羅玲 佘一坤 王珊 梁蓮

（1.四川資陽(yáng)市氣象局，四川 資陽(yáng) 641300；2.四川阿壩州氣象局2，四川 馬爾康 62400）

引言

冰雹是在溫濕垂直分布呈強(qiáng)對(duì)流不穩(wěn)定層結(jié)、中層有干冷氣流、風(fēng)的垂直切變大等環(huán)境條件中發(fā)生的一種強(qiáng)對(duì)流天氣，持續(xù)時(shí)間短、破壞力強(qiáng)，每次冰雹天氣均造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失，給人民群眾的生產(chǎn)生活造成嚴(yán)重影響，生命財(cái)產(chǎn)受到巨大損失。

盆地中部地區(qū)地形主要為丘陵，其中簡(jiǎn)陽(yáng)西接龍泉山脈，地勢(shì)西北高、東南低，在盆地中部為冰雹易發(fā)區(qū)，從1961年至今不完全記錄共發(fā)生24次冰雹。但與盆地南部（宜賓、瀘州）相比，盆地中部發(fā)生冰雹的幾率更小，由于冰雹的突發(fā)性強(qiáng)，局地性明顯，并且在盆地中部沒(méi)有探空站資料，依賴于溫江站與重慶沙坪壩站判斷盆地中部的大氣層結(jié)，使得預(yù)報(bào)難度更大。傳統(tǒng)天氣分型方法將產(chǎn)生冰雹的天氣形勢(shì)分為4類：西北氣流型、高空低槽型、高空冷渦型、南支槽型。2007年4月資陽(yáng)與簡(jiǎn)陽(yáng)連續(xù)出現(xiàn)冰雹天氣過(guò)程，并且已通過(guò)傳統(tǒng)天氣分型方法對(duì)這2次冰雹過(guò)程進(jìn)行了分析，但隨著經(jīng)驗(yàn)積累發(fā)現(xiàn)已有分析不足，對(duì)其成因分析流于表面形式，本文將對(duì)這2次冰雹過(guò)程成因，給予產(chǎn)生強(qiáng)對(duì)流天氣潛勢(shì)條件的相對(duì)重要性，按照最新強(qiáng)對(duì)流分類重新進(jìn)行分析，在一定程度上更新資陽(yáng)冰雹預(yù)報(bào)經(jīng)驗(yàn)與方法。

1 冰雹過(guò)程選取與特點(diǎn)

本文選取2007年4月14日晚、 2007年4月16日晚2次冰雹天氣過(guò)程的成因及特征進(jìn)行對(duì)比分析，初步探討micaps、雷達(dá)等資料在冰雹天氣預(yù)報(bào)、預(yù)警中的應(yīng)用。

2007年4月14日晚（14日20:00）在成都、眉山、綿陽(yáng)3市，涉及新都、彭州、蒲江、眉山、平武、江油、三臺(tái)、梓潼、簡(jiǎn)陽(yáng)、南江等縣（市、區(qū)）出現(xiàn)了冰雹、短時(shí)陣性大風(fēng)天氣，其中簡(jiǎn)陽(yáng)冰雹出現(xiàn)在養(yǎng)馬、石盤附近。繼2007年4月14日出現(xiàn)冰雹后，16日晚上（16日20:00）廣安、達(dá)州、資陽(yáng)等市出現(xiàn)了冰雹，其中資陽(yáng)冰雹出現(xiàn)在雁江區(qū)中和、丹山、安岳縣馴龍，并伴有7級(jí)左右的陣性大風(fēng)。綜上這2次過(guò)程均出現(xiàn)在夜間，突發(fā)性強(qiáng)，局地性明顯，并伴有短時(shí)陣性大風(fēng)，降雨不明顯。

2 地面氣溫分析

14日20:00與16日20:00盆地中部地面溫度均達(dá)26～27℃，較溫江站的地面溫度更高，不穩(wěn)定能量更顯著。并且2007年入春以后，由于天氣影響系統(tǒng)和冷空氣較弱，導(dǎo)致了資陽(yáng)氣溫偏高，降水偏少的異常氣候。尤其是4月上旬資陽(yáng)降溫降雨的天氣過(guò)程結(jié)束后，天氣迅速轉(zhuǎn)晴，氣溫回升顯著。與歷史同期相比，資陽(yáng)市在日平均氣溫長(zhǎng)期偏高的同時(shí)，氣溫呈上升趨勢(shì)（表1），11日日均氣溫偏高了2℃左右，12、13日日均氣溫普遍偏高了4.5℃左右。而14日偏高了5.5℃左右，16日普遍偏高了7℃左右，邊界層增溫顯著。

