郭瑞玲 鐘立華 麥玲玲 余曉健 王碩甫 梁華玲, 蔡康龍 黃先香

（1 廣東省佛山市南海區(qū)氣象局，佛山 528200；2 廣東省佛山市氣象局，佛山 528200；3 廣東省佛山市龍卷風(fēng)研究中心，佛山 528200）

0 引言

冰雹與雷雨大風(fēng)、短時(shí)強(qiáng)降水等同屬廣東常見的強(qiáng)對流天氣，冰雹具有突發(fā)性強(qiáng)、生命史短、局地性強(qiáng)、破壞力大等特點(diǎn)，一旦發(fā)生對農(nóng)作物、基礎(chǔ)設(shè)施及廠棚房屋造成較為嚴(yán)重的破壞，并對戶外人員的生命安全構(gòu)成威脅，尤其是大冰雹。雖然廣東省并不屬我國冰雹的多發(fā)區(qū)，但冰雹具有較強(qiáng)致災(zāi)性，一直以來被廣東氣象工作者重視并深入開展研究。有從統(tǒng)計(jì)角度分析冰雹特征，如陳立祥等[1]統(tǒng)計(jì)分析了1984—1986年廣州地區(qū)冰雹等強(qiáng)對流天氣特征，并根據(jù)對流層中水平風(fēng)的垂直切變將廣州地區(qū)強(qiáng)對流天氣分為2類4型；林仲青[2]利用1990—1997年的資料，分析了廣東省2—5月冰雹的分布特征；伍志方等[3]對產(chǎn)生冰雹的中小尺度天氣系統(tǒng)的多普勒雷達(dá)回波特征進(jìn)行了分析；李懷宇等[4]對2004—2013年廣東冰雹天氣的時(shí)空分布、天氣形勢、物理量等進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析；曾智琳等[5]統(tǒng)計(jì)分析了2004—2017年發(fā)生在廣東的23個(gè)大冰雹事件的大氣層結(jié)狀態(tài)與結(jié)構(gòu)特征，定量診斷了大冰雹的融化效應(yīng)，并建立了判別大冰雹的物理參數(shù)模型。有著重歷史個(gè)例分析，如林志強(qiáng)等[6]對1996年4月19日的一次冰雹過程進(jìn)行了綜合分析；葉愛芬等[7]分析了2003年廣東省一次冰雹強(qiáng)對流天氣的成因；謝健標(biāo)等[8]分析了伴有強(qiáng)冰雹的廣東2005年3·22強(qiáng)颮線天氣過程。

總的來看，以往研究主要側(cè)重于全年冰雹特征統(tǒng)計(jì)及歷史個(gè)例，對于季節(jié)性冰雹研究得較少。由于近年來強(qiáng)對流天氣呈現(xiàn)早發(fā)趨勢，因此分析春季冰雹天氣形勢、層結(jié)結(jié)構(gòu)及雷達(dá)回波有助于早春強(qiáng)對流天氣預(yù)報(bào)預(yù)警提供有價(jià)值參考。

1 資料與方法

本文收集了近2年佛山地區(qū)初春（2—3月）的冰雹事件，冰雹的確認(rèn)主要通過三防辦工作人員、村居信息員報(bào)告的時(shí)間和地點(diǎn)以及冰雹尺寸，并結(jié)合多普勒天氣雷達(dá)觀測到的風(fēng)暴單體資料，進(jìn)一步驗(yàn)證冰雹出現(xiàn)的時(shí)間和地點(diǎn)，由于冰雹從相應(yīng)的雹暴系統(tǒng)中產(chǎn)生到降落到地面，再被目擊者見到并報(bào)告，存在時(shí)間差，因此允許雷達(dá)回波的雹暴單體與冰雹報(bào)告存在一定的時(shí)間差和空間距離，一般在冰雹觀測記錄點(diǎn)附近10 km內(nèi)必須存在相對應(yīng)的強(qiáng)風(fēng)暴單體，時(shí)間差為1 h內(nèi)。以日為單元，對于同一天在多個(gè)時(shí)段或多個(gè)地區(qū)觀測冰雹，或同一個(gè)風(fēng)暴形成的多個(gè)冰雹觀測記錄均記為同一個(gè)冰雹過程。經(jīng)過上述處理，近2年共收集到3個(gè)佛山初春冰雹過程，分別出現(xiàn)在2019年2月21日、2020年3月18日和3月27日。

