王培濤，王鳳嬌，張婷婷

（濱州市氣象局，山東 濱州256600）

冰雹是濱州市多發(fā)災(zāi)害性天氣之一，常對(duì)第一產(chǎn)業(yè)為農(nóng)業(yè)的濱州市造成嚴(yán)重?fù)p失。據(jù)統(tǒng)計(jì)，僅2001—2006 年冰雹造成全市直接經(jīng)濟(jì)損失7.09 億，其中2003 年6 月11 日冰雹過(guò)程造成直接經(jīng)濟(jì)損失1.5 億元。黃河三角洲高效生態(tài)經(jīng)濟(jì)區(qū)建設(shè)以及濱州市現(xiàn)代農(nóng)業(yè)、特色農(nóng)業(yè)、生態(tài)農(nóng)業(yè)建設(shè)亟需提高冰雹預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確率。

冰雹是由強(qiáng)對(duì)流系統(tǒng)引發(fā)的一種劇烈的天氣，是產(chǎn)生于強(qiáng)對(duì)流云中固態(tài)的降水物，一般發(fā)生在暖背景下[1-2]，具有突發(fā)性、局地性強(qiáng)的特點(diǎn)，一直以來(lái)是天氣預(yù)報(bào)的難點(diǎn)。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外針對(duì)冰雹發(fā)生發(fā)展機(jī)制、預(yù)報(bào)方法以及分布特征和變化規(guī)律開(kāi)展了大量的研究[3-8]。冰雹的時(shí)空分布特征研究是開(kāi)展冰雹預(yù)報(bào)、預(yù)警業(yè)務(wù)的基礎(chǔ)和重要前提，近年來(lái)國(guó)內(nèi)專家對(duì)冰雹的時(shí)空分布和氣候特征、突變等開(kāi)展了一系列研究[9-11]。曹立新[12]統(tǒng)計(jì)分析了1998—2008 年降雹資料，揭示了阿克蘇地區(qū)降雹時(shí)空分布特征和冰雹云主要活動(dòng)路徑，指出降雹次數(shù)呈線性增加趨勢(shì)；黃武斌[13]等分析1974—2013 年甘肅省80 個(gè)氣象臺(tái)站降雹資料，得出降雹日數(shù)明顯減少和具有3.3 a 顯著周期的變化特征。李曉鶴等[14]分析甘肅省天水市1971—2010 年冰雹資料，得出冰雹日變化和年際變化明顯，高海拔地區(qū)降雹較多，山區(qū)降雹次數(shù)一般多于平川地區(qū)。冰雹預(yù)報(bào)方法研究則主要是采用環(huán)流形勢(shì)與物理量相結(jié)合的思路。農(nóng)孟松等[15]在冰雹氣候特征分析基礎(chǔ)上，將廣西省冰雹環(huán)流形勢(shì)進(jìn)行分型，檢索出數(shù)值預(yù)報(bào)產(chǎn)品中有物理意義的因子，采用判別分析法和指標(biāo)疊套法開(kāi)展了基于環(huán)流分型的冰雹潛勢(shì)預(yù)報(bào)研究。丁建芳等[16]通過(guò)天氣形勢(shì)分型、冰雹判別指標(biāo)以及完全彈性三維冰雹云模式開(kāi)展了河南省冰雹短期預(yù)報(bào)方法研究。斯琴等[17]選取敏感對(duì)流參數(shù)作為預(yù)報(bào)因子，通過(guò)權(quán)重分析建立了內(nèi)蒙古地區(qū)強(qiáng)對(duì)流天氣及落區(qū)的潛勢(shì)預(yù)報(bào)方程，并確定了判別不同強(qiáng)對(duì)流天氣的閾值。劉曉璐等[18]利用四川省宜賓探空資料，開(kāi)展了基于因子組合分析方法的冰雹預(yù)報(bào)研究，用物理量資料作為預(yù)報(bào)因子，用因子組合分析方法對(duì)因子進(jìn)行篩選，得到閾值和組合關(guān)系，建立了預(yù)報(bào)指標(biāo)判別式。山東省針對(duì)冰雹的研究主要側(cè)重于冰雹形成機(jī)制、環(huán)境條件以及人工防雹方面的研究[19-21]，冰雹預(yù)報(bào)方法研究主要是利用探空資料進(jìn)行逐點(diǎn)判別和人工神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)方法[22-23]，但沒(méi)有業(yè)務(wù)應(yīng)用。濱州市冰雹天氣研究主要是單個(gè)冰雹個(gè)例過(guò)程常規(guī)天氣分析和雷達(dá)資料應(yīng)用以及人工防雹中冰雹云的識(shí)別，沒(méi)有建立冰雹天氣形勢(shì)場(chǎng)模型，物理量指標(biāo)不明確，沒(méi)有開(kāi)展本地化冰雹預(yù)報(bào)方法的研究。