表1 11—16日實(shí)況日均氣溫距平值（單位：℃）

3 冰雹環(huán)流形勢(shì)與中尺度特征分析

按照熱動(dòng)力學(xué)結(jié)構(gòu)特征將我國(guó)強(qiáng)對(duì)流天氣的形勢(shì)背景分為5類：高空冷平流強(qiáng)迫類、低層暖平流強(qiáng)迫類、斜壓鋒生類、準(zhǔn)正壓類和高架雷暴類。對(duì)這2次過(guò)程開(kāi)始前20:00 500hPa環(huán)流形勢(shì)分型以及中尺度分析，其中14日晚為高空冷平流強(qiáng)迫類，16日晚為低層暖平流強(qiáng)迫類（圖略）。

圖1 冰雹開(kāi)始前20∶00中尺度分析

14日20:00(圖1A)可見(jiàn)200hPa上盆地中部處于偏西氣流的影響中，盆地中部為風(fēng)速輻散區(qū)，有利于上升運(yùn)動(dòng)。500與700hPa上青海、甘肅一帶的偏北風(fēng)勢(shì)力較強(qiáng)，達(dá)到急流標(biāo)準(zhǔn)， 500hPa在河套地區(qū)南部以及甘肅南部有顯著降溫區(qū)， 700hPa在內(nèi)蒙西部有顯著降溫區(qū)，說(shuō)明這2層上的偏北風(fēng)中均攜帶冷平流南下，同時(shí)地面天氣晴好，邊界層增溫明顯，兩者疊加使得大氣溫度垂直遞減率增大，盆地內(nèi)D（850-500）達(dá)到29～32℃，低層空氣負(fù)浮力加大，有利于強(qiáng)對(duì)流天氣出現(xiàn)，此為熱力條件。700與850hPa上在盆地中部有切變線存在，水汽條件較差，僅在盆地中部有濕區(qū)。地面上在盆地北部有弱冷鋒，滿足高空冷平流強(qiáng)迫類的動(dòng)力與濕度條件。16日20:00中(圖1B)，可見(jiàn)200hPa上在盆地中部與北部在偏西氣流中的風(fēng)速輻散區(qū)，500hPa川西高原有一低槽，槽后有強(qiáng)盛的偏北風(fēng)，并且有顯著降溫區(qū)與之配合，說(shuō)明冷平流較強(qiáng)，有利于低槽發(fā)展，使得槽前的正渦度平流增大，上升運(yùn)動(dòng)增強(qiáng)，對(duì)應(yīng)700hPa上有偏北風(fēng)攜帶冷平流南下與偏南急流在盆地西北部形成切變,850hPa上偏南氣流從重慶以氣旋式入川，在盆地中部形成切變線，地面上在秦嶺附近有一冷鋒。低層輻合、高層輻散以及槽前的正渦度平流產(chǎn)生的強(qiáng)上升運(yùn)動(dòng)都為強(qiáng)對(duì)流發(fā)展提供動(dòng)力條件。

700hPa與850hPa上可見(jiàn)有急流或顯著偏南氣流存在，但其南部濕度很小，水汽輸送較差，說(shuō)明低空強(qiáng)盛暖平流使得對(duì)流不穩(wěn)定層結(jié)增大，同時(shí)盆地中低層大部分地方處于濕區(qū)中（t-td≤4℃），滿足冰雹形成的水汽條件。

2次過(guò)程形成的熱力條件與動(dòng)力條件不同，14日夜間由于西北氣流中攜帶冷平流造成熱力不穩(wěn)定，而高層系統(tǒng)的抬升作用不明顯，主要由于低層輻合提供動(dòng)力條件；16日夜間是由于低層強(qiáng)烈暖平流造成熱力不穩(wěn)定，并且由于高空低槽得到發(fā)展，槽前正渦度平流疊加低層輻合提供產(chǎn)生上升運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力。