對挑選出來的冰雹個(gè)例采用MICAPS資料、探空資料等進(jìn)行天氣形勢和大氣層結(jié)對比分析，再利用NCEP 2.5°×2.5°再分析資料計(jì)算垂直上升速度和溫度平流并進(jìn)行對比分析，另外結(jié)合廣州雷達(dá)資料對冰雹過程進(jìn)行雷達(dá)回波特征分析。統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)這3次冰雹事件發(fā)生的時(shí)間在早晨、下午至傍晚，由于高空觀測資料僅有08時(shí)、20時(shí)（北京時(shí)，下同），利用探空資料時(shí)采取未受對流系統(tǒng)影響、距離最近的08時(shí)（20時(shí)）探空資料。

2 環(huán)流形勢特征

2.1 天氣實(shí)況

2019年2月21日15—20時(shí)佛山市出現(xiàn)大雨到暴雨，伴有強(qiáng)雷電、7～8級(jí)陣風(fēng)和局地冰雹，南海大瀝北村水閘錄得最大陣風(fēng)19.8 m/s（8級(jí)），16：00—16：15，南海里水宏崗村、白崗村、文教社區(qū)、賢僚村先后遭受冰雹襲擊，持續(xù)時(shí)間約5 min，冰雹最大直徑2～3 cm，將該次過程簡稱2·21過程。2020年3月18日08—10時(shí)佛山市出現(xiàn)短時(shí)強(qiáng)降水、雷電、7～8級(jí)陣風(fēng)和局地冰雹，高明荷城高富石油錄得陣風(fēng)17.2 m/s（8級(jí)）、南海九江水務(wù)所錄得全市最大陣風(fēng)18.9 m/s（8級(jí)），08：48，南海九江下西社區(qū)出現(xiàn)小冰雹，持續(xù)時(shí)間1～2 min，簡稱3·18過程。

2020年3月27日16—23時(shí)佛山市普降暴雨，伴有強(qiáng)雷電、短時(shí)強(qiáng)降水、7～8級(jí)陣風(fēng)和局地冰雹，高明荷城高富石油錄得全市最大陣風(fēng)18.3 m/s（8級(jí)），18時(shí)左右南海黃岐、沙溪、橫杠一帶出現(xiàn)冰雹，持續(xù)時(shí)間約10 min，冰雹最大直徑1～2 cm，20時(shí)左右高明更合出現(xiàn)直徑約2 cm冰雹，持續(xù)時(shí)間約5 min，簡稱3·27過程。上述3次過程伴隨冰雹出現(xiàn)的最大陣風(fēng)約8級(jí)，較夏季冰雹出現(xiàn)時(shí)伴隨陣風(fēng)9～11級(jí)要小，這可能的原因是春季零度層高度低，地面氣溫較夏季低，冰雹掙脫上升氣流下降所需的動(dòng)力較夏季小。

2.2 形勢分析

如圖1所示，2·21過程前期地面受變性冷高壓控制，氣溫回升，隨后地面冷高壓推動(dòng)冷鋒南壓進(jìn)入廣東省，21日08時(shí)地面冷鋒到達(dá)粵北；低層（925 hPa、850 hPa）切變線跟隨地面冷鋒南壓，切變線南側(cè)為西南急流，偏南暖濕氣流為對流提供充足水汽和不穩(wěn)定能量；500 hPa槽線位于108°E附近，槽后強(qiáng)盛西北氣流推動(dòng)高空槽東移，有相應(yīng)溫度冷槽配合。20時(shí)地面冷鋒南壓至我省中南部，已移過佛山，850 hPa溫度脊區(qū)位于地面冷鋒上空，中低層切變線、槽線伴隨地面冷鋒東傳南壓，大風(fēng)急流軸隨之東傳，對流過程結(jié)束。

