王起喚，姚 蓉，周長(zhǎng)青，王 強(qiáng)，張 昆

（1.懷化市氣象局，湖南 懷化 418000；2.湖南省氣象臺(tái)，長(zhǎng)沙 410118；3.氣象防災(zāi)減災(zāi)湖南省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，長(zhǎng)沙 410118）

強(qiáng)對(duì)流天氣具有發(fā)展迅速，致災(zāi)性強(qiáng)，預(yù)報(bào)預(yù)警難度大的特點(diǎn)，而混合型強(qiáng)對(duì)流天氣更易造成各類氣象災(zāi)害，是值得預(yù)報(bào)員關(guān)注的重點(diǎn)。樊李苗等［1］對(duì)我國(guó)多個(gè)及多種類強(qiáng)對(duì)流天氣做了細(xì)致的環(huán)境條件分析。羅菊英等［2］指出地面暖低壓與輻合線是鋒前暖區(qū)強(qiáng)對(duì)流的較典型特征。李靜等［3］同樣也指出地面輻合線對(duì)強(qiáng)對(duì)流天氣的重要作用，同時(shí)中低層冷空氣的滲透能給上升運(yùn)動(dòng)提供有利條件。盧阿咪［4］從雷達(dá)特征指出了帶來(lái)短時(shí)強(qiáng)降水和冰雹天氣的條件，并認(rèn)為三體散射特征的出現(xiàn)有利于提前發(fā)布冰雹預(yù)警。尤紅等［5］、張桂蓮等［6］指出鉤狀回波、弱回波區(qū)、中氣旋以及高VIL 值都有利于對(duì)流風(fēng)暴發(fā)展，并且三體散射對(duì)于大冰雹的生成有明顯指示意義。江玉華等［7］的研究表明顯著的水平和垂直風(fēng)切都有利于渦度增大，是對(duì)流風(fēng)暴發(fā)展的重要條件。李艷芳等［8］認(rèn)為伴隨颮線的雷暴高壓與冷池，對(duì)災(zāi)害性大風(fēng)的出現(xiàn)與維持有重要指示意義。孫密娜等［9］指出強(qiáng)垂直風(fēng)切帶來(lái)的中氣旋和風(fēng)暴頂輻散對(duì)產(chǎn)生地面大風(fēng)有明顯促進(jìn)作用。許愛(ài)華等［10］對(duì)江西多次強(qiáng)對(duì)流天氣和對(duì)應(yīng)的云圖資料進(jìn)行了詳細(xì)研究，孫繼松等［11］從預(yù)報(bào)員業(yè)務(wù)角度探討了強(qiáng)對(duì)流的基本概念和在實(shí)際強(qiáng)對(duì)流預(yù)報(bào)中的問(wèn)題，姚蓉等［12］、高曉梅等［13］、黃莉等［14］、張翠艷等［15］分別對(duì)在湖南、山東、廣西、遼寧出現(xiàn)的混合型強(qiáng)對(duì)流天氣過(guò)程做了研究分析。

春季是湖南強(qiáng)對(duì)流天氣多發(fā)的季節(jié)，尤其是風(fēng)雹天氣頻發(fā)，夏季湖南強(qiáng)對(duì)流天氣多以強(qiáng)雷暴、短時(shí)強(qiáng)降水為主，少有冰雹發(fā)生，其相關(guān)分析和研究少見(jiàn)?；旌蠌?qiáng)對(duì)流天氣的預(yù)報(bào)一直是預(yù)報(bào)員面臨的挑戰(zhàn)，對(duì)于春季混合強(qiáng)對(duì)流過(guò)程的預(yù)報(bào)預(yù)警明顯提高，而對(duì)于夏季混合強(qiáng)對(duì)流的預(yù)報(bào)預(yù)警提前量和準(zhǔn)確率仍有待提高。探究春夏強(qiáng)對(duì)流天氣特征的相似與差異，能讓預(yù)報(bào)員更準(zhǔn)確把握不同季節(jié)強(qiáng)對(duì)流天氣的著眼點(diǎn)。2019 年3 月20—21 日及8 月21 日湖南出現(xiàn)了兩次混合強(qiáng)對(duì)流天氣過(guò)程，春夏季混合強(qiáng)對(duì)流天氣的發(fā)生背景、觸發(fā)條件及中尺度特征的異同，是研究的重點(diǎn)。選取Micaps 高空、地面常規(guī)觀測(cè)資料，NCEP FNL 再分析資料（時(shí)間分辨率為6 h，空間分辨率為1°×1°），以及張家界站和長(zhǎng)沙站的S 波段多普勒天氣雷達(dá)產(chǎn)品，通過(guò)分析研究春夏季節(jié)混合強(qiáng)對(duì)流天氣特征，為提高混合強(qiáng)對(duì)流天氣預(yù)報(bào)預(yù)警水平提供參考依據(jù)。

