石河子墾區(qū)一次成功防雹的案例分析

(石河子氣象局，石河子市，832000）陳建民

石河子墾區(qū)一次成功防雹的案例分析

(石河子氣象局，石河子市，832000）陳建民

通過(guò)利用常規(guī)氣象探測(cè)資料、自動(dòng)站資料和石河子CINRAD/CC多普勒天氣雷達(dá)觀測(cè)資料，對(duì)2013年7月23日發(fā)生在新疆石河子墾區(qū)的一次強(qiáng)對(duì)流天氣進(jìn)行了分析。結(jié)果表明：這次強(qiáng)對(duì)流天氣發(fā)生在西伯利亞至巴爾喀什湖冷渦東南移天氣背景下；不穩(wěn)定條件表現(xiàn)較好，有利于強(qiáng)對(duì)流天氣的產(chǎn)生；通過(guò)對(duì)多普勒雷達(dá)的回波演變分析得出，此次強(qiáng)對(duì)流天氣的強(qiáng)中心強(qiáng)度為58dBz，＞50dBz強(qiáng)回波區(qū)高度高于當(dāng)天-20℃層,形成了非常有利的產(chǎn)生冰雹條件；低層輻合，中低層是輻合和輻散的共軛體“逆風(fēng)區(qū)”，高層輻散，是對(duì)流單體進(jìn)一步發(fā)展和增強(qiáng)；通過(guò)提前和及時(shí)的人影防雹作業(yè)，使對(duì)流單體在石河子莫索灣墾區(qū)的前沿減弱，并產(chǎn)生降水，有效的防止了強(qiáng)對(duì)流天氣對(duì)石河子墾區(qū)農(nóng)業(yè)的影響。

強(qiáng)對(duì)流；天氣背景；多普勒雷達(dá)特征分析，人影防雹作業(yè)

1 天氣背景分析

2013年7月23日08 時(shí)，500hPa圖上西伯利亞至巴爾喀什湖為冷渦；此冷渦深厚，到200hPa仍存在；北疆西部至北疆沿天山一帶的以北地區(qū)有明顯冷平流，石河子墾區(qū)處于西北氣流里（圖略）；850hPa圖上新疆伊犁地區(qū)到烏魯木齊市之間形成了明顯的輻合區(qū),石河子墾區(qū)剛好位于此輻合區(qū)中部的西北氣流控制中，此處不穩(wěn)定能量最強(qiáng)，冷暖空氣交匯最明顯（圖略）；由于西伯利亞至巴爾喀什湖冷渦東南移，進(jìn)入新疆北疆地區(qū)，造成了這次石河子墾區(qū)強(qiáng)對(duì)流天氣的產(chǎn)生。

2 不穩(wěn)定條件分析

由于石河子地區(qū)氣象局沒有探空站，位于相鄰上游的克拉瑪依站的探空資料對(duì)下游的石河子地區(qū)有著非常重要的參考價(jià)值。通過(guò)分析2013年7月23日上游克拉瑪依站08時(shí)的探空資料（如表1），得出有利于冰雹產(chǎn)生的一些特征：（1）根據(jù)觀測(cè)分析最有利于降雹的0℃層高度約在3 000m～4 500m(700～600hPa)，-20℃層高度約在5 500～6 900m（在500～400hPa）[1]。通過(guò)分析23日08時(shí)0℃層高度在3766，-20℃層高度約在6 866，是十分有利于冰雹生成的高度。（2）T(850-500)＝30℃，其中T850hPa=19℃，T500hPa=-11℃,說(shuō)明低層有很強(qiáng)的暖濕空氣的平流，中高層有較強(qiáng)的冷空氣侵入，“上冷下暖”的對(duì)流潛勢(shì)，加之高空急流的作用，使得對(duì)流不斷發(fā)展。（3）θse隨高度而減小，K≥31℃, 0℃＜SI＜3℃充分的說(shuō)明了23日的大氣層結(jié)不穩(wěn)定。（4）23日08時(shí)700hPa溫度露點(diǎn)差t-td僅為4℃，說(shuō)明水汽非常的充沛，為雹粒增長(zhǎng)提供了非常有利的水汽條件。（5）表1中的風(fēng)的垂直切變?yōu)榭死斠捞娇照?3日08時(shí)低層（850hPa）到高層（200hPa）切變值，從而可以得出08時(shí)有較強(qiáng)的風(fēng)垂直切變，有利于增加低空的水汽和啟動(dòng)抬升機(jī)制，促使強(qiáng)對(duì)流的發(fā)展。

