艾 珊 ,張永成 ,李 陽(yáng) ,趙山山
(1.黑河市氣象局,黑龍江 黑河 164300;2.雙鴨山市氣象局,黑龍江 雙鴨山 155100)
冰雹是對(duì)農(nóng)作物危害極大的自然災(zāi)害之一,嚴(yán)重的會(huì)造成作物絕收。多發(fā)生于中小尺度天氣系統(tǒng),多為局地突發(fā)的天氣,發(fā)生的區(qū)域和時(shí)長(zhǎng)也很隨機(jī),總體來(lái)看冰雹天氣大多出現(xiàn)在春夏交接或夏季,出現(xiàn)時(shí)常伴有雷暴大風(fēng)、短時(shí)強(qiáng)降水等災(zāi)害性天氣過(guò)程,本文分析的過(guò)程就是冰雹與強(qiáng)降水共同發(fā)生的情況。近年來(lái),多位學(xué)者對(duì)冰雹等強(qiáng)對(duì)流天氣的成因和防御方法進(jìn)行了大量的分析研究。孫旭映等對(duì)甘肅冰雹災(zāi)害對(duì)農(nóng)業(yè)的影響及其防御對(duì)策進(jìn)行了研究,指出對(duì)于不同作物、不同生育期的抵抗冰雹災(zāi)害能力不同[1];隋景躍等分析了朝陽(yáng)冰雹災(zāi)害對(duì)農(nóng)業(yè)的影響及防御對(duì)策[2]。2019年6月13日孫吳縣出現(xiàn)的冰雹天氣給百姓造成嚴(yán)重影響,尤其6月對(duì)孫吳縣來(lái)說(shuō)是農(nóng)作物的生長(zhǎng)期,對(duì)農(nóng)作物的損害很大,對(duì)作物的成熟及產(chǎn)量都有較大影響。因此,了解并掌握冰雹、短時(shí)強(qiáng)降水的形成原因,以及對(duì)如何提高強(qiáng)對(duì)流天氣的監(jiān)測(cè)、預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)方法進(jìn)行研究,對(duì)于預(yù)防冰雹災(zāi)害或者減輕雹災(zāi)方面的工作有著特別重要的意義。本文利用中尺度分析、雷達(dá)數(shù)據(jù)及衛(wèi)星云圖等資料,對(duì)2019年6月13日下午孫吳縣部分鄉(xiāng)鎮(zhèn)罕見的冰雹暴雨天氣過(guò)程進(jìn)行分析。
受強(qiáng)對(duì)流天氣影響,2019年6月13日15-16時(shí)黑河市孫吳縣臥牛河鄉(xiāng)臥牛河村、新嶺村、觀山村縣遭強(qiáng)降雨夾雜冰雹天氣,一個(gè)小時(shí)累計(jì)降雨量可達(dá)70.2 mm,其中15時(shí)30分突發(fā)冰雹天氣,冰雹最大的直徑為20 mm,持續(xù)約20 min。這次冰雹伴隨強(qiáng)降雨致使部分大豆、玉米等農(nóng)作物受損,給農(nóng)民生產(chǎn)、生活帶來(lái)嚴(yán)重影響。受災(zāi)人口385人,受災(zāi)面積840公頃,成災(zāi)面積753公頃;其中絕收面積43公頃,造成直接農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)損失116萬(wàn)元。
2019年6月11日08時(shí),500 hPa歐亞中高緯地區(qū)呈Ω型環(huán)流,黑龍江省與貝加爾湖之間有一高壓脊,貝加爾湖西側(cè)有一低槽,由于阻塞高壓的影響,貝加爾湖西側(cè)的低槽東移過(guò)程較為緩慢,且在13日08時(shí)移至黑河上空時(shí)與鄂霍茨克海穩(wěn)定少動(dòng)的低渦融合,共同影響黑河市,低渦中心強(qiáng)度由552 hPa加強(qiáng)為548 hPa,黑河處于渦中心的底后部,700 hPa上東移的低槽與大興安嶺北部的低渦在13日08時(shí)融合,低渦中心位于黑河的東北側(cè),850 hPa上同樣有與之相配合的低渦,低渦中心位于黑河北部,由此可見,該系統(tǒng)為一個(gè)深厚的系統(tǒng)。