1 天氣實(shí)況與環(huán)流背景

1.1 天氣實(shí)況

2019 年3 月20—21 日，湖南中北部出現(xiàn)了區(qū)域性強(qiáng)對(duì)流天氣，其中懷化地區(qū)出現(xiàn)混合型強(qiáng)對(duì)流天氣。3 月20 日20：00 至21 日2：00，強(qiáng)對(duì)流天氣主要發(fā)生在懷化的中北部，以冰雹和短時(shí)強(qiáng)降水天氣為主（圖1a）。其中冰雹主要出現(xiàn)在沅陵、溆浦、新晃以及芷江縣，最大冰雹直徑達(dá)20 mm（沅陵縣借母溪），短時(shí)強(qiáng)降水主要集中在沅陵以及溆浦，最大小時(shí)雨強(qiáng)39.8 mm（沅陵肖家橋站3 月20 日22：00—23：00），共2 個(gè)自動(dòng)站記錄到大風(fēng)，瞬時(shí)極大風(fēng)速22.2 m/s（洪江市安江站3 月21 日00：40）。此次過(guò)程顯著特點(diǎn)是給多地帶來(lái)冰雹天氣，特別是沅陵多個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)出現(xiàn)冰雹。湖南在3、4 月的冰雹日數(shù)占全年64.5%，逐旬變化中以3 月中旬出現(xiàn)最多，從地域分布上，湘西的雪峰山脈和武陵山脈西側(cè)是多雹區(qū)，懷化北部沅陵縣正位于武陵山以西［16］，選取3 月20 日夜間發(fā)生在沅陵縣混合強(qiáng)對(duì)流天氣過(guò)程作為春季強(qiáng)對(duì)流天氣典型個(gè)例（以下簡(jiǎn)稱“3·20”）。

2019 年8 月21 日下午，湖南中部、東部出現(xiàn)了區(qū)域性強(qiáng)對(duì)流天氣，其中湘潭、婁底西部、衡陽(yáng)北部地區(qū)自東向西出現(xiàn)了雷暴大風(fēng)、短時(shí)強(qiáng)降水、小尺寸冰雹（圖1b）。其中瞬時(shí)極大風(fēng)速達(dá)25.2 m/s（湘潭縣中路鋪水庫(kù)站8 月21 日17：10），最大冰雹直徑為7 mm（湘潭縣中路鋪水庫(kù)），最大1 h 降雨量37.2 mm（湘潭縣中路鋪水庫(kù)站8 月21 日17：00 至18：00）。本次過(guò)程在湘東多地產(chǎn)生雷暴大風(fēng)天氣。許霖等［17］指出在夏季7、8 月是湖南雷暴大風(fēng)的多發(fā)時(shí)段，同時(shí)由于地形因素，洞庭湖區(qū)、韶山也是易發(fā)區(qū)域，故選取8 月21 日下午在韶山以東的湘潭發(fā)生的混合型強(qiáng)對(duì)流天氣作為夏季典型個(gè)例（以下簡(jiǎn)稱“8·21”）。

1.2 環(huán)流形勢(shì)與影響系統(tǒng)

