辛瑋琦，馬中元，陳鮑發(fā)，宋 雄，范小軍，洪麗霞

(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

冰雹是江西春季主要的強對流天氣之一。在天氣圖上，產生冰雹的天氣背景比較明朗，但確定冰雹天氣的發(fā)生地點與發(fā)生時間，卻十分困難。在雷達拼圖上，江西冰雹發(fā)生在超級單體回波、颮線回波帶上超級單體或強單體回波、回波短帶上強回波單體等回波形態(tài)上。冰雹天氣的發(fā)生地點與具體時間，只能利用范圍更廣泛的雷達拼圖資料來監(jiān)測預警，這對提高江西春季強對流天氣的監(jiān)測預警有重要的意義。

國內外專家學者對冰雹、雷暴大風等強對流天氣進行了大量研究與分析，取得了豐碩的研究成果。例如：李聰[1]等指出降雹超級單體存在鉤狀回波、回波懸垂、三體散射等雷達回波中尺度特征。王研峰[2]等指出降雹對流單體最大回波強度(63 dB)出現在低層。覃靖[3]等得出大冰雹臨近預警指標：最大反射率因子達到60 dBz，中等強度以上中氣旋，旋轉速度達到24 m/s；VIL值和VIL密度分別達到60 kg/m2和5.0 g/m3。黃曉龍[4]等得出冰雹成熟期根據系統(tǒng)的回波形態(tài)可以分為颮線形成、弓形回波、雹暴單體爆發(fā)3個階段。陳鮑發(fā)[5]等使用江西WebGIS雷達拼圖數據對江西冰雹進行分析，得出江西冰雹預報著眼點：60 dBz回波范圍大于10 km×10 km，回波形狀呈橢圓形；30～60 dBz回波界線梯度大；60 dBz回波中心有65～70 dBz回波“核”；強回波下風向有云砧形成的“前伸”回波結構。馬中元[6-8]等研究得出颮線移動前方不斷產生具有“前伸”、TBSS和假象回波結構的局地雹云超級單體回波群；江西副熱帶高壓邊緣超級單體回波具有55～60 dBz塊狀回波結構，垂直液態(tài)水含量VIL達到60 kg/m2；相對風暴速度SRM和垂直徑向速度VCS圖上，都具有相鄰的正負速度對和達到中等以上中氣旋標準；雷達回波特征主要有南北向短帶回波、弓狀回波、強回波單體、超級單體和復合單體回波。上述研究成果為開展江西冰雹天氣的監(jiān)測預警提供理論依據。

文章使用常規(guī)天氣資料、雷達拼圖資料和雷電監(jiān)測資料，對2021-03-30—2021-03-31江西罕見大冰雹天氣進行分析，試圖進一步了解江西冰雹天氣背景和冰雹回波系統(tǒng)演變特征。

1 資料與實況

1.1 資料

雨量資料來源于江西國家站地面要素資料、江西省自動氣象站顯示平臺；天氣背景資料和探空數據來源于MICAPS平臺；雷達拼圖資料來源于江西WebGIS雷達拼圖平臺；雷電數據來源于江西省氣象局內網雷電數據查詢平臺。文章使用北京時[9-13]。

1.2 實況

2021-03-30—2021-03-31，江西出現罕見的大冰雹天氣。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、南昌市等地還出現罕見大冰雹，最大雹徑超過10 cm，呈放射狀。此次江西大冰雹事件，無論是冰雹直徑、超級單體回波強度、超單維持時間和超單影響范圍都是歷史罕見的。

2021-03-30T00：00—2021-04-01T23：00，江西出現6次比較明顯的冰雹回波系統(tǒng)，伴隨著6個雷電次數高峰(圖1)，以31日01：00的5836次/h為第1峰，31日20：00的4761次/h為第2峰，其他峰次之。從小時雷電次數平均值1618次/h平均線上看，6次雷電高峰有5次都發(fā)生在平均線之上。

圖1 2021-03-30T00：00—2021-04-01T23：00每小時雷電次數分布

30日20：00—31日20：00，大冰雹所經之地，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)，但遠離贛北大冰雹發(fā)生地。

30日20：00—31日20：00，大冰雹所經之地，國家站記錄雨量≥30.0 mm/24 h的有9站，最大雨量為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 天氣背景

2.1 天氣系統(tǒng)

文章選擇2021-03-30T20：00的天氣圖，原因是其最貼近強天氣發(fā)生時間?？梢姡?00 hPa(圖2a)高度一致的西風比較大，高空分流明顯。500 hPa(圖2b)槽前曲率較大，西南氣流強勁，長江北存有亂流區(qū)。850 hPa(圖2c)氣旋性環(huán)流明顯，存有西南急流，長江流域存在氣旋性切變。925 hPa(圖2d)西南倒槽和低渦是明顯特征。

