范小軍，馬中元，黃龍飛，辛瑋琪，洪麗霞，宋 雄

(1.江西省氣象科學研究所，南昌 330046；2.宜豐縣氣象局，宜豐 336300；3.景德鎮(zhèn)市氣象局，景德鎮(zhèn) 333000)

0 引言

江西冰雹是春季主要的強對流天氣之一。在衛(wèi)星云圖上，江西冰雹主要表現(xiàn)為中尺度對流系統(tǒng)MCS云系結(jié)構(gòu)，對應(yīng)于雷達拼圖CR產(chǎn)品上是典型的超級單體回波。衛(wèi)星云圖探測范圍廣闊，且此雷達響應(yīng)速度快，因此，研究衛(wèi)星云圖強對流云系特征具有重要的意義。

國內(nèi)不少專家學者對冰雹、雷暴大風等強對流天氣的云圖特征和雷達特征進行了大量研究與分析，取得了豐碩的研究成果。例如：侯建忠[1]等研究云圖特征指出，若云系右側(cè)出現(xiàn)新的中尺度對流云圖，預(yù)示著新云團未來發(fā)展加強迅速。彭軍[2]等認為“S”型云系邊界凹處對應(yīng)系統(tǒng)性降水中心，低渦云系南段對應(yīng)強對流中心。張杰[3]等研究指出在高能高濕環(huán)境條件下，由于輻合抬升作用，對流單體生成、不斷長大、有規(guī)律排列、相互合并發(fā)展成不同大小和形狀的單體風暴、多單體風暴、颮線、MCC，結(jié)構(gòu)密實且不均勻，伴隨激烈地閃的同時產(chǎn)生冰雹大風和短時強降水等強對流天氣。陳剛毅[4]等利用GMS-5的TBB(亮溫)非線性時間序列資料，對湖北武漢“98.7”特大暴雨進行了定常與非定常特征計算和判斷分析，結(jié)果與實際降雨的變化趨勢吻合。陳鮑發(fā)[5]等研究得出江西WebGIS雷達拼圖上冰雹的4個預(yù)報著眼點。馬中元[6-8]等研究得出颮線移動前方不斷產(chǎn)生具有“前伸”、TBSS和虛假回波結(jié)構(gòu)的局地雹云超級單體回波群，這些颮前中小尺度系統(tǒng)是產(chǎn)生此次冰雹災(zāi)害的主要回波系統(tǒng)；副高邊緣雷達回波特征主要有兩種：一是南北向短帶回波，有時會發(fā)展為弓狀回波；二是強回波單體，超級單體和復合單體回波。研究成果多為從天氣背景、層結(jié)條件、中小尺度天氣系統(tǒng)、單部雷達回波產(chǎn)品等方面進行論述，很少使用多部雷達拼圖產(chǎn)品和回波系統(tǒng)廓線來描繪回波演變。描述冰雹回波系統(tǒng)的移動規(guī)律，可為監(jiān)測預(yù)警江西冰雹天氣提供理論依據(jù)[9-13]。

文章使用常規(guī)天氣資料、衛(wèi)星云圖、TBB資料和雷達拼圖等資料，對2021-03-30—2021-03-31江西罕見大冰雹天氣進行分析，試圖了解江西冰雹衛(wèi)星云圖演變特征，為江西冰雹等強對流天氣的監(jiān)測預(yù)警提供分析依據(jù)。

1 資料來源

地面要素資料來源于江西省自動氣象站要素顯示平臺；天氣背景資料、探空數(shù)據(jù)和衛(wèi)星云圖數(shù)據(jù)來源于MICAPS平臺；雷達拼圖資料來源于江西WebGIS雷達拼圖平臺；冰雹資料來源于國家站記錄、微信群視頻、圖片和鄉(xiāng)鎮(zhèn)村信息員災(zāi)情調(diào)查資料。

2 天氣實況與天氣背景

2.1 天氣實況

2021-03-30—2021-03-31，江西出現(xiàn)罕見的大冰雹天氣。冰雹自西向東橫掃銅鼓、宜豐、上高、高安、奉新、新建、南昌市、南昌、進賢、余干、樂平、景德鎮(zhèn)和婺源等地，其中銅鼓、南昌市等地還出現(xiàn)罕見大冰雹，最大雹徑超過10 cm，呈放射狀，普通雹徑也在20～50 mm。此次江西大冰雹事件，無論是超級單體回波的強度、維持時間、影響范圍和冰雹直徑都是歷史罕見的。

30日20：00至31日20：00，大冰雹所經(jīng)之地，國家站記錄極大風速≥17.2 m/s有7站，最大風速23.3 m/s(南昌市)；區(qū)域站記錄極大風速≥17.2 m/s有33站，最大風速23.3 m/s(南昌市)。此次過程最大風速發(fā)生在贛州市信豐縣(28.0 m/s)，但遠離大冰雹發(fā)生地。

30日20：00至31日20：00，大冰雹所經(jīng)之地，國家站記錄雨量≥30.0 mm/24 h的有9站，最大雨量91.1 mm/24 h(景德鎮(zhèn))；區(qū)域站記錄雨量≥30.0 mm/24 h的有183站，最大雨量103.0 mm/24 h(景德鎮(zhèn)市官莊村)。