春季“3·20”于3 月20 日21：00 左右開(kāi)始，在20日08：00（圖2a），500 hPa 中高緯地區(qū)為一槽一脊，副高脊線位置在15°N，江南地區(qū)多小槽活動(dòng)，湖南地區(qū)處于南支槽前弱波動(dòng)的西南氣流控制下，低層700、850 hPa 在湘中以南存在低空急流，同時(shí)低層的切變線位于貴州至湘西北一帶。至20 日20：00（圖2b），對(duì)流活動(dòng)即將開(kāi)始，該時(shí)刻500 hPa 湘西地區(qū)西南氣流較前一時(shí)次加強(qiáng)，700 hPa 在云貴高原出現(xiàn)暖濕急流，湘西地區(qū)處于急流出口的風(fēng)速輻合區(qū)，而前一時(shí)刻已存在的低空急流仍維持在原位置，850 hPa切變東移至湘中及以北地區(qū)，懷化地區(qū)處于低層切變線南側(cè)和低空急流出口左側(cè)的輻合上升區(qū)，強(qiáng)對(duì)流天氣過(guò)程的主要落區(qū)正位于此處。地面上，貴州地區(qū)有一暖性低壓，湖南受到低壓倒槽的控制，白天地面增溫明顯，沅陵站20 日最高氣溫達(dá)32.2 ℃，北方無(wú)明顯冷空氣南下引起冷暖交匯，該階段強(qiáng)對(duì)流天氣的系統(tǒng)背景符合低層暖平流強(qiáng)迫類［18］的天氣學(xué)模型。

圖2 500 hPa 高度場(chǎng)、風(fēng)場(chǎng)及各層影響系統(tǒng)綜合

夏季“8·21”于8 月21 日16：00 左右開(kāi)始，在8 月21 日08：00 500 hPa（圖2c）副高脊線位于30°N 以北，其西脊點(diǎn)已伸至西南內(nèi)陸，江南地區(qū)處于副高南側(cè)東風(fēng)波系統(tǒng)中，并且受低壓倒槽影響，湘東地區(qū)位于槽前的偏東北氣流控制下，同時(shí)500 hPa 溫度冷槽位于高度槽以西，疊加在低層850 hPa 溫度暖脊之上，利于對(duì)流不穩(wěn)定產(chǎn)生，給午后出現(xiàn)強(qiáng)對(duì)流天氣提供潛勢(shì)基礎(chǔ)，同時(shí)在湘東至贛西一帶低層有弱切變線；至21 日20：00（圖2d）副高在內(nèi)陸進(jìn)一步西伸，500 hPa 低壓倒槽西移至湘東地區(qū)，700 hPa 長(zhǎng)江中下游有干線即露點(diǎn)鋒存在，受偏東北氣流影響，使得湘東地區(qū)在中層受干空氣侵入，給該次過(guò)程中的以雷暴大風(fēng)為主的混合強(qiáng)對(duì)流天氣提供有利條件，強(qiáng)對(duì)流天氣落區(qū)處于500 hPa 倒槽以西，和槽前溫度冷槽、850 hPa 切變有較好的位置對(duì)應(yīng)關(guān)系，該次過(guò)程的系統(tǒng)配置符合東風(fēng)波系統(tǒng)影響的準(zhǔn)正壓類［18］強(qiáng)對(duì)流天氣分型。

關(guān)于邊界層輻合線的研究，Wilson 等［19］發(fā)現(xiàn)大多數(shù)風(fēng)暴起源于邊界層輻合線附近，且輻合線附近的風(fēng)暴會(huì)加速發(fā)展，車軍輝等［20］指出地面輻合線對(duì)中低層的水汽輻合起到關(guān)鍵作用，觸發(fā)對(duì)流風(fēng)暴?！?·20”的發(fā)生時(shí)間在3 月20 日21：00 之后，而20 日20：00（圖3a），地面風(fēng)場(chǎng)中貴州西部至湘西地區(qū)，已有明顯地面輻合線存在，其位置和21：00 開(kāi)始的強(qiáng)對(duì)流天氣落區(qū)有較明顯重疊，在湘東北同樣存在一條地面輻合線，且后期此區(qū)域出現(xiàn)了短時(shí)強(qiáng)降水天氣，但對(duì)流強(qiáng)度不及湘西地區(qū)；至3月21日02：00，對(duì)流系統(tǒng)向東發(fā)展，該輻合線也隨之推進(jìn)至湘中偏東地區(qū)。“8·21”發(fā)生在8 月21 日16：00 之后，但早在8月21 日08：00，湘東一帶已有地面輻合線（圖3b），之后有所擺動(dòng)但仍維持在該地區(qū)，位置與后期的強(qiáng)對(duì)流天氣落區(qū)對(duì)應(yīng)。對(duì)比兩個(gè)過(guò)程，地面中尺度輻合線在強(qiáng)對(duì)流天氣發(fā)生前均已存在，而非天氣過(guò)程中的產(chǎn)物，并且強(qiáng)對(duì)流落區(qū)與輻合線位置有明顯對(duì)應(yīng)關(guān)系。說(shuō)明地面輻合線對(duì)兩次過(guò)程的對(duì)流風(fēng)暴起到觸發(fā)作用，對(duì)預(yù)報(bào)員而言，密切關(guān)注前期的輻合線位置，能給對(duì)流落區(qū)預(yù)報(bào)訂正提供有效幫助。

