吳和俐，張艷梅，趙寶筑，王君軍，奚 悅

1.貴州省貴陽市氣象局，貴州貴陽 550001；2.貴州省氣象局，貴州貴陽 550002；3.貴州省貴陽市烏當區(qū)氣象局，貴州貴陽 550010

冰雹天氣過程具有發(fā)生時間短、局地性高等特點，使得較強的冰雹天氣過程易對當?shù)氐霓r牧生產、人民生命和財產安全等造成嚴重的損失[1-4]。貴州省位于云貴高原，地形復雜，地形梯度大，是中國冰雹受災最嚴重的地區(qū)之一[5]。貴陽市位于貴州中部，在貴州省屬冰雹次多地帶[6]。針對2021年5月9日發(fā)生在貴陽市的一次大范圍冰雹天氣過程進行分析，以加深對貴陽市較大范圍冰雹天氣過程的認識，為提高冰雹等強對流天氣定量預報準確率、災害性天氣的精細化預警服務水平等提供科學的參考依據(jù)。

1 天氣實況

2021年5月9 日15:00—10日03:00，貴州省至西北向東南出現(xiàn)一次強對流天氣過程，此次天氣過程造成貴州大范圍冰雹、大風、短時強降水。此次天氣過程對貴陽的影響大約從9日18:00開始，至10日03:00結束。全市除花溪以外，其余區(qū)（市、縣）均降雹，降雹時段主要集中在20:20~23:30之間，最大冰雹直徑為20 mm，出現(xiàn)在清鎮(zhèn)暗流鎮(zhèn)和麥格鄉(xiāng)。降雹過程中伴有短時強降水和大風，貴陽市修文灑坪降大暴雨，降雨量105.6 mm，105個站小時雨強在20 mm以上，最大小時雨強為9日22:00—23:00修文灑坪64.3 mm/h；31站出現(xiàn)7級以上大風，最大風速為息烽養(yǎng)龍司25.4 m/s。

2 環(huán)境場分析

2.1 環(huán)流形勢及天氣系統(tǒng)配置

500 hPa上，歐亞中高緯地區(qū)，中西伯利亞至我國東北地區(qū)為廣闊的低壓區(qū)控制，東亞槽在130°E附近，中低緯地區(qū)，高原上有一低壓槽，緩慢東移。500 hPa上，貴州受西南氣流影響，700 hPa與500 hPa形勢相似，主要受西南氣流影響；850 hPa上，貴州西北部有一暖式切變，貴陽受西南氣流影響，貴陽上 空700 hPa、850 hPa與500 hPa溫差分別為17℃、24℃，由低到高均為濕區(qū)；地面上，貴州省西北地區(qū)為一熱低壓控制，白天發(fā)展，地面輻合線位于省北部地區(qū)，后逐漸南壓。20:00，500 hPa西南氣流加強為急流，貴陽上空風速在20 m/s左右，700 hPa暖脊發(fā)展，850 hPa暖式切變輻合形勢增強，切變南部氣流加強為12 m/s的偏南急流，貴陽上空700 hPa、850 hPa與500 hPa溫差分別達到20℃、30℃，層結不穩(wěn)定增強。此時，地面中尺度輻合線影響省中北部一線。

綜上所述，此次天氣過程是在高空西南急流背景下，在850 hPa偏南急流前部，由低層切變線配合地面輻合線共同觸發(fā)，強對流沿地面輻合線不斷發(fā)生發(fā)展的一次天氣過程。低空急流的發(fā)展為強對流提供了動力條件和暖濕氣流。同時，700 hPa暖脊發(fā)展使得高低層溫差進一步加大，夜間不穩(wěn)定能量增大。

2.2 探空綜合分析

此次天氣過程對貴陽的影響大約從9日18:00開始，白天700 hPa以下有一逆溫層，有利于不穩(wěn)定能量的儲存和積累。此時，對流抑制能為235.9 J/kg。20:00，貴陽上空，CAPE值為1 562.3 J/kg，K指數(shù)為40.5℃，SI指數(shù)為-5.75℃，各項強對流天氣指數(shù)比08:00均有明顯增大。表明此時有強雷暴、成片雷雨發(fā)生的可能。此時對流抑制能為93.3 J/kg ，自由對流高度641.6 hPa，與08:00相比有所降低，若有一定的動力抬升條件，則對流更容易在高能環(huán)境下發(fā)生。850 hPa急流的發(fā)展使得風切變明顯增大，0~6 km高度的風速差約為12 m/s，較強的風切變有利于上下層的能量交換和強對流的維持與發(fā)展。-20℃與0℃的高度約為7.8 km、4.3 km，適宜生成冰雹。濕層主要分布在0℃~20℃層之間，適宜的水汽層結有利于冰雹增長。