綜上所述，冰雹時(shí)空分布特征分析和天氣系統(tǒng)分型有助于掌握冰雹發(fā)生規(guī)律，但不同區(qū)域冰雹時(shí)空分布特征和影響系統(tǒng)有較大區(qū)別；利用環(huán)流形勢(shì)和物理量指標(biāo)相結(jié)合的方式可以得出適宜某地區(qū)的冰雹預(yù)報(bào)方法。因此，本文分析了濱州市降雹時(shí)空分布特征，對(duì)冰雹天氣系統(tǒng)進(jìn)行分型歸類，在分析物理量特征的基礎(chǔ)上，開(kāi)展了基于物理量組合的濱州市冰雹預(yù)報(bào)方法研究，以期建立概念參考模型、提高冰雹預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率，從而促進(jìn)濱州市乃至黃河三角洲防災(zāi)減災(zāi)和經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展。

1 資料與方法

降雹實(shí)況主要選用2001—2011 年濱州市7 個(gè)國(guó)家氣象觀測(cè)站以及61 個(gè)人影作業(yè)站點(diǎn)地面實(shí)況、冰雹災(zāi)情以及人影作業(yè)記錄等資料。環(huán)流形勢(shì)場(chǎng)主要應(yīng)用降雹前后500 hPa、700 hPa、850 hPa 的高度場(chǎng)、風(fēng)場(chǎng)、溫度場(chǎng)等實(shí)況資料以及500 hPa 高度場(chǎng)的EC 再分析資料。物理量數(shù)據(jù)采用降雹前物理量實(shí)況以及章丘（2001—2003 年為濟(jì)南）站的探空資料。

運(yùn)用統(tǒng)計(jì)學(xué)等方法，將濱州市降雹系統(tǒng)形勢(shì)進(jìn)行歸納分類，對(duì)時(shí)空分布特征、物理量特征和閾值等進(jìn)行分析研究；采用單指標(biāo)擬合和0、1 化方法對(duì)物理量按月分類進(jìn)行單指標(biāo)擬合，從而得出基于物理量閾值和組合的冰雹預(yù)報(bào)方法。

2 時(shí)空分布特征

2.1 時(shí)間分布統(tǒng)計(jì)

從2001—2011 濱州市降雹日數(shù)年際變化（圖1）可以看出，總降雹天數(shù)為96 d，年均8.7 d，降雹日數(shù)年際分布總體呈現(xiàn)明顯減少的趨勢(shì)，其中2008—2011 年平均年降雹日數(shù)僅為5 d。

降雹月分布特征表現(xiàn)為，降雹均出現(xiàn)在4—10月，5—7 月降雹日數(shù)占78%，6 月降雹日數(shù)最多，共出現(xiàn)36 d（占38%），年均3.27 d，7 月次之，年均1.91 d，5 月年均1.64 d；降雹日最早為4 月7 日，最晚為10 月14 日。

將一天分為4 個(gè)時(shí)段（02—08 時(shí)、08—14 時(shí)、14—20 時(shí)、20—02 時(shí)），則降雹日分布特征表現(xiàn)為14—20 時(shí)最多為56 d、20 時(shí)—翌日02 時(shí)次之為25 d、08—14 時(shí)為24 d、02—08 時(shí)最少為15 d。68%的冰雹出現(xiàn)在14 時(shí)—翌日02 時(shí),20%的冰雹出現(xiàn)在08—14 時(shí),02—08 時(shí)降雹僅占12%；降雹持續(xù)時(shí)間比較短，大部分只有幾分鐘到十幾分鐘，也有少數(shù)過(guò)程持續(xù)時(shí)間超過(guò)1 h。