3 多普勒雷達(dá)資料分析

3.1 雷達(dá)反射率因子演變特征

2013年7月23日17 ∶51時(shí)在石河子莫索灣墾區(qū)的西部發(fā)現(xiàn)有A和B兩塊強(qiáng)度為20dBz的自生單體產(chǎn)生（如圖1）；18∶20時(shí)石河子人影辦通過(guò)對(duì)上述兩塊單體的跟蹤觀測(cè)，發(fā)現(xiàn)B單體逐漸加強(qiáng)，及時(shí)的通知150團(tuán)人影辦，趕往團(tuán)場(chǎng)的前沿，做好作業(yè)準(zhǔn)備；18∶37時(shí)兩塊單體中的前一塊B單體迅速加強(qiáng)為48dBz，后一塊A單體逐漸減弱消失（如圖2）；18∶43時(shí)該單體加強(qiáng)在348°～354°，距離88～94km的區(qū)域內(nèi)形成了強(qiáng)度大于50dBZ，中心強(qiáng)度為58dBZ的強(qiáng)回波區(qū)（如圖1(c)），在RHI的冰雹云垂直剖面圖像上（如圖2(a)）表現(xiàn)為50dBZ強(qiáng)回波區(qū)的高度已達(dá)到9km，整個(gè)回波頂高達(dá)到12km的強(qiáng)回波墻，而23日當(dāng)天的0℃層高度在3 766m，-20℃層高度約在6 866m，說(shuō)明50dBz強(qiáng)回波高度已經(jīng)遠(yuǎn)高于-20℃層的高度，十分有利于冰雹的形成，此時(shí)形成了成熟的冰雹云；18∶40時(shí)150團(tuán)人影辦趕到前沿的沙漠腹地，此時(shí)已經(jīng)開始下了黃豆大小的冰粒，人影作業(yè)人影迅速連接設(shè)備，針對(duì)此單體開始作業(yè)，18∶40-18∶55時(shí)三輛火箭車先后作業(yè)了共計(jì)30火箭，發(fā)現(xiàn)對(duì)流單體在強(qiáng)度和高度上都沒有明顯減弱（如圖1d和圖2b）；18∶58時(shí)-19∶15時(shí)三輛火箭車跟蹤此單體先后又作業(yè)30枚火箭彈；19∶18時(shí)此單體中心強(qiáng)度減弱為52dBz，且強(qiáng)回波的面積有所減小（如圖1e），50dBZ強(qiáng)回波區(qū)的高度降低到3km左右（如圖2c），且在0℃層的高度以下，說(shuō)明此單體已經(jīng)開始減弱了；但是此單體中心強(qiáng)度還是較強(qiáng)，40dBZ回波區(qū)的高度在9km左右，為了防止此單體再次發(fā)展增強(qiáng)，19∶18時(shí)～19：40時(shí)150團(tuán)人影辦和149團(tuán)人影辦斷續(xù)又作業(yè)了12枚火箭彈，此單體強(qiáng)中心強(qiáng)度減小到40dBZ（如圖1f）,40dBZ回波區(qū)的高度降低到3km左右（如圖2d），此單體完全減弱，并逐漸東移出石河子的防區(qū)。

