劉永生+陳華凱+王寧

摘 要：利用常規(guī)觀測資料、多普勒雷達(dá)和衛(wèi)星云圖資料對(duì)2016年6月13日德州市強(qiáng)冰雹天氣過程診斷分析，結(jié)果表明：在冷渦環(huán)流背景下，中高層冷空氣入侵，觸發(fā)不穩(wěn)定能量釋放，低層水汽飽和度較高，中高層干冷空氣入侵導(dǎo)致大氣不穩(wěn)定度增加，低層濕、中高層干有利于冰雹生成發(fā)展。魯西北云頂溫度TBB在-40℃至-60℃，強(qiáng)對(duì)流最劇烈冰雹、大風(fēng)天氣主要發(fā)生在雷暴云團(tuán)前方亮溫梯度最大區(qū)域內(nèi)，強(qiáng)對(duì)流天氣回波是多單體風(fēng)暴，0℃層和-20℃層高度適宜，風(fēng)暴強(qiáng)盛階段單體頂高（TOP）維持在10km以上高度，強(qiáng)中心高度（HT）維持在4-8km高度，低層至4-5km高度有強(qiáng)垂直風(fēng)切變。降雹區(qū)垂直積分液態(tài)含水量VIL>50kg/m2，DBZ、VIL等產(chǎn)品與降雹相關(guān)性很好，有較好指示作用。

關(guān)鍵詞：強(qiáng)對(duì)流；冰雹；大風(fēng)；TBB

德州市位于黃河下游北岸，山東省西北部，是強(qiáng)對(duì)流天氣高發(fā)區(qū)，同是也是冰雹多發(fā)地，每年冰雹天氣給人民財(cái)產(chǎn)和生命安全帶來嚴(yán)重?fù)p失。 13日13時(shí)至18日德城區(qū)、陵城區(qū)和平原縣先后出現(xiàn)風(fēng)雹天氣，最大風(fēng)速22.08米/秒，冰雹最大直徑20毫米，大部分鄉(xiāng)鎮(zhèn)農(nóng)作物受災(zāi)嚴(yán)重，小麥?zhǔn)転?zāi)6245公頃，直接經(jīng)濟(jì)損失6535萬元，受災(zāi)人口40946人。

一、天氣背景分析

13日08時(shí)，歐亞大陸上空是兩槽一脊形勢，500hPa上為新疆高壓脊和東北冷渦，700、850hPa上河套北部有氣旋性環(huán)流發(fā)展。魯西北500hPa處于高壓脊前西北氣流控制下，700hPa上山東西部有切變，850hPa有弱切變，850hPa溫度脊伸到魯西北附近，低層有暖平流。地面氣壓場處于低壓前部，西南風(fēng)較弱，倒槽伸到魯東南一帶，魯西北水汽輸送條件此時(shí)還沒建立。

隨著系統(tǒng)東移，我市13時(shí)出現(xiàn)強(qiáng)對(duì)流天氣，伴有短時(shí)強(qiáng)降水、雷電和冰雹。13日20時(shí)，河套北部氣旋性環(huán)流加強(qiáng)，500、700、850hPa上均發(fā)展出閉合低渦。500hPa低渦底部有西北風(fēng)急流，中心最大風(fēng)速44m/s，我市上空風(fēng)速為28m/s，700hPa受西北氣流控制，有弱冷平流。850hPa低渦伸出暖式切變延伸到魯西北，我市上空有風(fēng)速和風(fēng)向輻合，且有明顯暖平流。低渦后部在地面氣壓場有對(duì)應(yīng)冷高壓，地面低壓中心東移，我市有冷式切變線。14日08時(shí)，低渦中心南壓到山西和內(nèi)蒙交界一帶，魯西北處于低渦底前部，500、700hPa為西北氣流，且均有西北風(fēng)急流，冷平流很強(qiáng)。850hPa冷切在陜西中部，暖切在北京一帶，我市850hPa有14m/s西南風(fēng)輸送水汽。地面上呈西高東低形勢，內(nèi)蒙到河套有冷鋒。到14日20時(shí)，系統(tǒng)基本移出魯西北，強(qiáng)對(duì)流天氣過程結(jié)束。

二、物理量分析

1.熱力條件分析

分析13日08時(shí)濟(jì)南探空資料，0℃層高度位于3891.3m，-20℃層高度位于7094.5m。-20℃高度層不高，說明高空有冷空氣進(jìn)入，形成“干暖蓋”，抑制邊界層小尺度熱力對(duì)流發(fā)展，使邊界層內(nèi)不穩(wěn)定能量不致過早零散釋放，0℃層和-20℃層高度差較小，過冷水濃度較大，有利于成雹。

2.大氣層結(jié)穩(wěn)定度

08時(shí)章丘站CAPE=249.9J/kg，K=29℃，SI= 1.71℃；20時(shí)CAPE=350.3J/kg，K=38℃，SI=-3.61℃。說明從13日08-20時(shí)CAPE值和K指數(shù)是增大，SI指數(shù)減小。而且K=38℃和SI指數(shù)-3以下，達(dá)到山東發(fā)生強(qiáng)對(duì)流天氣預(yù)報(bào)指標(biāo)；大氣層結(jié)不穩(wěn)定，有利于冰雹發(fā)生發(fā)展。