圖3 兩次過(guò)程發(fā)生前的地面風(fēng)場(chǎng)及輻合線綜合

2 中尺度對(duì)流系統(tǒng)分析

2.1 站點(diǎn)要素分析

選取強(qiáng)對(duì)流出現(xiàn)主要時(shí)段，3 月20 日22：30 至21 日00：30 和8 月21 日16：00 至18：00，“3·20”在對(duì)應(yīng)時(shí)段內(nèi)，沅陵自西部至東部，多個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)持續(xù)出現(xiàn)冰雹和短時(shí)強(qiáng)降水天氣，但此過(guò)程對(duì)沅陵本站沒(méi)有明顯影響，所以選擇受到影響的沅陵縣官莊骨干氣象自動(dòng)站代表該過(guò)程，“8·21”在對(duì)應(yīng)時(shí)段，16：40 左右出現(xiàn)了降雹，17：10 出現(xiàn)了25.2 m/s 的瞬時(shí)極大風(fēng)，選擇湘潭站代表此次過(guò)程。將兩時(shí)段的官莊站和湘潭站進(jìn)行氣溫、氣壓、相對(duì)濕度、2 min 平均風(fēng)速共四要素對(duì)比（圖4），發(fā)現(xiàn)存在一定異同。

圖4 兩次過(guò)程氣溫、氣壓、相對(duì)濕度、風(fēng)速四要素變化時(shí)序

氣溫方面，“3·20”在風(fēng)暴單體過(guò)境時(shí)出現(xiàn)氣溫下降，自23 ℃降至18 ℃，有5 ℃左右降幅，而“8·21”1 h 內(nèi)從34 ℃降至23 ℃，降幅達(dá)11 ℃，高于“3·20”。氣壓方面，“3·20”2.9 hPa 的增壓小于“8·21”前后3.4 hPa 的增壓。相對(duì)濕度方面，“3·20”和“8·21”都有出現(xiàn)30% 左右的顯著增濕。風(fēng)速變化上，由于“3·20”中無(wú)特別明顯大風(fēng)，官莊站2 min 平均風(fēng)速在23：15 時(shí)出現(xiàn)4.6 m/s 西北風(fēng)，到23：20 增至10.1 m/s，但之后風(fēng)速減小；“8·21”在降雹后，于單體后部出現(xiàn)了大風(fēng)天氣，湘潭站2 min 平均風(fēng)速在17：05 增至14.1 m/s，而湘潭縣中路鋪水庫(kù)站出現(xiàn)的瞬時(shí)極大風(fēng)達(dá)25.2 m/s。

整體上，兩過(guò)程在強(qiáng)對(duì)流天氣發(fā)生前后出現(xiàn)壓溫濕風(fēng)四要素變化，由于“8·21”在地面風(fēng)場(chǎng)和增壓變化上較“3·20”更明顯，因此出現(xiàn)顯著大風(fēng)天氣，同時(shí)“8·21”發(fā)生在夏季的下午到傍晚，氣溫出現(xiàn)更高幅度下降，降水導(dǎo)致氣壓和相對(duì)濕度呈現(xiàn)類似上升幅度。但兩個(gè)過(guò)程的氣象要素變化都基本發(fā)生在強(qiáng)對(duì)流天氣影響開(kāi)始時(shí)，單從要素變化方面著手，提前預(yù)警有一定難度。

2.2 探空資料分析

“3·20”選擇3 月20 日20：00 懷化站的探空?qǐng)D，“8·21”選擇8 月21 日08：00 長(zhǎng)沙站的探空?qǐng)D分別進(jìn)行分析。兩次過(guò)程的探空?qǐng)D（圖5）上，“3·20”850 ~650 hPa 為濕層，650 hPa 以上為干層，整體呈上干下濕漏斗狀，風(fēng)隨高度順轉(zhuǎn)有暖平流，是類似帶來(lái)冰雹結(jié)構(gòu)的探空曲線；“8·21”為混合型強(qiáng)對(duì)流探空結(jié)構(gòu)［1］，在600~450 hPa 有顯著干層，利于干冷空氣侵入，這與中尺度分析中存在露點(diǎn)鋒相吻合，造成對(duì)流不穩(wěn)定，對(duì)流高度相對(duì)較低，不穩(wěn)定能量大，且近地層有逆溫存在，大氣層水汽分布不均，低層和高層各有一定厚度的濕層。

