尹碧文　毛智政　宋金妹　燕成玉　崔粉娥

摘要 利用常規(guī)氣象觀測(cè)資料、加密自動(dòng)站資料和多普勒雷達(dá)資料，對(duì)秦皇島市2019年5月15日出現(xiàn)的一次冰雹天氣過(guò)程進(jìn)行分析。此次過(guò)程為典型冷渦影響下的強(qiáng)對(duì)流天氣，大氣層結(jié)處于不穩(wěn)定狀態(tài)，且不穩(wěn)定、能量較大，地面冷鋒和輻合線觸發(fā)了此次冰雹天氣；前傾形勢(shì)明顯，CAPE為743.2 J/kg，K指數(shù)為33.4，SI指數(shù)為-3.19。0 ℃層所在高度為3 576.7 m，-20 ℃層所在高度為6 316.4 m，有利于冰雹的增長(zhǎng)，并且垂直風(fēng)切變較強(qiáng)，環(huán)境條件有利于冰雹等強(qiáng)對(duì)流天氣的出現(xiàn)。對(duì)于冷渦后的強(qiáng)對(duì)流天氣預(yù)報(bào)需要精心研討，多參考一些地方性指標(biāo)，分析物理量場(chǎng)的變化；同時(shí)要注重短臨監(jiān)視，加強(qiáng)對(duì)加密觀測(cè)數(shù)據(jù)、多普勒雷達(dá)的監(jiān)視，加強(qiáng)臨近預(yù)報(bào)預(yù)警。

關(guān)鍵詞 冰雹；天氣過(guò)程；強(qiáng)對(duì)流

中圖分類號(hào)：P458.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B 文章編號(hào)：2095–3305（2023）06–0070-03

冰雹天氣易對(duì)農(nóng)牧生產(chǎn)、人民生命和財(cái)產(chǎn)安全等造成損失；其空間尺度狹小、生命史較短暫，是目前天氣預(yù)報(bào)的難點(diǎn)[1-5]。冰雹發(fā)生的環(huán)境條件主要有較高的濕對(duì)流有效位能、中等強(qiáng)度以上的垂直風(fēng)切變、并且0 ℃層高度主要集中在4.0～5.0 km之間。

秦皇島市夏季多受冷渦系統(tǒng)影響，需要重點(diǎn)關(guān)注冷渦影響下的冰雹等強(qiáng)對(duì)流天氣。針對(duì)秦皇島地區(qū)2019年5月15日出現(xiàn)的一次冰雹天氣過(guò)程進(jìn)行分析總結(jié)，有利于提高對(duì)秦皇島地區(qū)強(qiáng)對(duì)流天氣過(guò)程的認(rèn)識(shí)，提高冰雹等強(qiáng)對(duì)流天氣預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確率，進(jìn)而提升防災(zāi)減災(zāi)能力。

1 災(zāi)害天氣實(shí)況分析

2019年5月15日傍晚到夜間，受冷渦系統(tǒng)影響，秦皇島地區(qū)出現(xiàn)雷陣雨天氣，局部地區(qū)伴有雷暴、短時(shí)大風(fēng)、短時(shí)強(qiáng)降水、冰雹等強(qiáng)對(duì)流天氣。由圖1可知，秦皇島地區(qū)2019年5月15日08：00至16日08：00，雨量分布不均，共有2個(gè)站出現(xiàn)暴雨，最大降雨量出現(xiàn)在青龍縣花場(chǎng)峪，為58.7 mm，該站最大小時(shí)雨強(qiáng)為49.4 mm/h，集中在22：00。青龍縣出現(xiàn)冰雹和8級(jí)大風(fēng)（極大風(fēng)速達(dá)17.2 m/s）。