2.2 空間分布統(tǒng)計(jì)

規(guī)定1 個(gè)縣（區(qū)）降雹為局地性降雹，2~3 個(gè)縣（區(qū)）降雹為區(qū)域性降雹，4 個(gè)縣（區(qū)）以上降雹為大范圍降雹。局地型降雹過(guò)程占44.79%，區(qū)域性降雹過(guò)程占41.67%，大范圍降雹過(guò)程占13.54%（表1）。北部沿海的沾化區(qū)降雹日數(shù)最多，達(dá)到36 d，北部沿海的無(wú)棣縣和位于中部的博興縣為35 d，其它縣（區(qū)）降雹日數(shù)為13～30 d，有山區(qū)的鄒平降雹日數(shù)為全市第二少，僅22 d（圖2）。

表1 濱州市降雹區(qū)域分布比例

3 冰雹天氣形勢(shì)分型

圖2 濱州各縣區(qū)降雹日數(shù)分布（單位：d）

地市級(jí)氣象臺(tái)日常業(yè)務(wù)中，預(yù)報(bào)員主要應(yīng)用500 hPa 形勢(shì)，配合700 hPa、850 hPa 系統(tǒng)進(jìn)行分析，常規(guī)資料包括高度場(chǎng)、風(fēng)場(chǎng)、溫度場(chǎng)、濕度場(chǎng)等。降雹前12 h 的資料對(duì)于冰雹預(yù)報(bào)更具有代表性。為使研究結(jié)果更加貼合業(yè)務(wù)實(shí)際，同時(shí)具有較好的應(yīng)用價(jià)值，本文應(yīng)用降雹前最近的08 時(shí)或20 時(shí)高度場(chǎng)、風(fēng)場(chǎng)和溫度場(chǎng)等天氣圖資料對(duì)天氣尺度系統(tǒng)特征進(jìn)行分析研究，以500 hPa 環(huán)流形勢(shì)為主，結(jié)合700 hPa、850 hPa 系統(tǒng)，將濱州市降雹天氣形勢(shì)和系統(tǒng)進(jìn)行分型。

3.1 降雹形勢(shì)和統(tǒng)計(jì)特征

對(duì)96 次降雹過(guò)程天氣尺度系統(tǒng)特征進(jìn)行普查和分析，將濱州市降雹形勢(shì)歸納為5 種類型：冷渦型降雹、低槽型降雹、西北氣流型降雹、橫槽型降雹，以及其他小范圍降雹。

各類型年際變化特征表現(xiàn)為，冷渦型降雹發(fā)生次數(shù)最多為49 次，僅2008 年未發(fā)生，5 次以上的年份占63.6%，2001 年最多為9 次，2007—2011 年呈現(xiàn)較明顯減少趨勢(shì)；低槽型降雹發(fā)生次數(shù)23 次，每年都有發(fā)生，其中有3 a 發(fā)生4 次，1 a 發(fā)生3 次，其它年份為1~2 次；橫槽型和西北氣流型降雹次數(shù)較少，分別為10 次、11 次，均有5 a 未發(fā)生，且每年均不多于3 次；其他類型的小范圍降雹發(fā)生次數(shù)最少，共3 次， 分別發(fā)生在2001 年、2002 年、2004 年，2005—2011 年未發(fā)生。

各類型月變化特征表現(xiàn)為，冷渦型降雹發(fā)生在4—10 月，集中在6—7 月（33 次），占全年的67.3%，5 月次之，為6 次，4 月、8 月分別為4 次、3 次，9 月、10 月分別為2 次、1 次；低槽型降雹發(fā)生在4—8 月，主要集中在5—7 月（18 次），占全年的78.3%，4 月、8 月分別為2 次和3 次，其他月未發(fā)生；橫槽型降雹發(fā)生在4—5 月和7—10 月，發(fā)生次數(shù)相對(duì)較少，除5 月4 次、7 月2 次外，其他月均為1 次；西北氣流型均發(fā)生在5—7 月，集中在6 月（8 次），占全年的72.7%，5 月、7 月分別為2 次、1 次；其他小范圍降雹均發(fā)生在8 月，共3 次。

