(fā)生的氣象條件特征。
2.1 高、低空及地面形勢場分析
由圖1(a)可以看出,17日8:00遼寧東北部500 hPa存在一個冷渦系統(tǒng),南部存在高空槽,2個天氣系統(tǒng)共同影響遼寧地區(qū)。本溪地區(qū)處于200 hPa高空急流軸的左側(cè),500 hPa高空槽前,高空輻散,低空輻合,上升運動顯著。由圖1(b)可以看出,850 hPa有明顯切變和低空西南急流存在,本溪處于T-Td≤3 ℃的顯著濕區(qū),T500-850≥25 ℃,本溪地區(qū)水汽條件充沛,存在低空急流,前期本溪地面溫度高,這種上干冷、下暖濕的不穩(wěn)定層結(jié)十分有利于強對流天氣的產(chǎn)生和發(fā)展。至17日20:00冷渦南壓與高空槽合并影響遼寧,850 hPa切變線東移,低空急流有所減弱,此時冰雹天氣已經(jīng)結(jié)束,本溪降水天氣仍在繼續(xù)。由圖1(c)可以看出,17日17:00本溪地面由低壓中心控制,且存在明顯的地面氣旋,利于上升運動的加強,地面形勢場存在切變線,存在不穩(wěn)定能量,利于冰雹天氣的發(fā)生。
2.2 冰雹發(fā)生前期主要物理條件分析
大范圍強對流天氣在滿足降雹的大環(huán)流形勢下,還需具備一定的局地環(huán)境條件。為此,對冰雹發(fā)生前期本溪地區(qū)風(fēng)場垂直結(jié)構(gòu)、大氣層結(jié)穩(wěn)定度等進行了分析:0 ℃層高度為2 650 m,-20 ℃層高度為5 350 m,T500-850>25 ℃,K指數(shù)>30 ℃,存在地面切變。由表1可以看出,17日8:00風(fēng)速由低層的14 m/s迅速增加到200 hPa的34 m/s,風(fēng)速差達到20 m/s,有較強垂直風(fēng)切變,非常有利于強對流天氣的發(fā)生、發(fā)展和維持。另外,本溪地區(qū)8:00 0 ℃層高度為2 650 m,使對流云可以向高處發(fā)展,為冰雹的生成提供水汽條件;-20 ℃層高度在5 350 m,與0 ℃層厚度適宜,有利于冰雹生成有利于冰雹的形成。K指數(shù)>30 ℃,T500-850>25 ℃,表示大氣層結(jié)不穩(wěn)定,滿足冰雹等強對流天氣發(fā)生的條件。
3 云圖特征分析
由圖2可以看出,遼寧上空低云不斷發(fā)展并集合成對流云團,18:30對流云團發(fā)展東移至遼寧東部本溪地區(qū)上空,云頂亮溫進一步降低,云圖特征呈現(xiàn)為明顯的白色,有對流單體生成,本溪地區(qū)隨之發(fā)生冰雹天氣。
4 結(jié)論
分析結(jié)果表明,此次冰雹天氣過程受東北冷渦和高空槽共同影響,各項物理量預(yù)報指標(biāo)均利于強對流天氣發(fā)生。
(1)東北冷渦和高空槽是這次本溪冰雹天氣的主要影響系統(tǒng),上干冷下暖濕的不穩(wěn)定層結(jié)、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)本次降雹的0 ℃層和-20 ℃層高度在700 hPa和500 hPa等壓面高度附近,適宜冰雹的生成,降雹區(qū)域K指數(shù)及各層物理量要素配合等都符合降雹標(biāo)準(zhǔn)。
(3)東北冷渦外圍東南部的云系局地發(fā)展成中尺度對流系統(tǒng),是此次強對流天氣產(chǎn)生的主要云系。
5 參考文獻
[1] 俞小鼎,王迎春,陳明軒.新一代天氣雷達與強對流天氣預(yù)警[J].高原氣象,2005,24(3):456-464.
[2] 俞小鼎,周小剛,王秀明.雷暴與強對流臨近天氣預(yù)報技術(shù)進展[J].氣象學(xué)報,2012,70(3):311-337.
[3] 姜麟,王衛(wèi)芳,韓桂榮,等.江蘇一次夏季強雷暴天氣過程的綜合分析[J].氣象科學(xué),2006,26(3):316-322.
[4] 宋曉輝,柴東紅,蔡守新,等.冰雹天氣過程的綜合分析[J].氣象科技,2007,35(3):330-335.
[5] 張琳娜,郭銳,何娜,等.北京地區(qū)冰雹天氣特征[J].氣象科技,2013,41(1):114-120.
[6] 楊曉霞,張愛華,賀業(yè)坤.連續(xù)冰雹天氣的物理特征分析[J].氣象,2000,26(4):50-54.