2.2 天氣背景

2021-03-30T20：00，強對流天氣的重要天氣系統(tǒng)有中層和低層西南急流、地面倒槽、低層切變線，同時伴有低層暖脊、“上干下濕”等有利于強天氣發(fā)生的溫濕條件。水汽條件充沛、大氣層結(jié)極不穩(wěn)定且伴有較強的不穩(wěn)定能量。此次過程的不同點是強對流發(fā)生時，高空低槽并沒有明顯東移，這與中低層切變線和地面輻合線、西南急流、倒槽等條件有關(guān)，屬于典型暖區(qū)強對流天氣型特征[14-16]。

3 FY4A云圖特征

3月30—31日是江西中北部冰雹天氣過程，十多個縣市出現(xiàn)冰雹、雷暴大風、強雷電和短時強降水天氣，南昌市冰雹直徑和密度都是罕見的，國家站記錄雹徑為60 mm，但實況照片測量卻超過100 mm。余干縣玉亭鎮(zhèn)百湖村和南昌縣塘南鎮(zhèn)西聯(lián)村發(fā)生雷擊事件，傷亡2人。此次冰雹過程，銅鼓是首站入境地，經(jīng)過宜豐影響下游地區(qū)。

3.1 30日中尺度對流系統(tǒng)MCS影響

30日20：00，在湖南東北部晴空區(qū)有一條東北—西北走向的積云線，江西南部有中尺度對流系統(tǒng)MCS發(fā)展，MCS對江西中北部冰雹影響不大，故不分析；20：30，晴空積云線快速發(fā)展，21：00移至江西銅鼓邊界，并發(fā)展成為對流云系；21：30，對流云系朝東北偏東方向移動，進入銅鼓境內(nèi)；22：00—22：30，對流云系發(fā)展成為中尺度對流系統(tǒng)MCS，銅鼓境內(nèi)部分鄉(xiāng)鎮(zhèn)出現(xiàn)大冰雹；23：00—23：30，MCS影響宜豐北部，部分鄉(xiāng)鎮(zhèn)出現(xiàn)冰雹；31日00：00，MCS移出宜豐后，得到進一步發(fā)展加強；00：30—02：00，MCS影響新建、南昌等地，南昌市出現(xiàn)罕見大冰雹，然后，MCS朝東北方向移入贛東北地區(qū)。

3.2 31日多條對流云帶影響

31日17：30，在湖南與江西交界處(銅鼓附近)有積云A發(fā)展；18：00—18：30，積云A發(fā)展成為對流云帶，影響銅鼓和宜豐；19：00，A對流云帶發(fā)展迅速，銅鼓再次出現(xiàn)冰雹；與此同時，湖南境內(nèi)出現(xiàn)積云B發(fā)展；19：30，A對流云帶繼續(xù)東移影響宜豐等地，部分鄉(xiāng)鎮(zhèn)出現(xiàn)冰雹；積云B發(fā)展；20：00—20：30，A對流云帶繼續(xù)影響下游地區(qū)，積云B發(fā)展成為對流云帶；21：30—22：00，A對流云帶有所減弱；B對流云帶發(fā)展，再一次造成銅鼓、宜豐等地出現(xiàn)冰雹。

由此可見，30日在湖南東北部晴空區(qū)有積云線存在，晴空積云線快速發(fā)展成為對流云系，進一步發(fā)展成為中尺度對流系統(tǒng)MCS，銅鼓境內(nèi)部分鄉(xiāng)鎮(zhèn)出現(xiàn)大冰雹，宜豐北部部分鄉(xiāng)鎮(zhèn)出現(xiàn)冰雹；MCS移出宜豐后，得到進一步發(fā)展加強，新建、南昌等地出現(xiàn)罕見大冰雹。31日積云A發(fā)展成為對流云帶，影響銅鼓和宜豐，造成銅鼓、宜豐出現(xiàn)冰雹；湖南境內(nèi)出現(xiàn)積云B發(fā)展成為對流云帶，又一次造成銅鼓、宜豐等地出現(xiàn)冰雹。

4 MCS中尺度對流系統(tǒng)TBB特征和雷達拼圖回波特征

衛(wèi)星云圖和雷達拼圖是監(jiān)測強天氣的有效手段。TBB黑體亮溫等值線能夠清晰反映中尺度對流系統(tǒng)MCS的分布和演變；在雷達拼圖上，MCS表現(xiàn)為超級單體、回波帶上超級單體和強單體回波特征。云圖和回波相結(jié)合，可以較準確地反映冰雹系統(tǒng)的MCS特征和超級單體、帶上超級單體、帶上強單體回波特征，為識別冰雹天氣提供分析依據(jù)。