3.2 各類降雹天氣形勢(shì)特征

3.2.1 冷渦型降雹

冷渦型降雹主要是500 hPa 上冷渦位于37°～45°N、105°～135°E，當(dāng)濱州處于冷渦第三、第四象限的不穩(wěn)定區(qū)和上升區(qū)時(shí)，產(chǎn)生降雹（圖3a）。根據(jù)冷渦型降雹的冷渦中心分布情況和集中程度，確定了兩個(gè)冷渦系統(tǒng)影響時(shí)降雹的關(guān)鍵區(qū)（圖4）。當(dāng)影響濱州市的冷渦中心處于關(guān)鍵區(qū)，尤其是第一關(guān)鍵區(qū)內(nèi)時(shí)需特別注意冰雹的潛勢(shì)預(yù)報(bào)。

3.2.2 低槽型降雹

低槽型降雹表現(xiàn)為，500 hPa 在35°～45°N、105°～120°E 范圍內(nèi)有低槽自西向東移動(dòng)影響濱州（圖3b）,且低層有低槽、切變或倒槽等低值系統(tǒng)相配合。根據(jù)高空槽的分布、高低空系統(tǒng)配置以及與其他系統(tǒng)相互作用，將低槽型降雹分為4 種：①前傾槽。前傾槽在移動(dòng)過(guò)程中，高空槽后的干冷空氣疊置于低層槽前的暖濕空氣之上，在高空槽后發(fā)生強(qiáng)對(duì)流，出現(xiàn)降雹。②階梯槽。當(dāng)后槽趕上前槽，前槽發(fā)展加強(qiáng)，槽線附近發(fā)生強(qiáng)對(duì)流，出現(xiàn)降雹。③較深低槽。500、700、850 hPa 均有西風(fēng)槽存在，且中低層槽后和槽前冷暖平流均比較強(qiáng)。④與中低緯系統(tǒng)共同作用的槽。當(dāng)850 hPa 存在暖脊（魯西北上空溫度18 ℃以上），高空槽較深或加深時(shí)，如副熱帶高壓強(qiáng)而穩(wěn)定或中低層有東北—西南向切變、倒槽時(shí)，中低層轉(zhuǎn)偏東風(fēng)時(shí)，發(fā)生熱對(duì)流天氣，出現(xiàn)降雹。其中，前傾槽、階梯槽型往往造成2 個(gè)縣區(qū)以上范圍降雹，另外兩種大都是造成1～2 個(gè)縣區(qū)降雹。幾乎每次低槽型降雹，850 hPa 都伴隨有強(qiáng)的暖脊。低槽型降雹大都發(fā)生在白天，午后到傍晚最多，很少出現(xiàn)在夜間。

3.2.3 橫槽型降雹

圖3 降雹典型形勢(shì)（a 冷渦型；b 低槽型；c 橫槽型；d 西北氣流型）

圖4 冷渦型降雹關(guān)鍵區(qū)劃分

橫槽型降雹表現(xiàn)為，影響前500 hPa 貝加爾湖附近存在高壓脊（有時(shí)較弱），我國(guó)東北或俄羅斯東部存在冷渦或高空槽，脊前槽后有較強(qiáng)的西北或東北氣流，在內(nèi)蒙古東南部到華北上空存在西北氣流與西或西南氣流、東北氣流與西北或西南氣流形成的東—西向或東北—西南向橫槽（常常700 hPa、850 hPa 也存在）（圖3c），低層850 hPa 受暖脊控制。在西北引導(dǎo)氣流下，橫槽攜較強(qiáng)冷空氣在華北附近轉(zhuǎn)豎南擺，影響暖下墊面的濱州，造成降雹。橫槽型降雹范圍廣、破壞性大，大部分橫槽降雹過(guò)程出現(xiàn)2 個(gè)縣區(qū)以上降雹。