3·27過程前期有低槽發(fā)展，氣溫回升，隨后地面冷高壓推動(dòng)冷鋒南壓，27日08時(shí)地面冷鋒到達(dá)華南北部；同時(shí)低層（925 hPa、850 hPa）切變線也位于華南北部，切變線南側(cè)有西南急流；700 hPa、500 hPa槽線位于108°E附近，槽前有強(qiáng)盛偏西到西南氣流。20時(shí)地面冷鋒南壓進(jìn)入廣東省，伴隨925 hPa切變線南壓進(jìn)入廣東??；850 hPa切變線略有南壓，其南側(cè)仍維持強(qiáng)盛西南氣流；500 hPa槽線已移入粵西，槽后強(qiáng)盛西北氣流推動(dòng)高空槽東傳，有溫度冷槽配合，此時(shí)強(qiáng)對流天氣仍沒結(jié)束。

3·17過程地面受冷高壓后部均壓場，925 hPa切變線位于廣西東部－湖南南部－江西北部一帶，切變線南側(cè)為東南氣流；850 hPa切變線位于廣西中部－湖南南部－江西中部－安徽南部，其南側(cè)西南急流為對流提供了充足水汽；500 hPa槽線南段位于西南－江淮一帶，－12 ℃冷中心位于粵北，疊加在850 hPa暖脊上，使大氣層結(jié)變得不穩(wěn)定。之后隨著低層切變線南壓進(jìn)入廣東省，影響佛山市對流活動(dòng)開始。

圖1 中尺度分析圖（a，b，c）及垂直上升速度（單位：m/s）圖（d，e，f）（a）2019年2月21日08時(shí)；（b）2020年3月17日20時(shí)；（c）2020年3月27日08時(shí)；（d）2019年2月21日；（e）2020年3月17日；（f）2020年3月28日Fig. 1 Mesoscale analysis diagram at 08:00 BT 21 February 2019 (a), 20:00 BT 17 March 2020 (b), 08:00 BT 27 March 2020 (c), and vertical velocity (unit: m/s) on 21 February 2019 (d), 17 March 2020 (e), and 28 March 2020 (f)

從上述形勢分析可知，2·21和3·27過程前期地面有低槽發(fā)展或變性冷高壓控制，氣溫回升，隨后地面冷高壓推動(dòng)地面冷鋒南壓進(jìn)入廣東?。坏蛯忧凶兙€跟隨地面冷鋒往南移動(dòng)，切變線南側(cè)強(qiáng)盛偏南暖濕氣流為對流提供水汽和不穩(wěn)定能量；500 hPa槽線位于108°E附近，槽后強(qiáng)盛西北氣流推動(dòng)高空槽東移，并有相應(yīng)的溫度槽相隨；垂直上升速度圖可看出這2次過程對流抬升是從地面開始，屬鋒面低槽型，冰雹出現(xiàn)在高空槽前，地面冷鋒、低層切變線附近。而3·17過程地面是冷高壓后部均壓場，近地層大氣層結(jié)穩(wěn)定，500 hPa冷中心疊加在850 hPa暖脊上，使大氣層結(jié)變得不穩(wěn)定；垂直上升速度圖可明顯看出此次過程對流抬升不是從地面開始，而是從800 hPa開始，符合高架雷暴特征，冰雹出現(xiàn)在低層切變線附近，屬高架雷暴型。

3 大氣層結(jié)