表1 2013年7月23日克拉瑪依站08時(shí)探空資料部分要素分析值

圖2 2013年7月23日18∶43,18∶55，19∶18,19∶41時(shí)強(qiáng)度的RHI圖

3.2 徑向速度特征

此次強(qiáng)天氣只所以發(fā)展和加強(qiáng)，主要是前期的低層的輻合和發(fā)展過(guò)程“逆風(fēng)區(qū)”的出現(xiàn)。18∶37時(shí)在0.5°仰角的徑向速度中發(fā)現(xiàn)有大量的輻合（如圖3a）；在1.5°和2.4°仰角發(fā)現(xiàn)有“逆風(fēng)區(qū)”[2]存在(如圖3b和c），強(qiáng)對(duì)流單體中的強(qiáng)回波區(qū)進(jìn)入逆風(fēng)區(qū)后，強(qiáng)烈的輻合上升運(yùn)動(dòng)不斷將低層豐沛的暖濕氣流帶往中高層，使得強(qiáng)對(duì)流單體內(nèi)的對(duì)流更加旺盛,強(qiáng)度明顯增強(qiáng)，范圍擴(kuò)大；在3.4°和4.3°仰角發(fā)現(xiàn)有部分輻合和輻散特征(如圖3d和e）；在5.3仰角發(fā)現(xiàn)了大面積的輻散特征(如圖f）。低層輻合，中低層是輻合和輻散的共軛體“逆風(fēng)區(qū)”，高層輻散，是對(duì)流單體進(jìn)一步發(fā)展和增強(qiáng)。

圖3 2013年7月23日18∶37時(shí)徑向速度圖

4 人影作業(yè)情況（見表1）

5 防雹經(jīng)驗(yàn)總結(jié)

1、近年來(lái)石河子墾區(qū)的自生對(duì)流單體降雹天氣的頻率逐漸增多，石河子人影辦對(duì)此種對(duì)流天氣的關(guān)注度逐漸增強(qiáng)，才能在此次防雹作業(yè)中，取得比較好作業(yè)效果。

2、提前作業(yè)，具體操作分為兩個(gè)方面∶①在防區(qū)內(nèi)，在對(duì)流單體在發(fā)展的時(shí)候，強(qiáng)度在45dBZ左右的時(shí)候，就開始作業(yè)，將單體的水汽和能量進(jìn)行提前釋放。②在防區(qū)外，一旦發(fā)現(xiàn)相對(duì)較強(qiáng)的對(duì)流單體，到前沿防區(qū)外20～30km的地方，提前作業(yè)，使對(duì)流單體的能量在防區(qū)前，進(jìn)行一定的釋放。

表1 前沿團(tuán)場(chǎng)的火箭彈用量

3、聯(lián)防作業(yè)，上游地區(qū)和下游地區(qū)進(jìn)行聯(lián)防作業(yè)，同時(shí)利用師市墾區(qū)聯(lián)合防雹專項(xiàng)基金，對(duì)前沿團(tuán)場(chǎng)實(shí)行聯(lián)防彈藥補(bǔ)貼，增強(qiáng)聯(lián)防作業(yè)的主動(dòng)性。

4、利用無(wú)線網(wǎng)絡(luò)建立GPS衛(wèi)星定位通信指揮系統(tǒng)，提高監(jiān)測(cè)指揮水平。

5、加強(qiáng)基層人影管理特別是技術(shù)骨干人員的穩(wěn)定性。

6 小結(jié)

1、此次強(qiáng)對(duì)流天氣發(fā)生在西伯利亞至巴爾喀什湖為冷渦為背景的天氣形勢(shì)下，各種不穩(wěn)定條件表現(xiàn)相對(duì)較好。

2、此在強(qiáng)對(duì)流天在CR演變圖上表現(xiàn)為形成了強(qiáng)度大于50dBZ，中心強(qiáng)度為58dBZ的強(qiáng)回波區(qū)，在RHI的冰雹云垂直剖面圖像上表現(xiàn)為50dBZ強(qiáng)回波區(qū)的高度已達(dá)到9km，整個(gè)回波頂高達(dá)到12km的強(qiáng)回波墻，形成比較成熟的冰雹云的特征。

3、低層輻合，中低層是輻合和輻散的共軛體“逆風(fēng)區(qū)”，高層輻散，是對(duì)流單體進(jìn)一步發(fā)展和增強(qiáng)。

4、對(duì)防雹經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行了總結(jié)，為今后的防雹工作積累了經(jīng)驗(yàn)。

[1]許煥斌,段英,劉海月.雹云物理與防雹的原理和設(shè)計(jì)[M].氣象出版社,2006:35-39.

[2]張沛源,陳榮林.多普勒速度圖上的暴雨判據(jù)研究[J].應(yīng)用氣象學(xué)報(bào),1995,6(3):373-378.

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1008-0899（2015）12-0034-03