3.2.4 西北氣流型降雹

西北氣流型降雹表現(xiàn)為，500 hPa 上主要為兩種環(huán)流形勢(shì)，第一種是貝加爾湖附近有高壓脊，我國(guó)東北到俄羅斯東部有槽或冷渦，脊前自蒙古到山東有強(qiáng)西北氣流（圖3d），第二種是貝加爾湖高壓脊不明顯，自新疆到山東為一致的西北氣流，在貝加爾湖或貝加爾湖東部為低值系統(tǒng)，40°N、115°E 附近500 hPa 風(fēng)速達(dá)16～20 m/s（當(dāng)700 hPa 為西或西南風(fēng)時(shí)，500 hPa 風(fēng)速＞12 m/s）；700 hPa 大部分為西風(fēng)或西北風(fēng)(個(gè)別過(guò)程存在橫槽）；850 hPa 上表現(xiàn)為存在穩(wěn)定強(qiáng)暖脊、風(fēng)場(chǎng)切變或者西南風(fēng)加強(qiáng)，與高空西北氣流和冷空氣構(gòu)成強(qiáng)垂直風(fēng)切變和上冷下暖形勢(shì)。低空暖脊強(qiáng)而穩(wěn)定，降雹過(guò)后暖脊往往繼續(xù)維持。高空穩(wěn)定的西北氣流、低空較強(qiáng)的暖脊和西南風(fēng)致使該類型降雹存在連續(xù)性，第一天出現(xiàn)1 個(gè)縣區(qū)降雹，第二天可能繼續(xù)出現(xiàn)2～4 個(gè)縣區(qū)降雹。西北氣流型降雹主要出現(xiàn)在傍晚到夜間。

3.2.5 其他小范圍降雹

在切變線、高壓脊邊緣和西南氣流影響下，發(fā)生1 個(gè)縣區(qū)的小范圍降雹。

4 冰雹的物理量參數(shù)特征

對(duì)流物理量參數(shù)是用以指示大氣是否處于不穩(wěn)定狀態(tài)和能否產(chǎn)生降雹的一個(gè)重要因子。物理量分析對(duì)于預(yù)報(bào)冰雹未來(lái)發(fā)生發(fā)展的潛勢(shì)很有必要。張禮寶等利用物理量場(chǎng)開(kāi)展了冰雹潛勢(shì)預(yù)報(bào)的探索[24]，關(guān)于物理量與冰雹、暴雨等強(qiáng)對(duì)流天氣的關(guān)系國(guó)內(nèi)外專家進(jìn)行了大量研究[25-27]。沙氏指數(shù)、K 指數(shù)等對(duì)于大氣不穩(wěn)定狀態(tài)有比較好的指示作用，風(fēng)暴相對(duì)螺旋度SRH 對(duì)于降雹發(fā)生區(qū)域有較強(qiáng)指示意義，0 ℃和-20 ℃層的高度以及兩者之間的厚度某種程度上可以對(duì)產(chǎn)生冰雹的背景具有決定性意義。本文選取降雹前12 h 內(nèi)最近時(shí)次13 種有代表性的探空物理量對(duì)大氣狀況和降雹背景進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，其中熱力能量類4 種：溫度直減率（T850-500）、K 指數(shù)（K）、總指數(shù)（TT）、對(duì)流有效位能（Cape），層結(jié)穩(wěn)定度類3 種：抬升指數(shù)（LI）、850 hPa 與500 hPa 假相當(dāng)位溫差（θse850-500）、沙氏指數(shù)（SI），動(dòng)力熱力綜合類3 種： 風(fēng)暴強(qiáng)度指數(shù)（SSI）、 強(qiáng)天氣威脅指數(shù)（SWEAT）、風(fēng)暴相對(duì)螺旋度（SRH），特殊高度和厚度類3 種：0 ℃層高度（ZH）、-20 ℃層高度（ZH20）、0℃層和-20 ℃層兩者間厚度（ΔH）。