2 成因分析

2.1 環(huán)流形勢(shì)分析

2019年5月15日08：00，500 hPa上蒙古地區(qū)有一個(gè)冷渦存在，在冷渦底部、河套地區(qū)有一個(gè)高空槽，秦皇島位于槽前；20：00高空槽東移，秦皇島仍位于冷渦底部，冷空氣往下滲透，槽兩側(cè)風(fēng)速較大，達(dá)到急流標(biāo)準(zhǔn)。700 hPa相似位置也有冷渦存在，說(shuō)明此系統(tǒng)比較深厚。850 hPa有西南風(fēng)水汽輸送，風(fēng)速達(dá)到急流標(biāo)準(zhǔn)，20：00急流有所加強(qiáng)。低層受西南暖濕氣流影響，500 hPa為冷氣團(tuán)控制，高低溫度差達(dá)到32 ℃，大氣層結(jié)不穩(wěn)定。在地面形勢(shì)上，地面低壓穩(wěn)定少動(dòng)，中心位于俄羅斯與我國(guó)內(nèi)蒙古東部交界處，且有地面冷鋒與之配合東移南下，20：00冷鋒壓到秦皇島地區(qū)，之后冷鋒過(guò)境，出現(xiàn)冰雹等強(qiáng)對(duì)流天氣。

由圖2可知，此次過(guò)程具有明顯的前傾結(jié)構(gòu)，2019年5月15日20：00，500 hPa高空槽已經(jīng)位于朝鮮半島西岸，700 hPa位于河北東部，850 hPa位于河北西部，500 hPa槽后具有較強(qiáng)的西北氣流配合大范圍干區(qū)，850 hPa受暖脊控制且有濕區(qū)配合，高層干冷低層暖濕，大氣層結(jié)不穩(wěn)定，同時(shí)地面有輻合線生成，在地面冷鋒和地面輻合線的觸發(fā)作用下，強(qiáng)對(duì)流天氣發(fā)生。在此次過(guò)程中，較強(qiáng)對(duì)流主要發(fā)生在北部山區(qū)，地形的抬升觸發(fā)對(duì)降雨和強(qiáng)對(duì)流具有增幅作用。

2.2 衛(wèi)星資料分析

由圖3可知，2019年5月15日08：00，東北地區(qū)有明顯的塊狀云系，北京附近有明顯的高空槽云系，高空槽云系后邊界整齊，有冷空氣卷入，前邊界有絲縷狀結(jié)構(gòu)，未來(lái)高空槽云系發(fā)展；20：00，位于東北地區(qū)的塊狀云系發(fā)展成渦旋云系，與高空槽云系合并，有明顯的對(duì)流云團(tuán)。

2.3 雷達(dá)資料分析

由圖4的雷達(dá)組合反射率圖（CR）可知，2019年5月15日20：26，位于秦皇島北部的青龍縣出現(xiàn)塊狀回波，中心強(qiáng)度達(dá)到60 dBz，唐山遷西也有塊狀回波，中心強(qiáng)度65 dBz；到20：59，回波略往東南移，大于60 dBz的范圍增大；21：26位于遷西的強(qiáng)回波移到遷安，原位于青龍縣強(qiáng)回波移到青龍與撫寧的交界處；之后強(qiáng)回波逐漸移到秦皇島，中心強(qiáng)度加強(qiáng)，中心強(qiáng)度達(dá)到65 dBz。

由1.5°仰角速度圖（PPI）可知，2019年5月15日20：26，秦皇島上空低層有西南急流，西南急流達(dá)到27 m/s，青龍附近有逆風(fēng)區(qū)，并且逆風(fēng)區(qū)逐漸南移；20：59，秦皇島上空低層仍有西南風(fēng)急流，撫寧與青龍交界處有逆風(fēng)區(qū)；到21：26，逆風(fēng)區(qū)逐漸消失，底層急流減弱，對(duì)流天氣減弱。同時(shí)，風(fēng)暴屬性表上，強(qiáng)冰雹概率逐漸增大，達(dá)到100%，且VIL一直處于50以上。

3 物理量診斷

3.1 水汽條件分析

對(duì)水汽條件進(jìn)行分析，2019年5月15日08：00，受偏南氣流影響，850 hPa以下均為水汽輻合；20：00，850 hPa水汽通量變?yōu)檎担?25 hPa仍為水汽輻合區(qū)，這也是此次過(guò)程只出現(xiàn)局地強(qiáng)降水區(qū)、未出現(xiàn)大范圍強(qiáng)降水的原因之一。

3.2 熱力條件分析

俞小鼎等[6]通過(guò)對(duì)冰雹天氣進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，得出冰雹發(fā)生的環(huán)境條件對(duì)應(yīng)的3個(gè)環(huán)境參量：CAPE、垂直風(fēng)切變、0 ℃層高度。大致范圍是：CAPE值主要集中在1 000 J/kg之上，要有較高的濕對(duì)流有效位能；垂直風(fēng)切變主要集中在2×10-3 s-1之上，即發(fā)生中等強(qiáng)度以上的垂直風(fēng)切變；0 ℃層高度主要在4.0～5.0 km之間，超過(guò)5.0 km幾乎很難產(chǎn)生強(qiáng)冰雹。

