蓋州地區(qū)一次冰雹天氣過程分析

白福宇++張運芝++楊明

摘要 綜合利用衛(wèi)星、雷達、加密自動氣象站及天氣實況等資料，從環(huán)流形勢、常用物理指數(shù)、衛(wèi)星云圖及雷達產(chǎn)品等方面對2015年8月20日蓋州市部分鄉(xiāng)鎮(zhèn)冰雹及強降水天氣過程進行分析。結(jié)果表明，冷渦形勢為此次強對流天氣建立了不穩(wěn)定層結(jié)，提供了動力來源；低層暖濕、中層干冷及弱的垂直切變?yōu)閺妼α魈鞖庥|發(fā)機制；冰雹發(fā)生時，雷達回波強度最大達到64 dBZ，低層有鉤狀回波存在，同時徑向速度存在逆風區(qū)，VIL有突然增大的現(xiàn)象，最大達到46 kg/m2。

關(guān)鍵詞 冰雹；天氣過程；分析；遼寧蓋州

中圖分類號 P458.1+21.2 文獻標識碼 A 文章編號 1007-5739（2017）08-0219-01

2015年8月20日20：00至21日2：00，營口市西南部出現(xiàn)了短時強降水及冰雹天氣，最大雨量出現(xiàn)在仙人島，為42.0 mm；21：00左右，蓋州市部分鄉(xiāng)鎮(zhèn)、村受強對流天氣影響降雷陣雨并伴有冰雹、短時大風等天氣；降雹時間達10～20 min，冰雹直徑在黃豆粒和指甲之間，個別有瓶蓋大??；降雹密度大，致使九寨鎮(zhèn)、楊運鎮(zhèn)部分村遭受不同程度的冰雹災害和風災。本文利用高空、衛(wèi)星、雷達氣象資料對此次過程的成因進行了全面分析。

1 環(huán)流形勢分析

500 hPa等壓面上（圖1），8月20日20：00，東北地區(qū)有一冷渦，遼寧西部有一高空槽，營口地區(qū)處于高空槽前底部，冷空氣在槽后不斷積聚，隨著高空槽的下擺，21日8：00營口地區(qū)處于槽底，冷空氣過境。在整個降水過程中，T500維持在-10 ℃左右。冷渦形勢為此次強對流天氣建立了不穩(wěn)定層結(jié)的維持機制和動力強迫機制[1]。

2 物理指數(shù)分析

較強的熱力不穩(wěn)定和適宜的動力環(huán)境是強對流發(fā)展的基礎(chǔ)。在對流活動中，熱力不穩(wěn)定決定了對流發(fā)展的強度，而動力作用對觸發(fā)對流及決定風暴類型起著重要作用，在描述天氣系統(tǒng)環(huán)境條件方面，物理意義明確的熱力和動力穩(wěn)定度參數(shù)以其直觀性、可操作性等優(yōu)勢成為日常預報業(yè)務的重要指標。因此，分析熱力和動力穩(wěn)定度參數(shù)具有重要意義。熱力對流參數(shù)有抬升指數(shù)（LI）、K指數(shù)、總溫度指數(shù)（TT）、沙氏指數(shù)（SI）、對流有效位能（CAPE）；動力參數(shù)有0～6 km厚度內(nèi)平均風切變（Shear）、風暴相對環(huán)境螺旋度（SHEH）；強天氣威脅指數(shù)（SWEAT）是動力和熱力的綜合指數(shù)[2]。20日20：00接近強對流天氣發(fā)生時間，故選擇該時次的物理參數(shù)代表強對流天氣指標，并利用距離強對流天氣發(fā)生地最近的大連站探空資料。

8月20日20：00的參數(shù)值如下：K指數(shù)=28 ℃，抬升指數(shù)LI=-5.72 ℃，沙氏指數(shù)SI=2.19 ℃，對流有效位能CAPE=1 592.9 J，T850-T500=26 ℃，強天氣威脅指數(shù)SWEAT=168.3 ℃，0 ℃層高度=4 043.6 m，-20 ℃層高度=7 309.3 m?？梢钥闯?，大部分指數(shù)都利于強對流天氣的發(fā)生，個別物理量和以往指標有一定的差距，大連市與強對流天氣發(fā)生地有一定的距離，存在誤差。