圖2 2021-03-30T20：00 高空

此次冰雹過程500 hPa高空低槽一直位于湖南以西，在強對流發(fā)生過程之中并沒有明顯東移；地面冷空氣還在蒙古，江南大部為低壓環(huán)流影響，從廣西經湖南至贛北為明顯地面倒槽發(fā)展。

2.2 天氣系統(tǒng)中分析

2021-03-30T20：00(圖3)，高空低槽位于重慶至貴州西部，槽前有明顯的西南急流，500 hPa長沙西南風26 m/s，南昌30 m/s；700 hPa長沙西南風23 m/s，南昌20 m/s；850 hPa長沙西南風14 m/s，3層急流在江西西北部匯合，南昌位于匯合區(qū)附近。匯合區(qū)上空贛北200 hPa有分流區(qū)。低層850 hPa在江西中北部及其以東地區(qū)有明顯偏東南氣流，925 hPa南昌東南風12 m/s，即伴有超低空急流。

圖3 2021-03-30T20：00 中尺度分析

低層的明顯偏東氣流與急流一方面把東海上空水汽輸送至對流區(qū)上空，另一方面與西部的西南急流、北部偏東急流產生劇烈輻合，同時在垂直方向上隨高度增加東南風轉西南風形成明顯的暖平流，為上升運動提供了支撐。850 hPa切變線位于湖南中部至贛北，切變線上有西南風與東南風的劇烈輻合，是對流觸發(fā)的重要天氣系統(tǒng)，切變線以南在700 hPa有1個急流軸從湖南南部伸向贛西北。低層暖濕，850 hPa以下為飽和區(qū)，700 hPa開始變干，500 hPa湖南中部有明顯干區(qū)，長沙T-Td=38 ℃，隨著槽前西南急流東移，干區(qū)移至贛北、贛中上空，“上干下濕”結構為冰雹等強對流發(fā)生提供了有利條件。低層(850～925 hPa)有暖脊發(fā)展，暖脊從廣西經湖南南部伸向贛北、贛中，南昌上空T850-500=28 ℃，低層溫度偏高，且高低空溫差大，為強對流的發(fā)生提供了重要熱力條件與觸發(fā)機制。此時，850 hPa南昌的Td=16 ℃，比濕為14 g/kg，表明水汽條件充沛。

2.3 T-lnP圖分析

2021-03-30T20：00和2021-03-31T08：00南昌探空圖上，大冰雹在500 hPa有明顯干層侵入或發(fā)展，受長沙等地干區(qū)東移影響，南昌T-Td從30日20：00的8 ℃增至31日08：00的22 ℃。中層急流非常強盛，30日20:00，600 hPa西南急流強度達28 m/s，500 hPa達30 m/s，與底層偏東風構成了強風垂直切變，0～5 km的風垂直切變超過30 m/s。同時，SI指數異常偏小，30日20：00為-5.94 ℃、31日08：00為-4.74 ℃，達到或超過冰雹等強對流天氣發(fā)生的閾值。K指數從30日20：00的35 ℃增至31日08：00的39.1 ℃，表明不穩(wěn)定能量等條件也異常偏強。但CAPE(對流有效位能)中等，31日08：00后經過訂正，南昌CAPE值為848.5 J/kg。

由此可見，3月30—31日冰雹天氣過程，受到中低層西南急流、地面倒槽、低層切變線，以及“上干下濕”大氣不穩(wěn)定層結條件等因素影響，有利于冰雹、雷暴大風等強對流天氣發(fā)生[14-18]。

3 雷達拼圖回波演變

雷達拼圖是將多部雷達最有效的探測范圍(100 km)回波數據拼制在一起，能很好地監(jiān)測中尺度系統(tǒng)，減少地球曲率和單部雷達遠距離衰減的影響，連續(xù)動態(tài)地監(jiān)測冰雹等天氣系統(tǒng)的移動，掌握回波系統(tǒng)的演變規(guī)律，因此，雷達拼圖是監(jiān)測強天氣的有效手段。

3.1 3月30日江西冰雹雷達拼圖回波演變

2021-03-30T20：00—2021-03-31T03：00，由湖南境內產生的超級單體冰雹回波系統(tǒng)影響江西，在江西境內得到進一步發(fā)展壯大，使得30日冰雹天氣十分劇烈。