3.1 物理量分析

在有利的環(huán)流形勢背景下，冰雹需要在適宜的環(huán)境特征下生長，為此對這3次冰雹過程開始前6～12 h一些物理量進(jìn)行分析（表1）。溫度露點(diǎn)差越大表示空氣越干燥，此3次過程T－Td最大值均超過20 ℃，2·21過程T－Td最大值達(dá)到31℃，而3·18過程T－Td最大值是這3次過程里最小，但T－Td最大值所在高度最高達(dá)到466 hPa，整層比濕積分3·18過程是3次強(qiáng)對流過程里最大的，為4382，也就是說3·18過程干層高度高，水汽含量大。3次過程總指數(shù)都接近或超過50 ℃；K指數(shù)超過35 ℃，3·18過程更是達(dá)到46.7 ℃；沙氏指數(shù)SI均小于－1 ℃，3·27過程達(dá)到－5.16 ℃；雷暴瑞士指數(shù)小于5.3 ℃說明有出現(xiàn)雷暴天氣的可能，3次過程雷暴瑞士指數(shù)遠(yuǎn)小于5.3℃，其中3·18和3·27分別達(dá)到－0.2和－4.7 ℃；CAPE值只有2·21超過1000 J/kg，其余2次過程都少于100 J/kg，3·18過程CAPE=0 J/kg，把對流抬升高度提高到800 hPa，同樣得到CAPE=0 J/kg，當(dāng)天廣東省其余探空站點(diǎn)CAPE值都很小，最大也就只有30多，但下沉對流有效位能挺大，達(dá)到200多，這可能與高架雷暴近地層是冷性穩(wěn)定層結(jié)有關(guān)；0 ℃層和－20 ℃層高度均低于廣東春季平均0 ℃層（4291 m）和－20 ℃層（7619 m）高度，說明冰雹雷暴云中的冰雹能下降到地面的可能性很大。

表1 冰雹天氣物理量參數(shù)Table 1 Physical parameters of hail weather

3.2 垂直溫濕層結(jié)特征

環(huán)境大氣的垂直熱力分布直接影響降水粒子的相態(tài)轉(zhuǎn)化，從對流系統(tǒng)內(nèi)產(chǎn)生的雹胚、到雹胚長大，大氣的層結(jié)狀態(tài)在其中發(fā)揮著重要作用，為此選取強(qiáng)對流開始前的6～12 h溫濕層結(jié)狀態(tài)作分析，為以后預(yù)報(bào)冰雹提供幫助。

通常認(rèn)為大氣呈“上冷下暖”結(jié)構(gòu)分布代表著層結(jié)不穩(wěn)定，一般用850 hPa與500 hPa的溫度差（ΔT85）作為考量大氣層結(jié)“上冷下暖”的特征值，是判斷是否有強(qiáng)雷暴等天氣的重要依據(jù)，有研究[4-5]表明廣東冰雹過程ΔT85一般為19～30 ℃、平均值為24～25 ℃，顯然本文所選取的3次過程的ΔT85都超過24 ℃，3·27過程甚至達(dá)到27.1 ℃，具備出現(xiàn)冰雹的潛勢。從實(shí)況數(shù)據(jù)得到2·21過程冰雹直徑比3·27過程冰雹直徑大，而2·21過程ΔT85小于3·27，因而不滿足ΔT85越大、冰雹直徑越大的規(guī)律，這與高曉梅等[9]的結(jié)果不一致，但與曾智琳等[5]研究結(jié)果相吻合，這可能與所處緯度高低有關(guān)。

圖2 垂直方向溫度平流（黑色：2019年2月21日08時(shí)，紅色：2020年3月17日20時(shí)，藍(lán)色：2020年3月27日08時(shí)）Fig. 2 Vertical temperature advection at 08:00 BT 21 February 2019 (black), 20:00 BT 17 March 2020 (red),08:00 BT 27 March 2020 (blue)

造成風(fēng)雹等強(qiáng)對流天氣的深厚濕對流絕大部分具有斜壓性特征，這種斜壓不穩(wěn)定相當(dāng)程度是高低空溫度平流差異的結(jié)果。選取這3次強(qiáng)對流天氣過程冰雹發(fā)生前8～12 h內(nèi)的溫度平流分析（圖2），發(fā)現(xiàn)2·21和3·27過程屬于低空暖平流型，冰雹發(fā)生前700 hPa以下有明顯暖平流活動(dòng)，暖平流強(qiáng)度介于5×10－5～12×10－5Ks－1，并且暖平流最強(qiáng)位置出現(xiàn)在850 hPa附近，這表明低空暖性強(qiáng)迫可能對冰雹產(chǎn)生有一定作用。3·18過程屬于弱溫度平流類，中低層溫度平流在±2×10－5Ks－1，這與高架雷暴對流開始前大氣層結(jié)是穩(wěn)定層結(jié)相關(guān)，冰雹事件發(fā)生后12 h內(nèi)邊界層可發(fā)現(xiàn)冷平流活動(dòng)，這說明冰雹產(chǎn)生與對流觸發(fā)有關(guān)。但這3次過程對流層中層（400～700 hPa）的冷平流強(qiáng)度非常弱，還不到－2×10－5Ks－1，說明“上冷下暖”的層結(jié)結(jié)構(gòu)不明顯。那么這3次過程的對流位勢不穩(wěn)定很可能不是由“上冷下暖”層結(jié)形成的，因而有必要分析這3次過程的垂直濕度層結(jié)。

