北京市朝陽區(qū)一次冰雹強(qiáng)對流天氣成因分析

戴高菊，張子曰，王瑋琦

(北京市朝陽區(qū)氣象局，北京 100016)

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北京市朝陽區(qū)一次冰雹強(qiáng)對流天氣成因分析

戴高菊，張子曰，王瑋琦

(北京市朝陽區(qū)氣象局，北京 100016)

利用Micaps資料、華北區(qū)域雷達(dá)拼圖及北京地區(qū)區(qū)域自動(dòng)站數(shù)據(jù)，對2015年8月7日發(fā)生在北京市朝陽區(qū)的一次冰雹強(qiáng)對流天氣過程環(huán)流形勢、物理量場及地面自動(dòng)站要素場進(jìn)行分析，并對此次過程的預(yù)警服務(wù)情況進(jìn)行總結(jié)，得出以下結(jié)論：此次冰雹強(qiáng)對流天氣過程臨近時(shí)，從雷達(dá)上看，回波對流云團(tuán)發(fā)展強(qiáng)烈，較小對流云團(tuán)合并后移速減慢、停滯，是造成局地暴雨的主要原因。高空各層較好的動(dòng)力條件，上干下濕，上冷下暖及低層能量鋒等不穩(wěn)定能量條件，超低空東南風(fēng)急流的建立，為冰雹強(qiáng)對流天氣發(fā)生提供有利條件。地面風(fēng)場存在多小尺度輻合區(qū)，有利于對流云團(tuán)發(fā)展，能量鋒密集帶與強(qiáng)對流發(fā)生區(qū)域較為對應(yīng)，移動(dòng)方向一致。風(fēng)廓線圖上急流及風(fēng)切變的出現(xiàn)對提前發(fā)布局地強(qiáng)對流天氣預(yù)警有一定指示意義。

冰雹；強(qiáng)對流；預(yù)警服務(wù)；北京朝陽區(qū)

1 引言

短時(shí)強(qiáng)降水、雷暴大風(fēng)、冰雹等強(qiáng)對流天氣是北京地區(qū)夏季主要的災(zāi)害性天氣，隨著北京城市化進(jìn)程的不斷加快，氣象災(zāi)害的影響也越來越大，大城市面對極端強(qiáng)對流災(zāi)害的脆弱性也日益凸顯。其中冰雹破壞力極大，局地性強(qiáng)、預(yù)報(bào)難度大，給工農(nóng)業(yè)、社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展及人民生命財(cái)產(chǎn)安全帶來嚴(yán)重危害，如何準(zhǔn)確的預(yù)報(bào)冰雹天氣，及時(shí)發(fā)布預(yù)警，防范和減少冰雹造成的危害，這一直是廣大學(xué)者研究及業(yè)務(wù)實(shí)踐工作中的重點(diǎn)和難點(diǎn)。

國內(nèi)許多學(xué)者應(yīng)用統(tǒng)計(jì)、診斷、數(shù)值模擬等不同方法，從不同角度對冰雹天氣進(jìn)行了相關(guān)研究。岑啟林、鄭芬、鄒書平等主要對冰雹的云的演變特征、環(huán)流背景雷達(dá)回波特征進(jìn)行了分析[1-3]。針對京津冀及北京地區(qū)的冰雹天氣，楊貴名等[4]對華北地區(qū)降雹的時(shí)空分布特征進(jìn)行了分析，指出陰山山脈以及太行山山脈降雹高頻區(qū)組成了T形分布，冰雹年變化具有3峰型。蘇永玲等[5]對京津冀地區(qū)強(qiáng)對流時(shí)空分布特征分析表明，京津冀地區(qū)冰雹以中雹為主，京津冀西北部、北部和京津冰雹直徑較大，冰雹的多發(fā)期集中在6月，主要伴隨雷雨大風(fēng)和短時(shí)暴雨，主要對應(yīng)冷渦型天氣。廖曉農(nóng)[6]對北京的罕見大冰雹時(shí)間進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，北京在高能帶的中心，特別是在-30～-10 ℃層內(nèi)有高的CAPE值，增加了大冰雹出現(xiàn)的可能性，對流層中下層較強(qiáng)的環(huán)境風(fēng)垂直切變增加了冰雹出現(xiàn)的概率。吳劍坤[7]對強(qiáng)冰雹天氣的有利環(huán)境背景條件和強(qiáng)冰雹的多普勒天氣雷達(dá)識(shí)別和預(yù)警技術(shù)進(jìn)行了詳細(xì)分析，提出了一系列具有指示意義的指標(biāo)。葉彩華[8]等利用1978—2006年北京地區(qū)的冰雹資料，對北京地區(qū)冰雹發(fā)生的時(shí)空分布特征進(jìn)行了分析，并提出了應(yīng)對冰雹的防災(zāi)減災(zāi)對策。孫明生等[9]對北京地區(qū)冰雹落區(qū)與中尺度天氣系統(tǒng)及各種要素場的分布進(jìn)行分析，概括了冰雹落區(qū)的概念模式。雷蕾等[10]對北京地區(qū)強(qiáng)對流指數(shù)的研究指出，雹暴發(fā)生的條件是0 ℃層高度在4 km左右，-20 ℃層在7.4 km左右，冰雹的發(fā)生一般低層有較深厚的逆溫層，冰雹的K指數(shù)在臨近6 h出現(xiàn)4 ℃左右的增幅，半數(shù)以上的冰雹天氣低空垂直風(fēng)切變6 h增幅>2 m/s。張琳娜[11]等對2000—2009年北京地區(qū)出現(xiàn)的30次冰雹過程進(jìn)行了詳細(xì)分析，對降雹的天氣類型進(jìn)行分類，并給出了常用物理參數(shù)的閾值。