圖1 6月13日20時(shí)中尺度分析圖
6月13日20時(shí)的中尺度分析圖中可以看出850 hPa黑龍江省大部地區(qū)都在顯著濕區(qū)內(nèi),500 hPa干區(qū)將黑龍江省中東部都包含在內(nèi),850 hPa的切變線及地面輻合線都在孫吳地區(qū),850 hPa與500 hPa溫度差超過(guò)28℃的干線與輻合線及切變線相交在孫吳(圖1),由此可見,上干下濕、地面輻合抬升、不穩(wěn)定能量的積聚以及風(fēng)切變都在黑河市孫吳地區(qū)呈現(xiàn),為該地區(qū)的冰雹及強(qiáng)降雨天氣提供十分有利的條件。
圖2 6月13日20時(shí)探空?qǐng)D
對(duì)流有效位能CAPE的值為正,可以看出具有對(duì)流不穩(wěn)定。探空?qǐng)D(圖2)中由于僅能顯示嫩江探空,嫩江CAPE值為264.9 J/kg,則孫吳的CAPE值會(huì)大于264.9 J/kg,700 hPa高度上風(fēng)向?yàn)楸憋L(fēng),500 hPa高度上風(fēng)向?yàn)槟巷L(fēng),從700-500 hPa上有明顯的風(fēng)向切變,垂直風(fēng)切變?yōu)閺?qiáng)對(duì)流天氣潛勢(shì)提供有利環(huán)境,此外,925-600 hPa相對(duì)濕度超過(guò)70%,在500 hPa以上相對(duì)濕度<30%,上干下濕,且隨著高度的增加風(fēng)向呈明顯的逆時(shí)針旋轉(zhuǎn),該地區(qū)上空強(qiáng)冷空氣在中層的侵入增強(qiáng),暖濕氣流的上升也變得更加強(qiáng)烈,對(duì)流加強(qiáng)。
零度層的高度在2900 m左右,-20℃層高度為5700 m,差值2700 m。據(jù)黑龍江省氣象臺(tái)統(tǒng)計(jì)2001-2008年968個(gè)冰雹個(gè)例的0℃層高度表明,黑龍江省雹日0℃層高度較低,0℃層高度雹日平均值僅為2815 m,較我國(guó)其他地區(qū)低很多。尤其在春秋兩季,大多數(shù)冰雹日0℃層高度都不超過(guò)3000 m。此0℃層高度比較靠近黑龍江省0℃層高度雹日平均值,滿足本省的降雹條件,從而產(chǎn)生冰雹。
從反射率強(qiáng)度回波圖上得知 (圖略),15時(shí)00分強(qiáng)回波在愛輝及孫吳交界處,回波中心強(qiáng)度為50 dBZ,向南移動(dòng)過(guò)程中逐漸增強(qiáng)達(dá)到60 dBZ,且移動(dòng)緩慢,在15時(shí)36分在回波圖上出現(xiàn)“V”型缺口,說(shuō)明有下沉氣流存在,“V”型缺口前部對(duì)應(yīng)的孫吳臥牛河出現(xiàn)冰雹及強(qiáng)降水,最強(qiáng)回波中心的反射率因子垂直擴(kuò)展的高度達(dá)到6 km,-20℃等溫線在5.5 km,可見強(qiáng)中心高度超過(guò)-20℃等溫線的高度,在PUP產(chǎn)品中垂直累積液態(tài)水含量VIL的出現(xiàn)位置即在臥牛河附近。
速度圖上可以看出臥牛河處存在輻合及中氣旋,有利于抬升和降水的持續(xù),該回波與其東北側(cè)的塊狀回波合并使得回波范圍擴(kuò)大,臥牛河附近的區(qū)域也出現(xiàn)強(qiáng)對(duì)流天氣。
(1)此次冰雹暴雨天氣過(guò)程是在500 hPa冷渦作用下形成的,且該系統(tǒng)十分深厚。上干下濕、地面輻合抬升、不穩(wěn)定能量的積聚為該地區(qū)的冰雹及強(qiáng)降雨天氣提供十分有利的背景條件。
(2)對(duì)流不穩(wěn)定、較強(qiáng)的垂直風(fēng)切變、0℃層高度較低都是冰雹生成的必要條件;“V”型缺口、強(qiáng)反射率因子都是強(qiáng)對(duì)流天氣的標(biāo)志。