4.1 物理量基本特征

統(tǒng)計(jì)得出了各物理量的平均值、標(biāo)準(zhǔn)差、最小值、最大值、變異系數(shù)和閾值（表2），可以看出96 次降雹過(guò)程物理量的最大值與最小值差別均較大。為研究各物理量的代表性和可用性，對(duì)衡量數(shù)據(jù)集中程度的變異系數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。統(tǒng)計(jì)得出，熱力能量類的T850-500、K 和TT 變異系數(shù)都較小，尤其是T850-500和TT 變異系數(shù)僅為0.12～0.13；Cape 比較離散，變異系數(shù)為1.27。反應(yīng)層結(jié)穩(wěn)定度類的LI、θse850-500和SI 變異系數(shù)均超過(guò)1.5，比較離散。動(dòng)力熱力綜合類的SSI、SWEAT 變異系數(shù)較小，尤其是SSI 的變異系數(shù)為0.08；SRH 變異系數(shù)則較大為1.4。對(duì)于冰雹形成背景的ZH、ZH20、ΔH 3 個(gè)物理量指標(biāo)都表現(xiàn)出了較好的穩(wěn)定性，變異系數(shù)在0.12～0.22，數(shù)值集中程度較高。雖然Cape、LI、θse850-500、SI 和SRH 數(shù)據(jù)總體較離散，但5 個(gè)物理量的物理意義明確，而且上四分位數(shù)和下四分位數(shù)之差分別為954.25 J·kg-1、4.57 ℃、10.77 ℃、4.78 ℃、1.75 m2·s-2，仍具有一定的代表性，保留用于建立預(yù)報(bào)組合。

4.2 物理量分月分類特征

不同月、不同大氣環(huán)流形勢(shì)下影響某一區(qū)域的空氣溫濕特征會(huì)有較大差異。王立榮等[28]通過(guò)統(tǒng)計(jì)Cape、SI、K 指數(shù)等對(duì)流參數(shù)在雷暴日和強(qiáng)雷暴日的特征，得出不同強(qiáng)度對(duì)流天氣、不同月物理量參數(shù)差別比較明顯。在分析總結(jié)降雹分型結(jié)果和物理量基本特征的基礎(chǔ)上，從降雹月、降雹影響程度、降雹系統(tǒng)3 個(gè)方面對(duì)物理量進(jìn)行分析，其中降雹月分為6 月、7—8 月和其他月3 類，降雹系統(tǒng)分為低渦、低槽和其他3 類。

統(tǒng)計(jì)得出，7—8 月K、Cape、SSI、SWEAT、θse850-500、LI 數(shù)值、ZH、ZH20、ΔH 明顯偏大，T850-500、SRH、SI 明顯偏??；6 月物理量基本介于7—8 月和其他月之間，ΔH 明顯偏小，SSI、SWEAT、SRH 與其他月接近；其他月SI、LI 明顯偏大，ΔH 接近7—8 月、明顯大于6月，θse850-500、ZH、ZH20明顯偏小，TT 與7—8 月和6 月接近。

根據(jù)降雹影響程度統(tǒng)計(jì)，出現(xiàn)災(zāi)情時(shí)T850-500、LI數(shù)值明顯偏大，SI、ZH、ZH20、ΔH 區(qū)別不大；降雹范圍越 大，TT、T850-500、SRH、ΔH 越 大，Cape、SI、ZH、ZH20越?。槐⒅睆皆酱?，TT、LI、T850-500越大，θse850-500越小。

根據(jù)影響系統(tǒng)統(tǒng)計(jì)，冷渦和低槽系統(tǒng)影響時(shí)物理量指標(biāo)總體差別不大，K、θse850-500、SRH、TT、ΔH 比其他系統(tǒng)影響時(shí)明顯偏大，T850-500、SI 比其他系統(tǒng)影響時(shí)偏小，但冷渦影響時(shí)SRH、SI 比低槽影響時(shí)明顯偏大，低槽影響時(shí)SRH 明顯小于冷渦和其他系統(tǒng)影響時(shí)；不同影響系統(tǒng)下的Cape、SSI、LI、ZH、ZH20物理量指標(biāo)差別不大。

5 預(yù)報(bào)方法的建立

5.1 物理量閾值的選取

將冰雹直徑＜1 cm 且無(wú)災(zāi)情的物理量異常值剔除后，對(duì)應(yīng)物理量變異系數(shù)和離散程度明顯變小。從是否成災(zāi)、降雹范圍和冰雹直徑3 個(gè)方面，利用箱線圖對(duì)不同月物理量分別進(jìn)行分析，根據(jù)第一四分位數(shù)得出該物理量的閾值（表2），SI、LI≤閾值、其他物理量≥閾值時(shí)降雹。其中，降雹范圍分為局地性、區(qū)域性和大范圍降雹3 類，冰雹直徑大小分為2 cm 以下和2 cm 以上兩類。