2.3 物理量場分析

在強對流天氣發(fā)生時，貴陽上空存在明顯的上升運動（圖1a）和高層輻散、中低層輻合的垂直結構（圖1b）。上升運動區(qū)域主要集中在600~200 hPa之間，中心值約為-2.7·10-1Pa/s。散度場上，700~500 hPa之間有明顯的輻合，在400~200 hPa之間轉為輻散，高層的較強輻散形勢從16:00開始，一直持續(xù)至22:00。

圖1 2021年5月9日貴陽上空垂直速度（a）和散度（b）在高度上隨時間變化場

3 云圖特征分析

從FY-2G衛(wèi)星云頂亮溫演TBB變可以看到，9日16:00（圖2a），貴州西北部畢節(jié)至金沙一帶，TBB降至-50℃以下，畢節(jié)市達-60℃以下。沿著地面輻合線，對流云團逐漸發(fā)展，19:00（圖2b）TBB最高達-70℃，此時云團已影響貴陽息烽地區(qū)。

9日20:00 ~10日01:00（圖2c~圖2e），對流云團發(fā)展，TBB的-60℃區(qū)域增大，對流云團東南側TBB梯度較大。TBB大梯度區(qū)是風暴活躍地帶[7]，強烈發(fā)展的對流云團使得貴陽市區(qū)也出現(xiàn)較明顯的冰雹等強對流天氣。冰雹主要出現(xiàn)在TBB梯度大值區(qū)及TBB大值區(qū)之間，云團南壓至貴陽南部花溪一帶時，TBB有一定的減弱，-60℃范圍逐漸減小，此時已不再降雹。

圖2 2021年5月9—10日FY-2G衛(wèi)星云圖云頂亮溫TBB演變

4 雷達回波特征分析

5月9日14 :00左右，貴州省西北部畢節(jié)至金沙一帶雷暴單體開始生成，雷暴單體沿著地面輻合線發(fā)生發(fā)展，約19:00開始，回波開始影響貴陽市。

分析貴陽市降雹最強時的回波特征可知，21:00左右，清鎮(zhèn)市暗流鄉(xiāng)降雹，降雹大約持續(xù)2 min，冰雹最大直徑20 mm，每平方米約200粒。從降雹前后的反射率因子（圖3a）可以看到，暗流鄉(xiāng)附近回波最大達到69.5 dBz，回波前側有V型入流缺口，表明該處有明顯的入流上升氣流。作剖面圖（圖3b），大于50 dBz的強回波區(qū)伸展高度達到9.3 km左右，超過20:00貴陽上空-20℃層高度，有利于大冰雹的形成，剖面圖呈現(xiàn)出明顯的回波懸垂、弱回波區(qū)、回波墻，有較明顯的穹窿結構。

冰雹指數(shù)HI對冰雹的預警和發(fā)生有一定的指示作用[8]?；夭òl(fā)展過程中，HI在1~3之間，20:59達到最大,約7 cm?；夭ㄗ畲笊煺垢叨燃s為15.6 km（圖3c），強回波區(qū)頂高均在11 km以上。此次回波的垂直液態(tài)水累計含量（VIL）在20:40為45.7 kg/m2，20:45出現(xiàn)明顯的躍增，其躍增時間與觀測到的降雹時間相比，有約15 min的提前量，VIL的躍增與降雹時間的差異，可為短臨預報預警爭取一定的時間[9]。20:45~21:01，4個體掃時間段內VIL最大值均在100以上，最大達121 kg/m2（圖4d），21:06迅速降低至59.2 kg/m2。

圖3 2021年5月9日20:48分貴陽雷達觀測資料

5 結論

（1）此次天氣過程在高空西南急流背景下，對流在850 hPa切變線南側、急流前側以及地面輻合線附近觸發(fā)，強對流沿地面輻合線不斷發(fā)生發(fā)展造成貴陽市大范圍的冰雹、大風、短時強降水等天氣。低空急流進一步提供了輻合抬升條件和暖濕空氣，700 hPa暖脊、地面熱低壓發(fā)展，使得貴陽地區(qū)層結不穩(wěn)定度進一步增強。

（2）對流發(fā)生前存在逆溫層，利于不穩(wěn)定能量集聚。適宜的0℃、-20℃層高、增強的0~6 km高度的垂直風切變、CAPE值、SI指數(shù)、K指數(shù)以及降低的自由對流高度表明，貴陽地區(qū)有較好的強對流發(fā)生條件，有利于冰雹的生成。

（3）強對流發(fā)生時，存在明顯的上升氣流和高層輻散、低層輻合的垂直結構。

（4）降雹區(qū)的強回波區(qū)伸展高度超過-20℃層高度?；夭ù嬖诿黠@的回波懸垂、弱回波區(qū)、回波墻，回波前側V型入流缺口。降雹前后VIL值呈明顯的躍增和減小現(xiàn)象。

（5）影響貴陽的對流云團TBB最大達-60℃，貴陽的冰雹天氣主要出現(xiàn)在TBB梯度大值區(qū)及TBB大值區(qū)之間。