以上研究主要從冰雹天氣尺度環(huán)流形勢分型、中尺度天氣形勢多普勒天氣雷達(dá)圖像特征等方面對京津冀、北京地區(qū)冰雹發(fā)生的天氣條件、物理要素條件進(jìn)行了分析，但對于觸發(fā)局地冰雹的小尺度環(huán)流場研究較少。本文利用風(fēng)云E星衛(wèi)星資料、Micaps資料、華北區(qū)域雷達(dá)拼圖及北京地區(qū)區(qū)域自動(dòng)站數(shù)據(jù)，對2015年8月7日朝陽區(qū)范圍內(nèi)冰雹天氣過程發(fā)生的天氣尺度、中尺度及物理?xiàng)l件進(jìn)行詳細(xì)分析，并對預(yù)報(bào)預(yù)警服務(wù)效果作出評估。

2 冰雹強(qiáng)對流天氣發(fā)生過程概況

2015年8月7日北京市出現(xiàn)一次明顯的強(qiáng)對流天氣過程，部分地區(qū)出現(xiàn)短時(shí)強(qiáng)降水，并伴有雷暴、大風(fēng)，房山、門頭溝、懷柔、昌平、順義、大興、朝陽等7個(gè)區(qū)縣出現(xiàn)了冰雹天氣過程，其中朝陽區(qū)有12個(gè)街道及鄉(xiāng)鎮(zhèn)出現(xiàn)冰雹天氣，是北京市受災(zāi)最嚴(yán)重的地區(qū)之一，朝陽國家氣象站監(jiān)測到的最大冰雹直徑為1.5 cm。此次過程，較強(qiáng)降水云團(tuán)在朝陽區(qū)維持時(shí)間較長，主要降水時(shí)段集中在17時(shí)30分—21時(shí)，22時(shí)降水基本結(jié)束，全區(qū)平均降雨量41.0 mm，最大降水出現(xiàn)在金盞站85.6 mm，達(dá)大暴雨量級(jí)(北京地區(qū)大暴雨標(biāo)準(zhǔn)為12 h降雨量在70～139.9 mm之間)。最大小時(shí)雨強(qiáng)出現(xiàn)18—19時(shí)，金盞降雨量達(dá)60.7 mm。26個(gè)區(qū)域自動(dòng)氣象站中有4個(gè)站累積降水量超過60 mm，21個(gè)站超過30 mm。

從圖1a的降水量分布可知，此次強(qiáng)對流天氣過程的主要特點(diǎn)是短時(shí)雨強(qiáng)較大，降水時(shí)段集中，雨量分布不均，且主要降水區(qū)域位于朝陽區(qū)中部及東北部金盞一帶。圖1b可知17時(shí)40分—19時(shí)20分朝陽區(qū)中西部地區(qū)自北向南出現(xiàn)冰雹天氣的時(shí)間。