圖5 兩次過(guò)程實(shí)況探空

從兩者的探空指數(shù)（表1）來(lái)看，兩過(guò)程K 指數(shù)均在35 ℃以上，“3·20”SI 為-2.32 ℃，利于雷暴產(chǎn)生，“8·21”SI 接近于0 ℃，但其CAPE 值大于“3·20”。“3·20”的0~6 km 深層垂直風(fēng)切達(dá)20.2 m/s，0~3 km垂直風(fēng)切為8.2 m/s，即有較明顯的深層垂直風(fēng)切，給強(qiáng)對(duì)流天氣特別是冰雹提供有利條件；“8·21”由于是東風(fēng)系統(tǒng)影響下的準(zhǔn)正壓過(guò)程，在垂直風(fēng)切方面表現(xiàn)不明顯，0~6 km 和0~3 km 垂直風(fēng)切分別為7 m/s 和4 m/s，但由于不穩(wěn)定層結(jié)的存在，依然產(chǎn)生了明顯的強(qiáng)對(duì)流天氣［21］。“3·20”的融化層高度（由于有明顯的干層存在，用濕球0℃層來(lái)作為融化層高度［22］）和-20 ℃層高度分別為3.7 km 和7.0 km，屬湖南春季較為典型利于冰雹出現(xiàn)的高度；“8·21”兩層高度分別為3.8 km 和8.5 km，比典型高度略高，會(huì)給冰雹帶來(lái)融化作用?！?·20”的融化層至-20 ℃厚度為3.3 km，小于“8·21”的4.7 km，更小的厚度能夠產(chǎn)生更強(qiáng)烈的對(duì)流活動(dòng)以及更大尺度的冰雹；“3·20”的850 hPa與500 hPa溫度差29 ℃，大于“8·21”的25 ℃，更大的條件不穩(wěn)定能量對(duì)于產(chǎn)生大冰雹更為有利。

2.3 水汽和熱力不穩(wěn)定條件分析

兩次過(guò)程的水汽輸送條件對(duì)比存在較大的差異?！?·20”（圖6a，圖6b）低層水汽主要來(lái)自孟加拉灣及南海洋面，“8·21”（圖6c，圖6d）水汽主要從西北太平洋面自東北方向輸送到江南。從水汽通量散度看，“3·20”在850 hPa 上湘西地區(qū)有中心值為-4×10-5g/（cm2?hPa?s）的大值輻合中心，925 hPa 的水汽輻合更為強(qiáng)烈，中心值低于-7×10-5g/（cm2?hPa?s），位于湘西北。“8·21”在湘東有水汽通量輻合中心，其強(qiáng)度較弱，850 hPa 上湘東地區(qū)水汽通量散度輻合中心值為-2×10-5g/（cm2?hPa?s），925 hPa 上湘東地區(qū)中心值為-3×10-5g/（cm2?hPa?s）。對(duì)比兩個(gè)過(guò)程，在西風(fēng)帶系統(tǒng)影響下發(fā)生的“3·20”水汽輸送條件要優(yōu)于偏東氣流控制下發(fā)生的“8·21”，對(duì)出現(xiàn)短時(shí)強(qiáng)降水更為有利。