5.2 物理量指標(biāo)選取和預(yù)報(bào)方法的建立

應(yīng)用三大類物理量指標(biāo)，采用單指標(biāo)擬合方法分月挑選冰雹預(yù)報(bào)指標(biāo)。對(duì)各個(gè)物理量指標(biāo)，根據(jù)不同閾值采用0、1 化方法進(jìn)行處理，即當(dāng)物理量SI、LI值≤閾值時(shí)取為1，否則取為0；其他物理量≥閾值時(shí)取為1，否則為0。依次將一類物理量指標(biāo)中單個(gè)物理量逐個(gè)與其它兩類中的單個(gè)物理量疊加擬合，組合方式共有36 種，當(dāng)某種組合擬合值≥2 時(shí)，可預(yù)報(bào)冰雹。

從代表降雹影響程度的冰雹災(zāi)情、降雹范圍和冰雹直徑3 個(gè)方面分別確定不同月的物理量指標(biāo)組合。將災(zāi)情嚴(yán)重、降雹范圍廣、冰雹直徑大的降雹過(guò)程擬合作為高級(jí)別擬合。擬合時(shí)以高級(jí)別擬合率為主，兼顧整體擬合率，同時(shí)考慮盡量選取相同的物理量。比較組合擬合率得出，7—8 月擬合效果最好，30例冰雹過(guò)程中，3 個(gè)方面都是只有一種組合；T850-500、SRH 和LI，擬合結(jié)果僅1 例未入選；6 月擬合結(jié)果也較好，36 例冰雹過(guò)程中，對(duì)于冰雹災(zāi)情和冰雹直徑，各有兩種組合僅3 例未入選，對(duì)于降雹范圍2 種組合分別有3 例、4 例未入選；其它月的擬合效果相對(duì)較差，選取冰雹災(zāi)情和降雹范圍各1 種組合，冰雹直徑的組合3 種。

表2 物理量指標(biāo)統(tǒng)計(jì)結(jié)果

利用2012 年4 月到10 月每天08 時(shí)和20 時(shí)的資料，對(duì)所選的組合進(jìn)行逐日檢驗(yàn)，將預(yù)報(bào)效果較差組合剔除后，得到修正的分月冰雹預(yù)報(bào)物理量指標(biāo)組合（表3）。6 月有3 種組合，7—8 月有1 種組合，其他月有3 種組合。當(dāng)7—8 月對(duì)應(yīng)物理量符合組合條件，6 月和其他月對(duì)應(yīng)物理量符合其中2 個(gè)組合條件時(shí)，即可預(yù)報(bào)未來(lái)24 h 內(nèi)冰雹概率較大。

表3 分月冰雹預(yù)報(bào)物理量指標(biāo)組合

濮文耀等[29]指出，地面冰雹半徑與0 ℃層高度和0 ℃層冰雹的半徑相關(guān)，熱融化的作用隨著0 ℃層高度產(chǎn)生比較大的變化。俞小鼎[30]得出，冰雹融化層到地面的高度是冰雹尤其是強(qiáng)冰雹預(yù)報(bào)的重要參數(shù)之一。蘇永玲等[31]指出冰雹都發(fā)生在0 ℃層和-20 ℃層高度適宜的情況下。0 ℃層太高或太低都不利于產(chǎn)生冰雹，本文將0 ℃層高度作為預(yù)報(bào)冰雹的必要條件，0 ℃層高度低于1370 m、高于5331 m 時(shí)不考慮降雹。

結(jié)合2015—2017 年23 次冰雹過(guò)程檢驗(yàn)得出，冰雹潛勢(shì)預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率達(dá)82.6%，對(duì)于非小雹粒和軟雹的潛勢(shì)預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率達(dá)100%，6—9 月剔除掉夜間對(duì)流能量釋放造成探空物理量代表性不強(qiáng)的過(guò)程，僅1 次漏報(bào)，且為軟雹，冰雹潛勢(shì)預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率達(dá)95%。該方法對(duì)于濱州市冰雹潛勢(shì)預(yù)報(bào)具有較強(qiáng)的指示意義和應(yīng)用價(jià)值。