當(dāng)?shù)蛯佑袧窨諝饣驖衿搅?、中高層有干空氣或干平流就可能造成對流不穩(wěn)定層結(jié)。為了從探空角度揭示這種特征，有研究[5]把探空溫濕曲線滿足500 hPa溫度露點(diǎn)差大于等于15 ℃定義為對流層中層存在干層，當(dāng)700～1000 hPa有最小溫度露點(diǎn)差小于2 ℃定義為對流層低層存在濕層，滿足這兩個(gè)條件即為“上干下濕”不穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，但這3次過程有2次是不滿足的，實(shí)際的溫濕廓線可以看出明顯的“喇叭口”上干下濕的層結(jié)，所以用500 hPa溫度露點(diǎn)差大于等于15 ℃作為中層干層不適合2·21和3·27過程。由于露點(diǎn)溫度在等壓過程中是保守量，露點(diǎn)溫度的高低反映出該層的干濕程度，選取850 hPa與500 hPa的露點(diǎn)溫度差（ΔTd85）表征大氣“上干下濕”，廣東冰雹過程的ΔTd85為20～67 ℃、平均值為31.7～46.3 ℃，此3次過程ΔTd85都超過30 ℃，3·18和3·27過程ΔTd85達(dá)到40 ℃，說明3·18和3·27過程“上干下濕”層結(jié)特征比2·21過程更加突出（表2）。

表2 溫濕特征層參數(shù)Table 2 Temperature and humidity characteristic layer parameters

由此可見，除了環(huán)境溫度“上冷下暖”的特征，環(huán)境濕度“上干下濕”的特征更能促進(jìn)熱力不穩(wěn)定增長，因而在做冰雹潛勢預(yù)報(bào)時(shí)需多加關(guān)注垂直濕度層結(jié)結(jié)構(gòu)。

3.3 冰雹特殊層結(jié)特征

凍結(jié)層高度（DBZ）是考慮是否有冰雹產(chǎn)生的一個(gè)重要特殊高度，影響著降水粒子在空中的相態(tài)變化和冰雹下降融化的空間距離。研究[5]表明，冰質(zhì)粒子融化層高度更接近于濕球溫度零度層（WBZ）高度，對比這3次過程的DBZ和WBZ高度比較接近，相差最大的3·18過程也僅為236 m，相差最小的3·27過程只有70 m，說明這3次冰雹過程低層大氣比較濕。

垂直方向的冷云層和暖云層的分布特征是影響冰雹循環(huán)增長的重要因素，決定著對流風(fēng)暴內(nèi)雹胚能否增長得更大。將平衡高度（EL）與干球零度層高度（DBZ）之間的高度差定義為冷云厚度，DBZ與抬升凝結(jié)高度（LCL）之間高度差定義為暖云厚度。對比這3次冰雹過程，3·27過程冷云厚度最薄，僅為2757 m，而2·21過程比3·27過程厚得多，達(dá)到5577 m，冷云厚度大，有利于雹胚在過冷水層增長。進(jìn)一步分析冷暖云厚度比值H－/H+，2·21過程冷暖云厚度比值比3·27過程大1倍左右，根據(jù)冰雹實(shí)況資料滿足冷暖云厚度比值越大，冰雹直徑越大（表3）。