圖6 兩次過(guò)程水汽通量和水汽通量散度綜合

沿兩個(gè)過(guò)程的經(jīng)向垂直剖面，選取假相當(dāng)位溫和相對(duì)濕度分析熱力不穩(wěn)定條件。對(duì)于“3·20”（圖7），沿110°E 的垂直剖面20 日20：00，強(qiáng)對(duì)流即將發(fā)生時(shí)，在25°N—30°N 的中低層區(qū)域，存在明顯假相當(dāng)位溫隨高度減小的變化，有對(duì)流不穩(wěn)定層結(jié)存在，該區(qū)域的低層為相對(duì)濕度大值區(qū)，400~700 hPa 中層為相對(duì)濕度小于40% 的干區(qū)，有明顯高層干冷空氣卷入，低層暖濕，中層干冷，構(gòu)成了該區(qū)域的熱力不穩(wěn)定，結(jié)合對(duì)流不穩(wěn)定層結(jié)，都是觸發(fā)強(qiáng)對(duì)流發(fā)生的有利條件，與此同時(shí)在35°N 低層可見(jiàn)假相當(dāng)位溫線密鋒區(qū)的存在。到了21 日02：00，強(qiáng)對(duì)流接近結(jié)束，不穩(wěn)定層結(jié)南移，中低層都成為濕度大值區(qū)，同時(shí)鋒區(qū)也相應(yīng)南移。

圖7 兩次過(guò)程假相當(dāng)位溫和相對(duì)濕度剖面

從“8·21”，沿113°E 垂直剖面可看出，強(qiáng)對(duì)流開(kāi)始前，同樣在25°N—30°N 的中低層區(qū)域有假相當(dāng)位溫隨高度減小的結(jié)構(gòu)，即低層有不穩(wěn)定層結(jié)，從600 hPa 往上轉(zhuǎn)為穩(wěn)定層結(jié)，從相對(duì)濕度的剖面可見(jiàn)在不穩(wěn)定層結(jié)處為相對(duì)濕度大值區(qū)，而其上部，有從高層侵入的干空氣，整體上來(lái)看是與“3·20”一致的低層暖濕，高層干冷的不穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，為強(qiáng)對(duì)流天氣的觸發(fā)提供有利條件。

3 多普勒雷達(dá)特征對(duì)比分析

對(duì)于“3·20”，沅陵縣位于懷化市最北部，與懷化雷達(dá)站距離超過(guò)120 km，遠(yuǎn)距離容易造成雷達(dá)回波衰減，而張家界雷達(dá)站與沅陵距離僅60 km，因此選用張家界站的雷達(dá)產(chǎn)品。

3 月20 日20：15 位于沅陵縣左側(cè)的古丈縣境內(nèi)開(kāi)始有對(duì)流單體風(fēng)暴B0 生成，之后沿東北方向移動(dòng)，21：03 其后部有一新單體E0 生成，同樣沿東北向發(fā)展，并在21：27 開(kāi)始影響沅陵，至21：39 該單體質(zhì)心最大反射率已達(dá)68 dBZ，最大垂直液態(tài)水含量（VIL）達(dá)48 kg/m2，且從該時(shí)刻3.4°仰角的基本反射率見(jiàn)有三體散射和旁瓣回波出現(xiàn)，至21：45（圖8a）兩個(gè)特征表現(xiàn)得更為明顯，在該時(shí)刻的組合反射率剖面上（圖8b），可見(jiàn)有明顯的懸垂強(qiáng)回波質(zhì)心，穹隆結(jié)構(gòu)，上部的上沖云頂，以及下方的弱回波區(qū)，以上特征現(xiàn)象對(duì)冰雹的出現(xiàn)有重要指示意義。而從E0 單體的風(fēng)暴屬性表（圖8c）可見(jiàn)，21：45 的垂直液態(tài)含水量（VIL）增至53 kg/m2，21：51 時(shí)VIL 降至48 kg/m2，同時(shí)從21：39 至21：51，風(fēng)暴單體質(zhì)心所在高度出現(xiàn)了明顯的下降，說(shuō)明此刻已開(kāi)始降雹。至22：03 風(fēng)暴E0 強(qiáng)回波質(zhì)心高度再度上升，說(shuō)明在移動(dòng)過(guò)程中繼續(xù)發(fā)展，22：09 回波質(zhì)心高度和VIL 出現(xiàn)下降，指示著新的降雹過(guò)程。