4 t-lnp圖與物理量分析

單站的T-lnp圖是分析本地大氣環(huán)境熱力穩(wěn)定度、動(dòng)力穩(wěn)定度的重要手段。T-lnp圖中0℃、-20℃層高度、LCL、逆溫層高度、低空風(fēng)切變等參量能夠比較顯著的區(qū)分冰雹和對(duì)流行短時(shí)強(qiáng)降水天氣[1]。0℃層和-20℃層分別是冷暖云分界線高度和大水滴自然冰化區(qū)下界，是表示雹云特征的重要參數(shù)，天氣學(xué)原理上規(guī)定高度在2者分別在600hPa與400hPa附近有利于產(chǎn)生冰雹；當(dāng)LCL高度較低時(shí)，水汽上升至不太高的高度后就可凝結(jié)為水滴降落至地面，形成降水從而不產(chǎn)生冰雹，那么LCL高度具體在哪個(gè)范圍利于產(chǎn)生冰雹。在盆地中部除了0℃、-20℃層的高度可參考外，其他參數(shù)高度在冰雹的預(yù)報(bào)中是否具有參考價(jià)值，下面對(duì)2次盆地中部冰雹過(guò)程的溫江與重慶沙坪壩站T-lnp圖以及各熱力學(xué)參數(shù)進(jìn)行分析。

圖 2 14 日 20∶00t-lnp 圖

14日20:00K溫江=38℃，K重慶=11℃，SI溫江=-3.8℃，SI重慶=-0.57℃，CAPE溫江=1495.2，CAPE重慶=1590.8；16日20:00K溫江=33℃，K重慶=38℃ ,SI溫江=3.54℃，SI重慶=-3.02℃，CAPE溫江=0，CAPE重慶=1708.3。僅 16日20:00溫江站無(wú)cape值，但從t-lnp圖上看溫江站均有中層干冷侵入，低層也有“喇叭口”形狀，這種上下喇叭口有利于大風(fēng)天氣產(chǎn)生；14日20:00溫江站0℃層高度位于600hPa附近，-20℃層位于418.5hPa，在靠近-20℃層附近有相對(duì)濕度≥80%的水分累積區(qū)，有利于水汽凝結(jié)為雹云；16日20:00溫江站僅在700hPa附近有濕層，但在-10℃層至-20℃層之間相對(duì)濕度在70%～75%范圍內(nèi)，0℃高度在556hPa，略高于600hPa,-20℃的高度位于400hPa附近，有利于雹云生成，但沒(méi)有14日冰雹的層結(jié)特征明顯。

圖 3 16 日20∶00t-lnp 圖

重慶站t-lnp圖形狀上喇叭口非常明顯，0℃以上無(wú)濕層，更偏向于大風(fēng)的層結(jié)特征。

對(duì)2次過(guò)程溫江站與重慶沙坪壩站計(jì)算0～-20℃層之間的CAPE值，14日20:00溫江為107.8J/kg，重慶沙坪壩站位331.8 J/kg,16日20:00溫江站無(wú)CAPE值，重慶沙坪壩站為294.2 J/kg。再根據(jù)公式計(jì)算0～-20℃間的最大上升速度，分別為14日20:00溫江站14.6m/s，重慶沙坪壩站為25.8m/s，16日20:00重慶沙坪壩站為24.3m/s。說(shuō)明0～-20℃間有較強(qiáng)的上升運(yùn)動(dòng)，且東部上升速度強(qiáng)于西部。資陽(yáng)市與相鄰簡(jiǎn)陽(yáng)處于溫江與重慶沙坪壩站之間，因此即便某一站點(diǎn)的層結(jié)特征并不完全滿足降雹的特征，但在至少一站高能的情況下預(yù)報(bào)員仍需高度警惕。

2次過(guò)程中LCL均位于濕層以下，因此不利于顯著降雨，0、-20℃層高度均為溫江站更分別接近降雹標(biāo)準(zhǔn)600hPa與400hPa，但高度并不標(biāo)準(zhǔn)，CCL與LFC（表略）在這2次過(guò)程中無(wú)指示意義。

2次過(guò)程?hào)|部不穩(wěn)定能量高于西部，均有較強(qiáng)垂直風(fēng)切變。14日20:00可見(jiàn)沒(méi)有低空急流，但中高層（500hPa與700hPa上）有西北風(fēng)急流，垂直風(fēng)切變很大，溫江站850～500hPa風(fēng)向順轉(zhuǎn)達(dá)120（超過(guò)90），風(fēng)速切變約20m/s，沙坪壩站850～500hPa風(fēng)向順轉(zhuǎn)接近180（超過(guò)90），風(fēng)速切變約16m/s。16日20:00溫江站與沙坪壩站的850～500hPa風(fēng)向順轉(zhuǎn)均超過(guò)了90，風(fēng)速切變也較大，具備了對(duì)流向強(qiáng)對(duì)流的轉(zhuǎn)換條件。