從大連市探空資料來看，低層暖濕，中層為干冷，有弱的風切變，對流有效位能較好，中層600 hPa附近存在著逆溫。

3 衛(wèi)星云圖分析

從8月20日20：30和21：30紅外云圖看出，云圖從渤海東移到營口地區(qū)，云有發(fā)展。蓋州中西部云層最高，冰雹

發(fā)生地處于云層中心南部、云層梯度最大的地方。

4 雷達資料分析

4.1 反射率

從1.5°反射率因子圖上，21：40營口西海岸上出現(xiàn)一鉤狀形態(tài)的回波，中心強度達到60 dBZ；隨著東移登陸，回波繼續(xù)加強，達到61 dBZ，鉤狀回波明顯；21：52，繼續(xù)加強，也達到最強，為64 dBZ；隨后回波減弱。此次冰雹過程是由于鉤狀回波引起，最強回波強度達到64 dBZ。

4.2 徑向速度

從1.5°徑向速度圖上，21：40負速度區(qū)內(nèi)出現(xiàn)正速度值，站在雷達站面向回波，冰雹發(fā)生地處于逆風區(qū)左上邊界處，左邊界處逆風區(qū)的正速度中心與外圍負速度區(qū)形成氣旋型結(jié)構(gòu)，同時遠邊界處，逆風區(qū)的正速度中心與外圍負速度區(qū)形成輻合結(jié)構(gòu)。21：46，負速度中心加強至-25 m/s，隨后減弱。綜上所述，逆風區(qū)的左上邊界處利于氣旋式輻合[3]。

4.3 回波頂高

從回波頂高圖分析來看，21：40回波頂高達到12.5 km；21：46回波頂高減弱為11.6 km；此后，回波頂高大值區(qū)向北向東移動，基本也維持在8 km以上。

4.4 垂直累積液態(tài)水

VIL中心區(qū)與降水中心密切相關(guān)，VIL值越大，回波頂越高，強回波伸展的高度越高，空中液態(tài)水含量也越多，則在未來降水的潛力越大，可能形成降水中心和發(fā)生強對流天氣的可能性也就越大；21：40，冰雹區(qū)VIL值為0， 21：46時，VIL突然增值46 kg/m2；21：52，VIL最大值依然超過40 kg/m2；21：58，VIL中心東移減弱。冰雹發(fā)生前后，VIL突然增加，并對應VIL大值區(qū)[4-5]。

5 結(jié)論

（1）冷渦形勢為此次強對流天氣建立了不穩(wěn)定層結(jié)的維持機制和動力強迫機制。

（2）此次冰雹過程K為28 ℃，LI為-5.72 ℃，T850-T500為26 ℃，說明大氣層結(jié)不穩(wěn)定；對流有效位能CAPE為1 592.9 J，說明存在著不穩(wěn)定能量；有適宜的0 ℃高度和-20 ℃高度。但其他指數(shù)的物理量值低于典型冰雹過程。低層暖濕、中層干冷，并存在弱的垂直切變。中層600 hPa附近存在逆溫。

（3）冰雹發(fā)生在云層梯度最大的位置。

（4）冰雹發(fā)生時，雷達回波強度最大達到64 dBZ，低層有鉤狀回波存在，徑向速度存在逆風區(qū)，回波頂高一直維持在8.0～12.5 km之間，VIL突然增大，且最大達到46 kg/m2。

6 參考文獻

[1] 何晗，諶蕓，肖天貴，等.冷渦背景下短時強降水的統(tǒng)計分析[J].氣象，2015，41（12）：1466-1476.

[2] 郭其蘊.東亞夏季風強度指數(shù)及其變化的分析[J].地理學報，1983，38（3）：207-217.

[3] 丁一匯.天氣動力學中的診斷分析方法[M].北京：科學出版社，1989：46-47.

[4] 陳立強，張立祥，楊森.東北冷渦誘發(fā)的一次連續(xù)強風暴環(huán)境條件分析[J].氣象與環(huán)境學報，2006，22（6）：1-5.

[5] 孫力，安剛，高樅，等.1998年夏季嫩江和松花江流域東北冷渦暴雨成因分析[J].應用氣象學報，2002，13（2）：156-162.