從探空反映的CAPE在不同高度的分布代表著不同高度的熱浮力大小，因而把CAPE內(nèi)氣塊絕熱上升形成的狀態(tài)曲線與環(huán)境溫度（層結(jié)曲線）最大溫差定義為最大熱浮力強(qiáng)度，而狀態(tài)曲線與層結(jié)曲線差值最大位置即為最大熱浮力高度，在此高度上氣塊具有最大垂直加速度。3·18過程因CAPE=0，故無法確定最大熱浮力強(qiáng)度。2·21和3·27這兩次冰雹過程最大熱浮力強(qiáng)度均為6℃，但它們的最大熱浮力高度不一樣，3·27最大熱浮力高度比2·21低約1000 m，位于冰雹有效增長層（－30～－10 ℃高度）之下，那么上升氣流很難把雹胚頂托進(jìn)有效增長層，雹胚不能發(fā)展為更大的冰雹，這可能也就是3·27實(shí)況冰雹沒2·21過程來得大的原因之一。

表3 環(huán)境參數(shù)及特殊高度層Table 3 Environmental parameters and special heights

4 雷達(dá)回波特征

2019年2月21日中午開始肇慶地區(qū)不斷有回波生成，多個(gè)雷暴單體獨(dú)立發(fā)展。14：54，回波開始有組織地合并；15：12，回波開始影響佛山市北部；15：54，回波單體移入佛山后快速發(fā)展，回波強(qiáng)度增大至55dBZ，強(qiáng)回波單體出現(xiàn)前側(cè)暖濕氣流入流缺口（圖3）；16：00強(qiáng)回波中心開始移入南海區(qū)里水鎮(zhèn)，回波強(qiáng)度增大至65 dBZ，回波懸垂結(jié)構(gòu)明顯，60 dBZ強(qiáng)回波中心高度位于5 km以上，大約－10 ℃層高度，位于冰雹有效增長層內(nèi)，有利于雹胚增長，徑向速度圖上3.4～6.0°仰角出現(xiàn)明顯中氣旋，此時(shí)南海區(qū)里水鎮(zhèn)VIL=33 kg/m3；16：06仍可見前側(cè)暖濕氣流入流缺口，60 dBZ強(qiáng)回波中心高度維持在5 km以上，徑向速度圖3.4°仰角中氣旋依然存在，南海區(qū)里水鎮(zhèn)VIL=35.5 kg/m3；16：12，前側(cè)暖濕氣流入流缺口仍可見，60 dBZ強(qiáng)回波中心高度仍位于5 km以上，65 dBZ強(qiáng)回波中心抬升到7 km左右，可見明顯懸垂結(jié)構(gòu)，說明上升氣流非常旺盛，徑向速度圖上3.4°仰角仍探測到中氣旋，但南海里水VIL下降至29.5 kg/m3；16：24，強(qiáng)回波單體已移出南海區(qū)里水鎮(zhèn)。

2020年3月18日7：40—9：30，颮線系統(tǒng)自北向南影響佛山市。8：20，颮線南段強(qiáng)回波主體經(jīng)肇慶市高要進(jìn)入佛山市高明區(qū)，回波強(qiáng)度增大至67 dBZ，在引導(dǎo)氣流作用下強(qiáng)回波主體繼續(xù)向東南方向移動(dòng)；08：36強(qiáng)回波主體進(jìn)入南海區(qū)九江鎮(zhèn)，此時(shí)颮線北段回波結(jié)構(gòu)松散，強(qiáng)度也有所減弱；08：42，南段回波進(jìn)一步加強(qiáng)至69 dBZ，結(jié)構(gòu)密實(shí)，呈明顯“指狀”回波特征，55 dBZ強(qiáng)回波中心高度達(dá)到6 km，大約－10 ℃層高度，位于冰雹有效增長層內(nèi)，有利于雹胚長大，65 dBZ強(qiáng)回波中心高度5 km左右，回波懸垂結(jié)構(gòu)明顯，徑向速度圖上可以看到高明區(qū)荷城鎮(zhèn)附近出現(xiàn)大風(fēng)區(qū)以及南海九江鎮(zhèn)和西樵鎮(zhèn)交界處存在切變，液態(tài)水含量VIL值大約30 kg/m3；08：48，指狀回波強(qiáng)度維持69 dBZ，55 dBZ強(qiáng)回波中心高度開始下降至5 km附近，65 dBZ強(qiáng)回波中心高度下降至3 km，此時(shí)南海區(qū)九江鎮(zhèn)出現(xiàn)小冰雹，也就是說強(qiáng)回波中心下降時(shí)伴隨著冰雹下降，徑向速度圖上大風(fēng)區(qū)東移至南海九江鎮(zhèn)和西樵鎮(zhèn)交界附近，此時(shí)VIL值大約30 kg/m3；08：54回波強(qiáng)度減弱至65 dBZ，55 dBZ強(qiáng)回波中心高度進(jìn)一步下降至5 km以下，徑向速度圖上大風(fēng)區(qū)減弱消失，南海九江鎮(zhèn)VIL值下降至20 kg/m3以下（圖4）。