由圖5（a）可知，樂(lè)亭站探空呈喇叭口形，低層濕、高層干，有利于雷暴大風(fēng)出現(xiàn)，且低層風(fēng)隨高度順轉(zhuǎn)，有暖平流，高層風(fēng)隨高度逆轉(zhuǎn)，有冷平流，低層暖濕，高層干冷，大氣為不穩(wěn)定狀態(tài)。CAPE值743.2 J/kg，K指數(shù)33.4，SI指數(shù)-3.19。0 ℃層所在高度為3 576.7 m，-10～-30 ℃層為冰雹的主要增長(zhǎng)層，-20 ℃層所在高度為6 316.4 m，有利于冰雹的增長(zhǎng)。

高低層風(fēng)速都比較大，低層為西南風(fēng)，500 hPa為西北風(fēng)，垂直風(fēng)切變較強(qiáng)，強(qiáng)的垂直風(fēng)切變對(duì)強(qiáng)風(fēng)暴有維持和加強(qiáng)的作用。結(jié)合由圖5（b）可知，有假相當(dāng)位溫舌存在，說(shuō)明熱力條件較好。

3.3 動(dòng)力條件分析

在動(dòng)力條件上，2019年5月15日08：00，850 hPa及以下為負(fù)渦度區(qū)，20：00轉(zhuǎn)為正渦度區(qū)；與之配合的垂直速度由正值（下沉）轉(zhuǎn)為負(fù)值（上升），動(dòng)力條件轉(zhuǎn)好。結(jié)合地面區(qū)域站加密風(fēng)場(chǎng)，可以看出有明顯地面輻合線，輻合上升運(yùn)動(dòng)加強(qiáng)，觸發(fā)強(qiáng)對(duì)流天氣。

4 數(shù)值預(yù)報(bào)檢驗(yàn)及可預(yù)報(bào)性分析

根據(jù)各家精細(xì)化數(shù)值預(yù)報(bào)產(chǎn)品，研究此次過(guò)程的可預(yù)報(bào)性：500 hPa EC環(huán)流形勢(shì)場(chǎng)較為正確，但對(duì)于高空槽的過(guò)境時(shí)間預(yù)報(bào)偏慢。850 hPa EC預(yù)報(bào)切變線移動(dòng)偏慢，西南急流位置預(yù)報(bào)較為準(zhǔn)確。

此次降水過(guò)程，各種指導(dǎo)產(chǎn)品預(yù)報(bào)不太一致，歐洲細(xì)網(wǎng)格、GRAPES、日本細(xì)網(wǎng)格模式等預(yù)報(bào)有降水，跟實(shí)況比較接近；而RMAPS-IN僅報(bào)了弱降水，RMAPS-CST對(duì)降水強(qiáng)度預(yù)報(bào)較為準(zhǔn)確，雖然強(qiáng)中心略有偏差，但對(duì)短臨預(yù)報(bào)預(yù)警的指導(dǎo)性較強(qiáng)，是目前短臨預(yù)報(bào)預(yù)警的重要手段之一。

5 預(yù)報(bào)技術(shù)分析及工作建議

（1）過(guò)程的典型特征：局地性強(qiáng)、對(duì)流性強(qiáng)。

（2）預(yù)報(bào)難點(diǎn)：此次局地性強(qiáng)對(duì)流天氣的影響系統(tǒng)是高空冷渦，高層干冷空氣疊加在低層暖濕空氣之上，地面有冷鋒過(guò)境，地面冷鋒和地面輻合線激發(fā)了此次強(qiáng)對(duì)流天氣。此次中低層沒(méi)有明顯的切變線，加上各家數(shù)值預(yù)報(bào)對(duì)此次過(guò)程的預(yù)報(bào)都不是很準(zhǔn)確，這次降水比較難把握。