4.1 MCS黑體亮溫TBB特征

2021-03-30，江西境內(nèi)(贛南和贛北)出現(xiàn)2次中尺度對流系統(tǒng)MCS活動，其中贛南A-MCS發(fā)生時間早，TBB黑體亮溫和結(jié)構(gòu)比贛北B-MCS強，但形成的冰雹災(zāi)害不同。A-MCS只造成會昌縣局部鄉(xiāng)鎮(zhèn)出現(xiàn)冰雹，B-MCS卻造成贛北和贛中北部出現(xiàn)大范圍冰雹天氣，其中，銅鼓、南昌等地出現(xiàn)罕見大冰雹。

30日21：00(圖1a)，B-MCS在湖南和江西交界處(銅鼓附近)產(chǎn)生，此時TBB亮溫只有-70～-83 ℃，是B-MCS初生發(fā)展階段；A-MCS比較強，TBB亮溫達到-96 ℃，贛南會昌部分鄉(xiāng)鎮(zhèn)出現(xiàn)冰雹，因此，A-MCS是比較經(jīng)典的冰雹云MCS。22：00(圖1b)，B-MCS面積擴大，但TBB亮溫變化不大，進入銅鼓，造成銅鼓部分鄉(xiāng)鎮(zhèn)出現(xiàn)冰雹天氣；A-MCS移至江西南部省界附近，亮溫有所減弱。23：00(圖1c)，B-MCS發(fā)展壯大，TBB亮溫達到-96 ℃，銅鼓、宜豐北部鄉(xiāng)鎮(zhèn)繼續(xù)出現(xiàn)冰雹天氣；A-MCS移出江西，并逐步減弱。31日00：00(圖1d)，B-MCS繼續(xù)發(fā)展壯大，TBB亮溫達到-109 ℃，南昌等地出現(xiàn)罕見大冰雹。

圖1 2021-03-30T21：00—2021-03-31T00：00 TBB衛(wèi)星云圖

由此可見，B-MCS是影響江西北部大冰雹的中尺度對流系統(tǒng)，TBB亮溫在-70～-109 ℃，銅鼓、宜豐、新建和南昌等地部分鄉(xiāng)鎮(zhèn)出現(xiàn)大范圍冰雹天氣；當TBB亮溫達到-109 ℃時，南昌等地出現(xiàn)罕見大冰雹。

4.2 雷達拼圖超級單體和帶上強單體回波特征

30日22：10(圖2a)和23：10(圖2b)，影響贛北的冰雹回波系統(tǒng)表現(xiàn)為孤立經(jīng)典超級單體回波結(jié)構(gòu)，雷達拼圖CR回波中心回波核達到70 dBz，60 dBz強回波面積較大，30～60 dBz的回波梯度較大(距離越短梯度越大)，在沿高空風云砧方向有“前伸”回波結(jié)構(gòu)。這是經(jīng)典超級單體回波特征，造成銅鼓、宜豐部分鄉(xiāng)鎮(zhèn)出現(xiàn)冰雹天氣。

31日18：20(圖2c)和19：10(圖2d)，影響贛北的冰雹回波系統(tǒng)表現(xiàn)為在不連續(xù)回波帶上(被定義為颮線回波帶)，有若干個超級單體、弱超級單體和強單體回波存在，弱超級單體比經(jīng)典超級單體要偏弱一些，強單體回波比弱超級單體回波偏弱一些，主要區(qū)別是回波強度和強回波面積很難達到經(jīng)典超級單體程度，但弱超級單體和強單體回波都可以形成中等以下冰雹天氣[17-22]。在颮線回波帶上出現(xiàn)的超級單體和強單體回波稱為帶上超級單體、帶上強單體回波等。

圖2 2021-03-30T22：10—2021-03-31T22：30 江西冰雹雷達拼圖回波特征

31日20：10(圖2e)、21：20(圖2f)、22：00(圖2g)和22：30(圖2h)，都屬于回波帶上超級單體或強單體回波結(jié)構(gòu)，回波帶上有若干個發(fā)展進程不同的超級單體或強單體回波，CR回波強度達到60～65 dBz，很少達到70 dBz，帶上超級單體和強單體回波造成沿途不斷出現(xiàn)冰雹天氣。

5 結(jié)束語

文章使用常規(guī)天氣資料、衛(wèi)星云圖、TBB資料和雷達拼圖等資料，對2021-03-03—2021-03-31江西罕見大冰雹天氣進行分析，在對衛(wèi)星云圖TBB黑體亮溫與雷達拼圖回波強度進行對比分析時，發(fā)現(xiàn)30日21：00贛南A-MCS中尺度對流系統(tǒng)的TBB黑體亮溫，明顯低于31日00：00贛北B-MCS中尺度對流系統(tǒng)的TBB黑體亮溫，但A-MCS只造成南昌部分鄉(xiāng)鎮(zhèn)出現(xiàn)冰雹，而B-MCS卻造成贛北多地出現(xiàn)冰雹，其中南昌出現(xiàn)罕見大冰雹。通過雷達拼圖CR回波強度對比，發(fā)現(xiàn)A-MCS的回波強度明顯低于B-MCS的回波強度，這就說明，TBB黑體亮溫揭示MCS對應(yīng)的超級單體回波存在偏差。這個偏差需要多個例子進行分析和檢驗。