5 垂直速度場(chǎng)

利用FNL資料分別對(duì)14日20:00，16日20:00垂直速度、靜力能分析。

圖4 沿30N 緯向剖面圖垂直速度場(chǎng)

圖5 850hPa靜力能分布（單位k）

6 2次冰雹過(guò)程中雷達(dá)資料分析

14日22:00新都附近有強(qiáng)度為30～35dBz層狀云回波向東南方向移動(dòng)，并且移動(dòng)迅速。22:13可見(jiàn)回波移動(dòng)至成都龍泉驛，并且中心強(qiáng)度增大至40dBz，為積云狀、層狀云混合性降水回波，對(duì)應(yīng)強(qiáng)回波頂高最高達(dá)11～12km（圖略），22:30回波繼續(xù)發(fā)展中心強(qiáng)度達(dá)50dBz以上，移入簡(jiǎn)陽(yáng)境內(nèi)，但回波頂高降低（圖略）。22:43回波強(qiáng)度達(dá)55dBz，對(duì)應(yīng)回波頂高10.5km（圖略），對(duì)應(yīng)垂直累積液態(tài)水含量增大至20kg/m2以上， 22:50中心強(qiáng)度仍維持在55dBz以上，但回波頂高降低，最高為8km，VIL值維持在20 kg/m2以上，之后回波強(qiáng)度減弱，回波頂高降低，VIL值降低。

16日21:11在雁江區(qū)西北部有回波發(fā)展并向東擴(kuò)展，回波頂高達(dá)11km ，21:28回波在雁江區(qū)北部強(qiáng)度達(dá)50dBz，之后繼續(xù)發(fā)展并東移，VIL增大至19 kg/m2以上，21:34回波中心強(qiáng)度達(dá)55 dBz，對(duì)應(yīng)回波頂高達(dá)10～11km（圖略）,VIL繼續(xù)增大至30 kg/m2，21:40回波略有減弱，但21:46雁江區(qū)境內(nèi)回波又有所增強(qiáng)，VIL值維持在20 kg/m2以上，21:58回波東移減弱，17日00:34回波中心強(qiáng)度在安岳境內(nèi)增強(qiáng)至40dBz，成都雷達(dá)在資陽(yáng)東部有衰減，因此比實(shí)際回波強(qiáng)度弱，對(duì)應(yīng)回波頂高達(dá)10km（圖略），但對(duì)應(yīng)VIL值很小。

在這2次過(guò)程中強(qiáng)反射率因子對(duì)應(yīng)頂高10km附近，說(shuō)明回波高度達(dá)0℃層以上，有利于雹云生成，而VIL值約20 kg/m2，因龍泉山脈遮擋，比常用的VIL閾值（45 kg/m2以上）偏低，回波垂直分布圖上可見(jiàn)2次過(guò)程中回波懸垂結(jié)構(gòu)明顯（圖略），并且3KM上均有強(qiáng)回波存在。徑向速度在這2次過(guò)程中僅能判斷風(fēng)速大小，以及預(yù)測(cè)回波移動(dòng)防向，無(wú)法用來(lái)判斷回波發(fā)展趨勢(shì)。

7 小結(jié)

2次冰雹天氣過(guò)程中14日夜間為高空冷平流強(qiáng)迫類，16日晚低層暖平流強(qiáng)迫類。

11—16日地面氣溫明顯偏高，說(shuō)明邊界層增溫顯著。

2次過(guò)程均有較強(qiáng)的不穩(wěn)定能量，垂直風(fēng)切變較大，溫江站0～-20℃層間有相對(duì)濕度大于70%的水分累積區(qū)，并且在此范圍內(nèi)溫江與沙坪壩站均有較強(qiáng)的上升速度，有利于形成冰雹，上下喇叭口形狀有利于大風(fēng)。

在2次降雹過(guò)程前20:00，上升運(yùn)動(dòng)區(qū)與靜力能分布對(duì)簡(jiǎn)陽(yáng)、資陽(yáng)的降雹大致落區(qū)有較好的指示意義。

2次過(guò)程中雷達(dá)回波的組合反射率因子中心強(qiáng)度均達(dá)50dBz以上，且對(duì)應(yīng)回波頂高在10km附近，而VIL值約20 kg/m2，垂直方向上有懸垂結(jié)構(gòu)。徑向速度在這2次過(guò)程中無(wú)法用來(lái)判斷回波發(fā)展趨勢(shì)。