20 日22：09 后風(fēng)暴E0 逐步衰減并消亡，而其前部的風(fēng)暴R0 開(kāi)始發(fā)展起來(lái)，在22：15 之后其質(zhì)心最大反射率達(dá)到65 dBZ 以上，在對(duì)應(yīng)的風(fēng)暴屬性表上可見(jiàn)其垂直液態(tài)水含量基本都在40 kg/m2以上，其回波質(zhì)心和強(qiáng)回波中心的高度也如風(fēng)暴E0 一樣，出現(xiàn)反復(fù)發(fā)展上升和降雹導(dǎo)致的下降，說(shuō)明風(fēng)暴R0 在東移過(guò)程中，也給沅陵?yáng)|部帶來(lái)冰雹天氣。從0.5°仰角基本速度中可見(jiàn)（圖8d），22：03 在沅陵西北部有氣旋式輻合中心存在，對(duì)應(yīng)強(qiáng)回波所處位置，直至23：09 持續(xù)了12 個(gè)體掃都有該輻合中心存在，對(duì)于強(qiáng)降水有顯著指示意義，對(duì)應(yīng)了該階段在沅陵7 個(gè)站點(diǎn)出現(xiàn)的短時(shí)強(qiáng)降水，其中最強(qiáng)的沅陵肖家橋站出現(xiàn)了39.8 mm/h 雨強(qiáng)的短時(shí)強(qiáng)降水。

“8·21”選取21 日16：00 至18：00 出現(xiàn)在湘潭的過(guò)程，主要強(qiáng)對(duì)流天氣包括雷暴大風(fēng)、短時(shí)強(qiáng)降水、小冰雹。選用的雷達(dá)產(chǎn)品是長(zhǎng)沙站。

8 月21 日下午在江西至湘東一帶開(kāi)始有對(duì)流單體組織活動(dòng)，至16：00 在湘潭縣西部有一超級(jí)單體逐步生成，該風(fēng)暴最大雷達(dá)反射率達(dá)60 dBZ 以上（圖9a），從16：39 反射率剖面看（圖9b），單體質(zhì)心發(fā)展至9 km 高度，回波頂高接近16 km，具有高懸強(qiáng)回波結(jié)構(gòu)，但其穹隆結(jié)構(gòu)不如“3·20”明顯。從風(fēng)暴屬性（圖9c）可見(jiàn)，單體發(fā)展旺盛且迅速，VIL 在16：39達(dá)到了66 kg/m2，也是在該時(shí)刻給湘潭帶來(lái)了冰雹，但在降雹后VIL 迅速下降，質(zhì)心高度和最大反射率高度同樣下降，維持了約4 個(gè)體掃。

從基本徑向速度和中氣旋產(chǎn)品中可見(jiàn)在該單體有一明顯的中氣旋生成（圖9d），并維持3 個(gè)體掃時(shí)間，在速度剖面可見(jiàn)，4~5 km 高度有中層徑向輻合（MARC）的出現(xiàn)，利于風(fēng)暴中產(chǎn)生強(qiáng)烈下沉氣流，在0.5°仰角的基本速度中，可見(jiàn)該單體中在1.8 km 高度有出現(xiàn)24 m/s 的徑向速度。中低層的中氣旋、中層徑向輻合、低層徑向速度大值區(qū)對(duì)于地面大風(fēng)都有很好的指示意義［10］，對(duì)應(yīng)湘潭境內(nèi)監(jiān)測(cè)到的25.2 m/s的瞬時(shí)極大風(fēng)。

“3·20”和“8·21”均是具有超級(jí)單體結(jié)構(gòu)的風(fēng)暴，分別從它們發(fā)展旺盛時(shí)期截取反射率剖面，可見(jiàn)存在高懸強(qiáng)回波?！?·20”有更明顯的穹隆和有界弱回波，從平面反射率上可見(jiàn)“3·20”在21：38 有鉤狀回波特征，后半段出現(xiàn)了三體散射和旁瓣回波。表2 參數(shù)對(duì)比，兩個(gè)過(guò)程都有超過(guò)60 dBZ 的最大反射率和近似的回波頂高，但“8·21”有更高的平均高度和液態(tài)水含量，這是因?yàn)橄募镜娜诨瘜酉鄬?duì)春季更高，風(fēng)暴需要足夠的高度和充沛的水汽，才能產(chǎn)生冰雹，以及冰雹降至地面時(shí)沒(méi)有完全融化，最后的冰雹尺寸仍小于春季的“3·20”。在實(shí)際短臨預(yù)報(bào)中，觀測(cè)到大于60 dBZ 的強(qiáng)回波質(zhì)心，且具有高懸結(jié)構(gòu)，對(duì)發(fā)布冰雹預(yù)警而言是一個(gè)重要判據(jù)。三體散射是由包含大的水凝結(jié)物，如大的冰雹對(duì)雷達(dá)回波的非瑞利散射所引起，是大冰雹存在的充分條件［23］，所以其出現(xiàn)是冰雹的重要指標(biāo)，對(duì)發(fā)布冰雹預(yù)警更有把握。從風(fēng)暴的生命史看，“3·20”風(fēng)暴從成熟到消亡，到后部新單體的發(fā)展，再次成熟，生命史長(zhǎng)，強(qiáng)回波維持時(shí)間長(zhǎng)，造成了沅陵多個(gè)站點(diǎn)的冰雹和短時(shí)強(qiáng)降水天氣，更長(zhǎng)的生命史讓此次過(guò)程的預(yù)警發(fā)布更及時(shí)有效；“8·21”生命史較短，縮預(yù)警提前量短，難度大。