圖1 朝陽區(qū)8月7日16—22時(shí)降水及冰雹出現(xiàn)地點(diǎn)、時(shí)間分布圖Fig.1 The distribution of the occurrence time and place of precipitation and hail from 16pm to 22pm on 7 Aug in Chaoyang district

3 形勢場分析

3.1 高空形勢場

2015年8月7日08時(shí)500 hPa有南、北兩支高空槽影響我國東部地區(qū)，北支槽位于東北西部，槽底位于河套、河北、山西與內(nèi)蒙交界處一帶，南支槽位于西太平洋副熱帶高壓(以下簡稱“副高”)西部，河北南部、河南、湖北一帶，內(nèi)蒙古北部地區(qū)有弱冷平流。700 hPa與500 hPa低壓槽位置接近，副高西部兩條切變線分別位于渤海一帶、河北南部、河南、湖北一帶，內(nèi)蒙古與河北西北部地區(qū)有冷平流。850 hPa東北低壓及副高西部切變線與中高層系統(tǒng)對應(yīng)，河套地區(qū)有低壓輻合區(qū)，并向東伸到華北地區(qū)，北京地區(qū)露點(diǎn)溫度差為2 ℃。925 hPa與850 hPa對應(yīng)，露點(diǎn)溫度差為1 ℃，近地層濕度大，副高西部偏南氣流將臺(tái)風(fēng)北部水汽輸送至山東半島及渤海一帶。

至20時(shí)500 hPa低壓槽緩慢東移，北支槽底位于北京西部地區(qū)，副高西部邊緣西伸明顯，南支槽東移至山東半島，溫度場冷中心南壓，河北西北部、北京西北部地區(qū)受冷平流控制。700 hPa槽底移至北京西部，副高及大陸高壓之前存在切變線，北京地區(qū)受偏南氣流及暖平流影響。850 hPa河北東南部地區(qū)受切變線控制。925 hPa河北東南部存在切變線，臺(tái)風(fēng)北部、沿副高西部邊緣，東南超低空急流在上海、江蘇、山東一帶建立，水汽通道較08時(shí)明顯，為河北東南部提供地區(qū)水汽條件。

圖2 2015年8月7日08時(shí)高空形勢場(a:500 hPa，b:700 hPa，c:850 hPa，d:925 hPa)Fig.2 The background of upper level on 7 Aug 2015(a:500 hPa，b:700 hPa，c:850 hPa，d:925 hPa)

分析可知，此次冰雹過程為東北冷渦型，從500～925 hPa各層均有東北低壓槽及切變線配合，由于副高維持且略有西伸，08—20時(shí)低層系統(tǒng)東移緩慢，使得高低層系統(tǒng)較為垂直，為對流發(fā)展提供較好動(dòng)力條件及維持時(shí)間。中低層暖平流，500 hPa冷平流南壓，冷空氣侵入北京地區(qū)，為強(qiáng)對流發(fā)展提供較好的能量條件。925 hPa超低空東南急流的建立，為河北東南部地區(qū)提供有利的水汽條件。

3.2 地面形勢場

7日14時(shí)海平面氣壓場，河北東北部受高壓控制，北京受高壓后部偏南氣流影響，內(nèi)蒙古與河北西北部一帶地面風(fēng)場輻合；17時(shí)高壓向西伸，河北西部、內(nèi)蒙古、陜西交界一帶有地面風(fēng)場輻合區(qū)；20時(shí)北京地區(qū)風(fēng)向發(fā)生變化，從偏南風(fēng)轉(zhuǎn)為偏北風(fēng)，東南部為地面風(fēng)場輻合區(qū)。

從地面露點(diǎn)溫度場看出，地面有等露點(diǎn)線比較密集的區(qū)域(即露點(diǎn)鋒)存在，14時(shí)露點(diǎn)鋒位于河北西北部，呈東北—西南向，17時(shí)露點(diǎn)鋒東移至北京地區(qū)，20時(shí)露點(diǎn)鋒減弱，至23時(shí)等露點(diǎn)線稀疏。14—23時(shí)，北京地區(qū)地面露點(diǎn)溫度均在15 ℃以上，西北至東南向露點(diǎn)溫度增加，14時(shí)北京東南部露點(diǎn)溫度達(dá)24 ℃，朝陽區(qū)露點(diǎn)溫度在22 ℃，20—23時(shí)露點(diǎn)溫度減小至20 ℃。地面露點(diǎn)溫度Td是表征地面水汽絕對含量的指標(biāo)。當(dāng)?shù)孛媛饵c(diǎn)溫度超過15 ℃時(shí)，地面的濕度較高，有利于不穩(wěn)定能量的增加。因此，此次過程地面濕度大，為地面不穩(wěn)定能量的儲(chǔ)存和觸發(fā)提供有利條件。張琳娜[11]等對北京地區(qū)冰雹天氣特征統(tǒng)計(jì)分析指出，北京地區(qū)冰雹天氣發(fā)生時(shí)，地面露點(diǎn)溫度分布范圍在10～20 ℃，平均值在15 ℃左右。