30日20：00，對流回波在湖南境內(長沙附近)發(fā)展，強度55 dBz；21：00，對流回波猛烈發(fā)展成為超級單體回波，強度65 dBz，出現云砧形成的“前伸”回波結構；22：00，超級單體回波發(fā)展旺盛，移進江西銅鼓境內，強度達到70 dBz，銅鼓部分鄉(xiāng)鎮(zhèn)出現直徑≥50 mm的大冰雹；23：00，超級單體回波移入宜豐，強度有所減弱，達到60 dBz，宜豐北部鄉(xiāng)鎮(zhèn)出現冰雹。

31日00：00，超級單體回波移出宜豐，影響新建等地，回波強度有所加強，達到70 dBz，強回波面積較大，沿途出現較大范圍冰雹；01：00，超級單體回波經過南昌引入進賢境內，回波強度發(fā)展更為強盛，強度達到70 dBz，且面積較大，南昌市、南昌縣、進賢等地出現大冰雹，尤其是南昌市出現罕見大冰雹；02：00—03：00，超級單體回波移入上饒地區(qū)，并逐漸減弱，03：00基本移出進賢。

3.2 3月31日江西冰雹雷達拼圖回波演變

2021-03-31T17：00—2021-04-01T00：00，由湖南境內產生的對流回波發(fā)展為颮線回波帶，帶上多個超級單體或強單體回波影響江西，颮線回波帶在江西境內得到進一步發(fā)展壯大，使得31日冰雹天氣發(fā)生多次，但劇烈程度弱于30日孤立超級單體回波系統(tǒng)。

31日17：00，對流單體回波在湖南境內不斷生成，回波強度在50～55 dBz，多個回波單體發(fā)生合并現象；18：00，有兩塊回波合并形成超級單體回波，中心強度達到65 dBz，移入江西銅鼓境內，部分鄉(xiāng)鎮(zhèn)出現冰雹天氣；與此同時，景德鎮(zhèn)—永修—靖安——銅鼓一線，出現不連續(xù)回波帶，銅鼓超級單體發(fā)生在回波帶上西段；19：00，回波帶上出現多個超級單體和強單體回波，回波帶排列更為緊密，發(fā)展成為颮線回波帶；銅鼓、宜豐北部有超級單體回波活動，強度65 dBz，部分鄉(xiāng)鎮(zhèn)地面出現冰雹；20：00，颮線回波帶開始南壓，帶上超級單體和強單體回波影響宜豐、奉新，部分鄉(xiāng)鎮(zhèn)出現冰雹。

21：00，颮線回波帶上超級單體造成南昌再次出現冰雹天氣，但相比30日23：00至31日01：00的冰雹直徑要小，回波強度為60 dBz；22：00，颮線回波帶西段有超級單體回波發(fā)展加強，達到65 dBz，宜豐、萬載等地出現冰雹；23：00，帶上超級單體回波發(fā)展加強到70 dBz，上高等地鄉(xiāng)鎮(zhèn)出現冰雹；4月1日00：00，隨著颮線回波帶的南壓，回波強度有所減弱，冰雹天氣逐漸消失。

4 結束語

文章對2021-03-30—2021-03-31江西罕見大冰雹天氣進行分析，得出以下結論：

1)2021年3月30—31日冰雹天氣過程，受到中低層西南急流、地面倒槽、低層切變線，以及“上干下濕”大氣不穩(wěn)定層結條件等因素影響，有利于冰雹、雷暴大風等強對流天氣發(fā)生。

2)30日超級單體回波強度65 dBz，出現云砧形成的“前伸”回波結構；移進江西銅鼓境內，強度達到70 dBz，銅鼓部分鄉(xiāng)鎮(zhèn)出現直徑≥50 mm的大冰雹，宜豐北部鄉(xiāng)鎮(zhèn)出現冰雹。超級單體回波移出宜豐后，有個短時減弱過程，當移入新建等地時，回波強度再次加強到70 dBz，并且強回波面積大，南昌等地出現較大范圍大冰雹；之后，超級單體回波移入上饒地區(qū)，并逐漸減弱。

3)31日超級單體回波強度65 dBz，發(fā)生在颮線回波帶上，回波帶上出現多個超級單體和強單體回波，銅鼓、宜豐北部等地不斷有超級單體回波活動，部分鄉(xiāng)鎮(zhèn)不斷出現冰雹；隨著颮線回波帶南壓，回波強度有所減弱，冰雹天氣逐漸消失。

江西冰雹天氣的監(jiān)測預警和預報服務是預報業(yè)務中重要內容，如何做好冰雹天氣的監(jiān)測預警是一項重要課題。通過不斷總結冰雹天氣的天氣背景和雷達回波特征，能為冰雹天氣的監(jiān)測預警提供分析線索和預報依據。