6 結(jié)論

本文對(duì)2001—2011 年濱州的降雹時(shí)空分布特征、天氣系統(tǒng)和物理量特征進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，將降雹形勢(shì)進(jìn)行了分型，并結(jié)合物理量組合得出了可用的冰雹預(yù)報(bào)方法。主要結(jié)論如下：

（1）降雹日數(shù)總體呈現(xiàn)明顯下降的年際變化特征，月分布特征和日變化特征較明顯。降雹出現(xiàn)在4—10 月，6—7 月降雹最多，5 月次之；一天當(dāng)中，冰雹集中出現(xiàn)在14 時(shí)—次日02 時(shí)，降雹持續(xù)時(shí)間短，一般只有幾分鐘到十幾分鐘，也有少數(shù)持續(xù)時(shí)間超過(guò)1 h。降雹具有一定的地理分布特征，北部沿海地區(qū)相對(duì)較多。

（2）濱州市降雹形勢(shì)分為5 種類型：冷渦型降雹、低槽型降雹、橫槽型降雹、西北氣流型降雹、其他小范圍降雹。冷渦型降雹可劃分2 個(gè)關(guān)鍵區(qū)，當(dāng)影響冷渦中心位于關(guān)鍵區(qū)內(nèi)時(shí)需特別注意冰雹的潛勢(shì)預(yù)報(bào)。低槽型降雹可分為4 種：前傾槽、階梯槽、較深低槽、與中低緯系統(tǒng)共同作用的槽。橫槽型降雹是在西北引導(dǎo)氣流下攜較強(qiáng)冷空氣轉(zhuǎn)豎南擺，影響暖下墊面造成降雹，降雹范圍廣、破壞性大。西北氣流型降雹在500 hPa 主要有兩種環(huán)流形勢(shì)，存在強(qiáng)垂直風(fēng)切變和上冷下暖高低空配置，大都出現(xiàn)在傍晚到夜間；西北氣流型降雹相對(duì)較少，存在連續(xù)性。切變線、高壓脊邊緣和西南氣流影響下會(huì)產(chǎn)生一個(gè)縣區(qū)的局地降雹。

（3）4 類13 種物理量具有不同分布特征和變異系數(shù)，均具有較好的代表性。不同月、不同降雹影響程度和影響系統(tǒng)，物理量具有較明顯差別。7—8 月K、Cape、SSI、θse850-500、SWEAT、LI 數(shù)值、ZH、ZH20、ΔH明顯偏大，T850-500、SRH、SI 明顯偏小；6 月基本介于7—8 月和其他月之間，ΔH 明顯偏小，SSI、SWEAT、SRH 與其他月接近；其他月SI、LI 明顯偏大，ΔH 接近7—8 月，明顯＞6 月，θse850-500、ZH、ZH20明顯偏小，TT 與7—8 月和6 月接近。TT、LI、T850-500、ΔH 越大，SI、ZH、ZH20越小，則降雹直徑和降雹范圍越大、易發(fā)生災(zāi)情。冷渦和低槽系統(tǒng)影響時(shí)差別不大，K、SRH、TT、θse850-500、ΔH 比其他系統(tǒng)影響時(shí)明顯偏大，T850-500、SI 比其他系統(tǒng)影響時(shí)偏?。徊煌绊懴到y(tǒng)下的Cape、SSI、LI、ZH、ZH20差別不大。

（4）結(jié)合物理量特征和閾值，采用單指標(biāo)擬合和0、1 化方法得到了分月的基于物理量組合的冰雹預(yù)報(bào)方法。6 月、7—8 月和其它月分別有3 種、1 種、3 種物理量指標(biāo)組合可用于預(yù)報(bào)冰雹。6 月和其它月有2 個(gè)物理量指標(biāo)組合符合條件、7—8 月物理量指標(biāo)組合符合條件時(shí)，即可預(yù)報(bào)冰雹概率較大。經(jīng)檢驗(yàn)，該方法對(duì)于濱州市冰雹潛勢(shì)預(yù)報(bào)具有較強(qiáng)的指示意義和應(yīng)用價(jià)值。