3.3 物理量場分析

3.3.1 能量條件 從850 hPa假相當(dāng)位溫場看，有等能量線密集帶(即能量鋒)存在，與露點(diǎn)鋒類似，從08—20時(shí)，能量鋒從河北西北部、內(nèi)蒙古交界處東移南壓，08—14時(shí)從67 ℃增加至70 ℃，20時(shí)減小至60 ℃，20時(shí)后等假相當(dāng)位溫線變稀疏。08—14時(shí)500 hPa假相當(dāng)位溫在49 ℃左右，20時(shí)增加至54 ℃。高層假相當(dāng)位溫小于低層，靜力不穩(wěn)定，因此08—14時(shí)靜力不穩(wěn)定度增加，14—20時(shí)減小，為觸發(fā)強(qiáng)對流天氣提供較好能量條件。

3.3.2 水汽條件 08時(shí)850 hPa有顯著流線(當(dāng)風(fēng)速未達(dá)到低空急流的標(biāo)準(zhǔn)，但有風(fēng)速明顯大于周圍的最大風(fēng)速出現(xiàn)，靠近急流軸的位置，分析顯著流線)，黃海至渤海一帶偏南氣流明顯，北京地區(qū)相對濕度在80%以上，比濕達(dá)12 g·kg-1左右，20時(shí)切變線東移，顯著流線達(dá)急流標(biāo)準(zhǔn)(850 hPa風(fēng)速達(dá)12 m/s以上的風(fēng)速帶)，但相對濕度減小，比濕減小至10 g·kg-1左右；08—20時(shí)700 hPa有顯著流線輸送偏南氣流，相對濕度低于60%，比濕在4 g·kg-1左右。偏南氣流輸送水汽，使北京至渤海一帶低層濕度較大，但中層增濕并不明顯，此次強(qiáng)對流天氣過程造成的冰雹災(zāi)害比強(qiáng)降水災(zāi)害更明顯。這與張琳娜等[11]研究提出的北京地區(qū)出現(xiàn)冰雹時(shí)空中濕度并不是特別大的特征相符。

3.4 探空資料分析

分析54511站點(diǎn)(北京觀象臺(tái)國家基本站)的探空曲線圖，08時(shí)探空圖呈“喇叭口”形式，800 hPa以下濕度很大(圖3a)，800—600 hPa濕度減小，600 hPa以上濕度明顯減小，0 ℃層高度在600 hPa以下，-20 ℃層高度在400 hPa以下，濕對流有效位能達(dá)2 097.4 J·kg-1，700 hPa以下為暖平流，以上有弱冷平流。14時(shí)探空圖“喇叭口”形式更為明顯，低層濕度略有減小，但仍保持上干下濕形式，0 ℃、-20 ℃層高度維持不變，濕對流有效位能增加到3 379 J·kg-1，不穩(wěn)定能量增大，且垂直風(fēng)切變增大，600 hPa以下有弱暖平流，上部有冷平流。20時(shí)探空圖結(jié)構(gòu)與前兩個(gè)時(shí)次明顯不同，中低層轉(zhuǎn)為弱冷平流，表明冷空氣已經(jīng)侵入，氣層穩(wěn)定度趨于穩(wěn)定，濕對流有效位能基本釋放，為4.1 J·kg-1，低層對流抑制有效位能增加，-20 ℃層高度升高，冰雹過程基本結(jié)束，但降水仍然持續(xù)，整層濕度增大。從各能量指數(shù)看(表1)，08—14時(shí)，A指數(shù)從-17增加至-22，沙氏指數(shù)為-2.61，CAPE濕對流有效位能08—14時(shí)明顯增加，20時(shí)下降至4.1。