表2 兩次過(guò)程的雷達(dá)特征參數(shù)對(duì)比

4 結(jié)論

1）春季的“3·20”是在中層西風(fēng)槽和低層暖濕氣流控制下產(chǎn)生的，夏季的“8·21”是受東風(fēng)波準(zhǔn)正壓系統(tǒng)影響出現(xiàn)的，兩次過(guò)程均在地面中尺度輻合線作用下觸發(fā)，強(qiáng)對(duì)流天氣落區(qū)與輻合線、低層切變線位置有對(duì)應(yīng)關(guān)系，給湖南春夏季強(qiáng)對(duì)流天氣預(yù)報(bào)提供了著眼點(diǎn)。春季暖平流強(qiáng)迫類型雖無(wú)較深的經(jīng)向環(huán)流和明顯冷暖氣流交匯，但同樣會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)對(duì)流天氣，夏季副高邊緣的準(zhǔn)正壓類型過(guò)程，在無(wú)明顯深層垂直風(fēng)切時(shí)，同樣也會(huì)帶來(lái)雷暴大風(fēng)。

2）中小尺度特征上，“3·20”探空曲線上干下濕，暖平流控制明顯，“8·21”上下濕度分布不均，中低層為冷平流，“3·20”比“8·21”的0 ℃和-20 ℃的高度及之間的厚度小，都更有利于冰雹出現(xiàn)；兩個(gè)過(guò)程在發(fā)生前后都出現(xiàn)了氣溫陡降，氣壓、濕度、風(fēng)速陡升的變化特點(diǎn)，“8·21”的氣溫降幅更明顯，出現(xiàn)的瞬時(shí)最大風(fēng)速也更大，但由于均在過(guò)程發(fā)生時(shí)才出現(xiàn)了明顯變化，因此對(duì)提前預(yù)警強(qiáng)對(duì)流天氣帶來(lái)難度?！?·20”水汽輸送條件強(qiáng)于“8·21”，在熱力條件方面，都具有低層暖濕對(duì)流不穩(wěn)定層結(jié)，上部干冷空氣侵入的特征，給強(qiáng)對(duì)流天氣發(fā)展提供有利條件。

3）雷達(dá)回波特征上，兩過(guò)程的風(fēng)暴均為超級(jí)單體風(fēng)暴，“3·20”生命史更長(zhǎng)，增大了預(yù)警提前量，高懸強(qiáng)回波、三體散射、長(zhǎng)時(shí)間維持的輻合中心對(duì)于冰雹和短時(shí)強(qiáng)降水混合強(qiáng)對(duì)流有較好指示意義；“8·21”出現(xiàn)了中層徑向輻合、中氣旋以及低仰角徑向速度大值區(qū)，對(duì)大風(fēng)預(yù)警信號(hào)發(fā)布起到有利作用，但較短生命史給預(yù)警信號(hào)的提前量增加難度。兩次過(guò)程同樣是超級(jí)單體，但強(qiáng)對(duì)流過(guò)程的季節(jié)和時(shí)間不一致，出現(xiàn)冰雹的范圍和尺寸存在較大差異，“8·21”有更高的對(duì)流發(fā)展高度，VIL 更大，但較高的融化層、夏季午后更高的氣溫，以及短暫生命史，使其沒(méi)有類似“3·20”出現(xiàn)多地的大尺寸冰雹，也導(dǎo)致“8·21”有更高預(yù)報(bào)難度，雷達(dá)特征上的差異體現(xiàn)了不同類型強(qiáng)對(duì)流天氣內(nèi)在機(jī)制。