2020年3月27日14—23時(shí)，佛山不斷受東移南壓強(qiáng)回波云團(tuán)影響。17：48，影響南海區(qū)獅山鎮(zhèn)的回波突然加強(qiáng)，回波強(qiáng)度達(dá)到65 dBZ；18時(shí)（圖5），強(qiáng)回波橫穿獅山鎮(zhèn)，開始影響大瀝鎮(zhèn)，此時(shí)回波強(qiáng)度增大至71 dBZ，65 dBZ強(qiáng)回波中心高度位于6～7 km，位于－10 ℃層之上，55 dBZ強(qiáng)回波中心高度達(dá)到7～8 km，位于－20 ℃層之上，回波懸垂結(jié)構(gòu)明顯，表明對流很旺盛，并且在14.6°仰角上探測到明顯三體散射長釘，徑向速度圖上3.4～6.0°出現(xiàn)中氣旋特征，VIL值不大，僅為30.5 kg/m3；18：06，強(qiáng)回波主體影響大瀝鎮(zhèn)，反射率因子圖上可看到前側(cè)暖濕氣流入流缺口，19.5°仰角出現(xiàn)明顯三體散射長釘，65 dBZ強(qiáng)回波中心高度下降至5 km左右，大概在－10 ℃層，仍在冰雹有效增長層內(nèi)，VIL=34.5 kg/m3；18：12，強(qiáng)回波仍位于大瀝鎮(zhèn)，回波強(qiáng)度有所下降，但最大回波強(qiáng)度仍有68 dBZ，強(qiáng)回波中心高度明顯下降，65 dBZ強(qiáng)回波中心高度下降至5 km以下，同時(shí)65 dBZ強(qiáng)回波中心面積明顯減小，仍可見明顯懸垂回波，VIL=31 kg/m3；18：18，強(qiáng)回主體移出大瀝進(jìn)入廣州市境內(nèi)。20時(shí)前后，影響高明的強(qiáng)回波強(qiáng)度最強(qiáng)時(shí)達(dá)到75 dBZ，6.0°仰角20：12—20：24連續(xù)3個(gè)體掃出現(xiàn)明顯三體散射長釘，徑向速度圖上0.5°仰角20：12—20：18連續(xù)2個(gè)體掃出現(xiàn)中氣旋（圖略），其余特征值不詳細(xì)敘述。

圖3 2019年2月21日15：54—16：12廣州雷達(dá)1.5°仰角（a）反射率因子；（b）徑向速度圖；（c）反射率因子垂直剖面；（d）液態(tài)水含量Fig. 3 The reflectivity (a), radial velocity (b), reflectivity vertical profile (c) of 0.5°elevation and liquid water content (d) by Guangzhou radar during 15:54—16:12 BT 21 February 2019

圖4 2020年3月18日08：42—08：54廣州雷達(dá)1.5°仰角（a）反射率因子；（b）徑向速度圖；（c）反射率因子垂直剖面；（d）液態(tài)水含量Fig. 4 The reflectivity (a), radial velocity (b), reflectivity vertical profile (c) of 0.5° elevation and liquid water content (d) by Guangzhou radar during 08:42 BT—08:54 BT 18 March 2020