綜上所述，此次過程上冷下暖，上干下濕的結(jié)構(gòu)，呈明顯“喇叭口”結(jié)構(gòu)，極有利于不穩(wěn)定能量的增加。0 ℃層高度在4 km左右和-20 ℃層高度在7～7.5 km，適宜雹云發(fā)生發(fā)展，與張琳娜[11]、吳劍坤[7]等的分析統(tǒng)計(jì)結(jié)果一致。各項(xiàng)指標(biāo)均有利于強(qiáng)對流天氣的發(fā)展。

圖3 高空探空圖(a:08時(shí)，b:14時(shí)，b:20時(shí))Fig.3 T-logp diagram of upper level.(a:08，b:14，b:20)

指數(shù)08時(shí)14時(shí)20時(shí)A指數(shù)-17-2214K指數(shù)292932SI沙氏指數(shù)-2．56-2．610．61CAPE濕對流有效位能2097．433794．1

4 雷達(dá)回波分析

利用北京地區(qū)短時(shí)臨近天氣監(jiān)測預(yù)警一體化平臺(tái)(vips3.0)雷達(dá)回波組合反射率圖(圖4)監(jiān)測到，16時(shí)18分昌平區(qū)南部、海淀區(qū)與朝陽區(qū)交界一帶，順義區(qū)西南部、靠近朝陽一帶有回波生成；至17時(shí)對流云團(tuán)加強(qiáng)，回波強(qiáng)度達(dá)60 dBz，昌平南部回波云團(tuán)向東南方向移動(dòng)進(jìn)入朝陽區(qū)北部，順義區(qū)回波加強(qiáng)；17時(shí)30分兩回波云團(tuán)合并加強(qiáng)，18時(shí)回波繼續(xù)加強(qiáng)并南移至朝陽區(qū)中部，移速減慢，18—18時(shí)30分此回波云團(tuán)在朝陽區(qū)中部維持，強(qiáng)度變化不大，維持在65 dBz，但影響范圍略有縮小，19時(shí)起此回波逐漸南移；至20時(shí)回波主體減弱移出朝陽區(qū)進(jìn)入通州區(qū)。

從雷達(dá)回波的垂直液態(tài)水含量分布圖(圖5)可以看到，17時(shí)在順義西部有一地區(qū)垂直液態(tài)水含量大值區(qū)，最大達(dá)55 kg/m2，至17時(shí)42分昌平、順義、懷柔、朝陽區(qū)一帶垂直液態(tài)水含量增加，朝陽區(qū)西北部垂直液態(tài)水含量達(dá)45 kg/m2，至19時(shí)昌平、海淀、門頭溝東部，順義、平谷、朝陽有兩條垂直液態(tài)水含量大值帶，至19時(shí)30分合并為一條垂直液態(tài)水含量大值帶，并不斷南壓移出朝陽區(qū)。因此從垂直液態(tài)水含量分布圖上可知，單個(gè)對流云團(tuán)在順義、朝陽、昌平一帶生成后，不斷發(fā)展，最終連成帶狀向南移動(dòng)。

5 精細(xì)化自動(dòng)站資料分析

5.1 自動(dòng)站風(fēng)場

對加密地面自動(dòng)站2 min風(fēng)場進(jìn)行分析(圖6)，16時(shí)15分朝陽區(qū)中部南部地區(qū)為東南風(fēng)，北部地區(qū)為偏東風(fēng)，17時(shí)10分朝陽區(qū)北部地區(qū)來廣營、崔各莊、孫河、奧體中心站風(fēng)向明顯變化，從偏東風(fēng)轉(zhuǎn)為偏北風(fēng)，在朝陽區(qū)西北部地區(qū)風(fēng)場明顯輻合，順義西北部為輻散場。17時(shí)30分奧林匹克森林公園、四元橋、將臺(tái)、朝陽本站均從偏東風(fēng)轉(zhuǎn)為偏北風(fēng)，朝陽東部地區(qū)與東城區(qū)風(fēng)場輻合，順義西北部輻散區(qū)西移至昌平、順義交界一帶。18時(shí)風(fēng)場輻合區(qū)進(jìn)一步南移，朝陽區(qū)中部、北部地區(qū)風(fēng)向轉(zhuǎn)為偏北風(fēng)，南部地區(qū)為東南風(fēng)，順義與海淀交界地區(qū)的輻散區(qū)范圍擴(kuò)大，強(qiáng)度加強(qiáng)，并西移至昌平區(qū)。19時(shí)朝陽區(qū)大部分地區(qū)受輻散區(qū)控制，說明此時(shí)朝陽區(qū)受雷暴高壓后部下沉氣流控制，地面風(fēng)場多小尺度氣旋性環(huán)流。19時(shí)15—30分朝陽區(qū)全區(qū)風(fēng)場基本轉(zhuǎn)為偏北風(fēng)，風(fēng)速略有加大，19時(shí)30分全區(qū)受輻散場控制并加強(qiáng)，隨后輻散場減弱(圖略)，此時(shí)段后冰雹天氣基本結(jié)束，暴雨天氣持續(xù)，20時(shí)起風(fēng)向變化，風(fēng)場多小尺度輻合、輻散，分布較無規(guī)律。