（3）預(yù)報(bào)中存在的問(wèn)題：對(duì)于局地強(qiáng)對(duì)流天氣，數(shù)值預(yù)報(bào)有時(shí)也不準(zhǔn)確，中央臺(tái)指導(dǎo)預(yù)報(bào)對(duì)于降水的指導(dǎo)缺少地方經(jīng)驗(yàn)，對(duì)于冷渦后的強(qiáng)對(duì)流天氣的預(yù)報(bào)有待于預(yù)報(bào)員精心研討，多參考一些地方性指標(biāo)，尤其要多研究分析物理量場(chǎng)的變化。對(duì)于這種中小尺度的強(qiáng)對(duì)流天氣，可通過(guò)多普勒雷達(dá)監(jiān)測(cè)，加強(qiáng)臨近預(yù)報(bào)預(yù)警。

6 相似歷史個(gè)例分析

將2014年8月16日秦皇島地區(qū)出現(xiàn)的1次冰雹天氣過(guò)程與此次過(guò)程進(jìn)行對(duì)比分析，降雹過(guò)程中都伴隨著雷暴等強(qiáng)對(duì)流天氣，局部出現(xiàn)暴雨并伴有強(qiáng)對(duì)流天氣。

可以看出這2次過(guò)程都為冷渦影響下的強(qiáng)對(duì)流天氣，共同特點(diǎn)為前傾形勢(shì)明顯，高低空系統(tǒng)的垂直結(jié)構(gòu)明顯。特別注意的是，這2次過(guò)程高空受西北氣流影響，700 hPa、850 hPa影響系統(tǒng)還未過(guò)境；此次過(guò)程850 hPa切變線并不明顯，以底層冷鋒和地面輻合線觸發(fā)為主。因此，有冷渦系統(tǒng)影響時(shí)，要重點(diǎn)關(guān)注中低層系統(tǒng)的發(fā)展，前傾形勢(shì)的出現(xiàn)對(duì)于強(qiáng)對(duì)流天氣的發(fā)生十分有利，應(yīng)引起高度重視。

7 結(jié)論

（1）此次過(guò)程為典型的冷渦影響下的強(qiáng)對(duì)流天氣，大氣層結(jié)處于不穩(wěn)定狀態(tài)，且不穩(wěn)定、能量較大，地面冷鋒和輻合線激發(fā)了此次冰雹天氣。

（2）前傾形勢(shì)明顯，CAPE為743.2 J/kg，K指數(shù)為33.4，SI指數(shù)為-3.19。0 ℃層所在高度為3 576.7 m，-20 ℃層所在高度為6 316.4 m，有利于冰雹的增長(zhǎng)。

（3）垂直風(fēng)切變較強(qiáng)，環(huán)境條件比較有利于出現(xiàn)冰雹等強(qiáng)對(duì)流天氣。

（4）對(duì)于冷渦后的強(qiáng)對(duì)流天氣，預(yù)報(bào)員需要精心研討，多參考一些地方性指標(biāo)，研究分析物理量場(chǎng)的變化。同時(shí)，要注重短臨監(jiān)視，加強(qiáng)對(duì)加密觀測(cè)數(shù)據(jù)、多普勒雷達(dá)的監(jiān)視，加強(qiáng)臨近預(yù)報(bào)預(yù)警。

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責(zé)任編輯：黃艷飛

Analysis of A Hail Weather Process of Qinhuangdao

Yin Bi-wen et al（Qinhuangdao Meteo-

rological Bureau， Qinhuangdao， Hebei 066000）

Abstract Used conventional meteorological observation data， encrypted automatic station data and Doppler radar data， to analyze a hail weather process in Qinhuangdao on May 15， 2019. This process was a severe convective weather under the typical cold vortex background. The atmospheric stratification was in an unstable state， and the unstable energy was large. The surface cold front and convergence line triggered this hail weather. The forward-tilting situation and strong vertical wind shear were obviously conducive to the occurrence of severe convective weather such as hail.

Key words Hail; Doppler radar; Cold vortex

基金項(xiàng)目 秦皇島市暴雨與強(qiáng)對(duì)流團(tuán)隊(duì)資助（QHDCXTD202002）。

作者簡(jiǎn)介 尹碧文（1992—），女，黑龍江七臺(tái)河人，助理工程師，主要從事天氣、氣候研究。*通信作者：宋金妹（1998—），女，河北承德人，工程師，主要從事強(qiáng)對(duì)流天氣研究，E-mail：459223330@qq.com。

收稿日期 2023-03-23