圖5 2020年3月27日18：00—18：12廣州雷達(dá)1.5°仰角（a）反射率因子；（b）反射率因子垂直剖面；（c）徑向速度；（d）液態(tài)水含量；（e）三體散射Fig. 5 The reflectivity (a), reflectivity vertical profile (b), radial velocity (c) of 1.5°elevation, liquid water content (d) and three-body scattering(e) by Guangzhou radar during 18:00-18:12 BT 27 March 2020

總的來說，此3次冰雹過程雷達(dá)圖上出現(xiàn)明顯懸垂回波，只是懸垂高度和強(qiáng)回波中心到達(dá)的高度不同，3·27過程回波強(qiáng)度最強(qiáng)，強(qiáng)回波中心范圍最大。2·21和3·27過程出現(xiàn)前側(cè)暖濕氣流入流缺口、明顯中氣旋，3·27過程在高仰角還探測到明顯三體散射長釘。值得注意的是，這3次冰雹過程VIL值不大，可能的原因是春季地面氣溫較低，垂直上升氣流較夏季弱，冰雹不需要長得很大就能下降到地面，這可能是春季冰雹與夏季冰雹區(qū)別之一，但春季冰雹是否具有低VIL還需要更多事件驗(yàn)證。

5 小結(jié)

本文對近2年影響佛山地區(qū)的3次春季冰雹天氣過程進(jìn)行天氣形勢、層結(jié)結(jié)構(gòu)及雷達(dá)回波特征進(jìn)行分析，得出如下結(jié)論：

1）2·21和3·27冰雹過程是地面冷高壓推動(dòng)冷鋒南壓進(jìn)入廣東省，低層切變線跟隨地面冷鋒向南移動(dòng)，冰雹出現(xiàn)在鋒面、切變線附近，高空槽前，屬鋒面低槽型，強(qiáng)對流啟動(dòng)時(shí)間在午后至傍晚。3·18冰雹過程對流抬升從800 hPa開始，中高層有切變線、高空槽配合，地面是冷脊后部均壓場，屬高架雷暴型，強(qiáng)對流啟動(dòng)時(shí)間在早晨。

2）表征不穩(wěn)定的物理量總指數(shù)、K指數(shù)、沙氏指數(shù)表現(xiàn)很好，達(dá)到廣東強(qiáng)對流發(fā)生的高閾值，但CAPE表現(xiàn)不太理想，只有2·21過程超過1000 J/kg，其余2次過程均低于100 J/kg，3·18過程低CAPE值可能是高架雷暴的一個(gè)特性，另一個(gè)低CAPE值過程有待更深入研究。3次過程“上冷下暖”層結(jié)結(jié)構(gòu)不明顯，不滿足ΔT85越大，冰雹直徑越大的規(guī)律；“上干下濕”層結(jié)結(jié)構(gòu)明顯，3·18和3·27過程“上干下濕”層結(jié)特征比2·21過程更加突出，“上干下濕”的特征更能促進(jìn)熱力不穩(wěn)定增長，因而在做冰雹潛勢預(yù)報(bào)時(shí)需多加關(guān)注垂直濕度層結(jié)結(jié)構(gòu)。2·21和3·27冰雹過程最大熱浮力強(qiáng)度大于6 ℃，具備出現(xiàn)大冰雹潛勢，但3·27過程最大熱浮力高度都位于冰雹有效增長層之下，使得雹胚不能生長成更大的冰雹，這可能是實(shí)況出現(xiàn)小冰雹原因之一。2·21和3·27冰雹過程滿足H－/H+值越大，冰雹直徑越大的規(guī)律。

3）3次冰雹過程出現(xiàn)明顯懸垂回波，2·21和3·27冰雹過程還出現(xiàn)前側(cè)暖濕氣流入流缺口、明顯中氣旋，3·27冰雹在高仰角還探測到明顯三體散射長釘，但3次冰雹過程的VIL值都不大，可能是初春冰雹與夏季冰雹區(qū)別之一。