3.垂直風(fēng)切變

分析13日08時(shí)章丘站探空曲線，700hPa以下是偏南風(fēng)，700hPa附近是西南風(fēng)， 400hPa以上是偏西風(fēng)， 且偏西風(fēng)風(fēng)速隨高度增加， 即在垂直方向上存在較強(qiáng)風(fēng)切變， 風(fēng)向在700hPa以下隨高度由偏南風(fēng)順轉(zhuǎn)為西南風(fēng)、暖平流明顯，風(fēng)向在400hPa以上隨高度由西北風(fēng)逆轉(zhuǎn)為偏西風(fēng)、有弱冷平流，風(fēng)速隨高度增大，垂直風(fēng)切變較大區(qū)有利于造成冰雹。

三、衛(wèi)星云圖分析

13 日14時(shí)在魯西北西部地區(qū)上空有對(duì)流云團(tuán)發(fā)展，15時(shí)對(duì)流云團(tuán)迅速加強(qiáng)發(fā)展并由西北向偏東南方向移動(dòng)，低層入流區(qū)一直發(fā)展；魯西北地區(qū)都處于TBB<-40℃冷云區(qū)中，-60℃的冷中心位于德州西北部，15-16 時(shí)對(duì)流云團(tuán)發(fā)展最旺盛，云頂亮溫<-40℃冷云蓋面積達(dá)到最大，中心區(qū)主要位于德州西部。云團(tuán)東南部等溫線密集，表明位于冷云蓋前端溫度梯度非常大，云團(tuán)內(nèi)部對(duì)流活躍。22時(shí)-40℃冷云蓋基本上移出魯西北，強(qiáng)度減弱。根據(jù)實(shí)況可知，德城區(qū)、陵城區(qū)和平原縣降雹在14-16時(shí)，說明降雹在對(duì)流云團(tuán)發(fā)展最旺盛時(shí)刻，位于冷云蓋運(yùn)動(dòng)方向前端及溫度梯度大值區(qū)，隨著冷云蓋移出，冰雹結(jié)束。

四、雷達(dá)產(chǎn)品分析

13日12時(shí)30分河北景縣、故城和武城縣附近生成零星降水回波，13時(shí)30分前后發(fā)展成一片較大回波并向東南方移動(dòng)，武城、德城、陵城區(qū)、平原等地先后出現(xiàn)雷陣雨。14：27分回波中心反射率>60dBz，垂直液態(tài)積分水含量（VIL）中心達(dá)到60kgm-2以上并穩(wěn)定維持，強(qiáng)回波繼續(xù)向東南方向移動(dòng)，德城、陵城區(qū)、平原等地先后出現(xiàn)冰雹、大風(fēng)。強(qiáng)回波中心（>60dBz）維持到16時(shí)左右，16時(shí)后強(qiáng)回波中心減弱為45dBz，VIL中心35kgm-2，冰雹天氣基本結(jié)束，強(qiáng)降水持續(xù)，與實(shí)況冰雹落區(qū)一致。

分析反射率因子垂直剖面，14：27 強(qiáng)回波中心回波云頂高度到達(dá)15km，強(qiáng)回波云頂高度維持在4-8km，回波中心強(qiáng)度>60dBZ，說明雷暴單體發(fā)展旺盛，跟德城區(qū)、陵城區(qū)降雹時(shí)間一致。15：49強(qiáng)回波云頂高再次接近15 km，強(qiáng)回波云頂高度維持在4-7km回波中心強(qiáng)度達(dá)55dBZ，跟平原縣降雹時(shí)間一致。強(qiáng)風(fēng)暴期間，低層至4-5km 高度存在強(qiáng)垂直風(fēng)切變，5km為偏西風(fēng)，風(fēng)速20m/s左右，300m高度為偏南風(fēng)，風(fēng)速10m/s左右，兩者垂直風(fēng)切變>10m/s，有利于冰雹發(fā)生發(fā)展。

五、結(jié)語

1.在冷渦環(huán)流背景下，低層水汽飽和度較高，中高層干冷空氣入侵導(dǎo)致大氣不穩(wěn)定度逐漸增加，低層濕、中高層干有利于冰雹生成發(fā)展。

2.魯西北強(qiáng)對(duì)流發(fā)生時(shí)云頂溫度TBB在-40℃至-60℃，強(qiáng)對(duì)流最劇烈冰雹、大風(fēng)天氣主要發(fā)生在雷暴云團(tuán)前方亮溫梯度最大區(qū)域內(nèi)。

3.造成強(qiáng)對(duì)流天氣的回波是多單體風(fēng)暴，0℃層和-20℃層高度適宜，反射率因子>55dbz，降雹區(qū)垂直積分液態(tài)含水量VIL>50kgm-2，風(fēng)暴強(qiáng)盛階段單體頂高維持在10km以上高度，強(qiáng)中心高度（HT）在4-8km，低層至4-5km高度存在強(qiáng)垂直風(fēng)切變。DBZ、VIL等產(chǎn)品與降雹相關(guān)性很好，對(duì)冰雹有較好指示作用。

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