圖4 北京地區(qū)短時(shí)臨近天氣監(jiān)測預(yù)警一體化平臺(tái)(vips3.0)組合反射率拼圖(dBz)Fig.4 Combination of radar reflectivity puzzles of very-short-range interactive prediction system in Beijing area

圖5 垂直液態(tài)水含量分布圖 (a：17時(shí)；b：19時(shí)30分)Fig.5 The distribution of vertically integrated liquid(a：17；b：19∶30)

根據(jù)地面加密自動(dòng)站風(fēng)速風(fēng)向分布看，對流云團(tuán)發(fā)展前風(fēng)場有輻合區(qū)，有利于對流云團(tuán)發(fā)展，風(fēng)向輻合區(qū)變化方向，與對流云團(tuán)移動(dòng)方向一致。在天氣尺度背景環(huán)流形式下，地面風(fēng)場小尺度輻合，有利于短時(shí)災(zāi)害性天氣發(fā)生和發(fā)展。

5.2 能量鋒

對地面加密自動(dòng)站能量鋒場變化進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，在系統(tǒng)影響前，朝陽區(qū)無明顯能量鋒存在，在北京北部懷柔地區(qū)有能量鋒存在，17時(shí)起朝陽區(qū)東北部順義區(qū)有假相當(dāng)位溫大值中心發(fā)展，產(chǎn)生能量鋒，并逐漸南壓，至18時(shí)能量鋒明顯加強(qiáng)，呈帶狀分布，能量鋒大值區(qū)位于昌平、海淀、朝陽區(qū)一帶，以及順義、平谷、朝陽區(qū)一帶，在朝陽區(qū)交匯，19時(shí)30分能量鋒南移。能量鋒密集帶與強(qiáng)對流發(fā)生區(qū)域較為對應(yīng)，移動(dòng)方向一致。

圖6 北京市區(qū)域自動(dòng)站風(fēng)場分布圖Fig.6 The wind field distribution of Beijing ground automatic stations

5.3 風(fēng)廓線

分析朝陽區(qū)上游海淀站風(fēng)廓線資料及下游觀象臺(tái)站風(fēng)廓線資料演變可知，此次過程從北京北部地區(qū)向南部地區(qū)移動(dòng)，海淀比觀象臺(tái)先受系統(tǒng)影響。系統(tǒng)影響之前，即冰雹發(fā)生前海淀風(fēng)廓線從地面—2 450 m為西南風(fēng)，以上為偏西風(fēng)，冰雹發(fā)生時(shí)18時(shí)24分近地層650 m以下轉(zhuǎn)為偏東風(fēng)，19時(shí)地面—1 590 m存在低空和超低空東南風(fēng)急流，2 430～3 750 m西北風(fēng)加大，達(dá)急流標(biāo)準(zhǔn)，并出現(xiàn)風(fēng)向切變，隨后迅速下傳，19時(shí)18分地面—2 000 m附近出現(xiàn)明顯風(fēng)向切變，之后至20時(shí)30分500 m以下近地層為偏東風(fēng)，以上轉(zhuǎn)為偏北風(fēng)，20時(shí)48分500～1 600 m有風(fēng)向切變，西北急流加大，隨后近地層出現(xiàn)風(fēng)切變，系統(tǒng)移過海淀區(qū)，22時(shí)后整層轉(zhuǎn)為偏北風(fēng)控制。觀象臺(tái)風(fēng)廓線圖上垂直風(fēng)場達(dá)急流標(biāo)準(zhǔn)，且存在明顯風(fēng)切變的時(shí)間晚于海淀，和大興區(qū)冰雹發(fā)生時(shí)間相對應(yīng)。朝陽站風(fēng)廓線資料看出，與海淀、觀象臺(tái)風(fēng)廓線資料一樣，在系統(tǒng)影響之前，中低層為偏南風(fēng)，中高層為偏西風(fēng)，冰雹發(fā)生時(shí)17時(shí)30分開始高層出現(xiàn)風(fēng)切變，18時(shí)30分風(fēng)切變向下傳，18時(shí)20分低層有西南急流出現(xiàn)。因此風(fēng)廓線圖上急流及風(fēng)切變的出現(xiàn)對局地對流發(fā)生發(fā)展時(shí)間有一定指示意義。

6 結(jié)論

本文利用Micaps資料、華北區(qū)域雷達(dá)拼圖及北京地區(qū)區(qū)域自動(dòng)站數(shù)據(jù)，對2015年夏季發(fā)生在北京市朝陽區(qū)的一次冰雹強(qiáng)對流天氣進(jìn)行了分析，得到了以下結(jié)論：

①天氣尺度背景場分析發(fā)現(xiàn)，此次冰雹過程為東北冷渦型，各層均有東北低壓槽及切變線配合，高空各層系統(tǒng)分布較為垂直，提供了較好的動(dòng)力條件。上干下濕，上冷下暖的垂直濕度分布以及低層能量鋒的存在，為強(qiáng)對流天氣的發(fā)展提供了較好的不穩(wěn)定能量。925 hPa超低空東南急流的建立，為低層提供有利的水汽條件。

②局地強(qiáng)對流及冰雹的發(fā)生發(fā)展除天氣尺度背景場外，地面自動(dòng)站要素場風(fēng)場多小尺度輻合區(qū)，有利于對流云團(tuán)發(fā)展，風(fēng)向輻合區(qū)變化方向，與對流云團(tuán)移動(dòng)方向一致。能量鋒密集帶與強(qiáng)對流發(fā)生區(qū)域較為對應(yīng)，移動(dòng)方向一致。風(fēng)廓線圖上急流及風(fēng)切變的出現(xiàn)對局地對流發(fā)生發(fā)展時(shí)間有一定指示意義。

③對于基層氣象臺(tái)，在掌握主要影響系統(tǒng)，物理量變化的天氣尺度環(huán)流背景的條件下，應(yīng)加強(qiáng)對強(qiáng)對流天氣發(fā)展前衛(wèi)星云圖中暴雨云團(tuán)、雹暴云團(tuán)的識(shí)別與監(jiān)測，加強(qiáng)強(qiáng)對流天氣發(fā)生臨近時(shí)雷達(dá)回波的監(jiān)測，加強(qiáng)自動(dòng)站風(fēng)向輻合區(qū)及風(fēng)廓線雷達(dá)風(fēng)場變化的監(jiān)測。

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Causes analysis of a hail and strong convective weather in Beijing Chaoyang district

DAI Gaoju,ZHANG Ziyue,WANG Weiqi

(Chaoyang Meteorological Service of Beijing City, 100016, China)

Micaps data, radar puzzle of North China area and ground automatic data of Beijing stations were used to analyze the weather scale circulation background, physical quantity and elements of ground automatic station data of a hail and strong convective weather on the 7th, Aug 2015 in Beijing Chaoyang district. Then the warning service of this process was discussed. Results show that when the hail and strong convective process approached, radar echo developed strongly. After smaller convective cloud merged, the cloud moved slowly and stagnation is the main cause of local heavy rain. Upper layers better dynamic conditions, dry wet, cold with warm and energy front in low level provided unstable energy conditions, the establishment of the southeast low-level jet provided favorable conditions for hail strong convective weather. There are many small scale convergence zones in wind field of ground automatic station which is advantageous to the convective cloud cluster development. Energy front corresponds to strong convective zones and moves in the same direction. The occurrence of jet stream and the wind shear on the wind profile chart has the certain instruction significance of local convection development time.

hailstone; strong convective; warning service; Beijing Chaoyang district

1003-6598(2016)05-0007-07

2016-09-02

戴高菊(1987—)，女(土家族)，工程師，主要從事城市氣象方面的研究工作，E-mail:daigaoju@163.com。

P458.1+21.2

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