濱州市強冰雹天氣過程分析

王培濤++王鳳嬌

摘要 利用常規(guī)觀測資料及新一代多普勒雷達(dá)資料對2012年6月9—10日發(fā)生在濱州市的強冰雹過程進(jìn)行了詳細(xì)分析。結(jié)果表明，此次過程發(fā)生在對流性不穩(wěn)定層結(jié)條件下，高層干冷，低層暖濕，地面有中尺度輻合線。0 ℃層和-20 ℃層高度適宜，各項環(huán)境大氣的穩(wěn)定度參數(shù)均達(dá)到強對流天氣的閾值。強垂直風(fēng)切變導(dǎo)致強對流的發(fā)生并使強對流長時間維持。沿海雷暴出流風(fēng)場加強了低層水汽輸送。雷達(dá)回波具有弱回波區(qū)、回波懸垂等結(jié)構(gòu)，回波由平原進(jìn)入山區(qū)后再次加強。

關(guān)鍵詞 強冰雹；層結(jié)穩(wěn)定度；輻合線；雷達(dá)回波；山東濱州

中圖分類號 P458.1+21.2 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 1007-5739（2017）23-0206-03

2012年6月9日夜間到10日上午濱州市出現(xiàn)了一次強對流天氣過程，降水分布不均勻，全市平均降水量14 mm。對流天氣發(fā)展旺盛，先后出現(xiàn)了雷電、短時大風(fēng)、冰雹等災(zāi)害性天氣，冰雹最大直徑約為3 cm，大部分縣區(qū)陣風(fēng)達(dá)到7級，因災(zāi)造成直接經(jīng)濟(jì)損失19 710萬元。本文通過分析高低空資料和雷達(dá)回波特征，試圖找出此次強冰雹的發(fā)生機制和雷達(dá)回波演變與冰雹的一些相關(guān)特征，以進(jìn)一步提高冰雹的短期和臨近預(yù)報能力。

1 天氣形勢及大氣穩(wěn)定度分析

1.1 環(huán)流形勢

由圖1（a）可知，8日8：00 500 hPa歐亞大陸為兩槽一脊型，巴湖北部有一填塞冷渦，烏拉爾山以東有強盛的高壓脊，脊前在貝加爾湖東側(cè)有冷渦，渦后冷空氣注入使渦加深，7日20：00到9日8：00閉合等高線和等溫線基本重合，冷渦一直在貝加爾湖東側(cè)維持。9日8：00后，烏拉爾山高壓脊減弱，維持貝湖冷渦的冷空氣減弱，冷渦開始明顯南落，見圖1（b）。9日20：00，500 hPa貝加爾湖冷渦中心東南移到北緯50°以南內(nèi)蒙東北部。貝加爾湖冷渦深厚，8日8：00到9日8：00渦后傾明顯，見圖2（a）但到了9日20：00渦已經(jīng)近似于前傾形勢，見圖2（b）。9日夜間，濱州市的強對流天氣發(fā)生在冷渦東南象限西到西北氣流里。

1.2 大氣層結(jié)穩(wěn)定度

K指數(shù)、沙氏指數(shù)SI、總指數(shù)TT、0 ℃層高度ZHT和-20 ℃層高度THT在進(jìn)行參數(shù)計算時，未使用850 hPa以下的資料，因而用這5個物理量作為背景物理量場相對較準(zhǔn)確。由9日20：00章丘探空站TlogP圖（圖3）可知，沙氏指數(shù)SI為 -1.74 ℃，K指數(shù)為34 ℃，總指數(shù)TT為51 ℃，對流有效位能CAPE為61.1 J/kg。0 ℃層高度為4 137.6 m，在600 hPa附近；-20 ℃層高度為7 247.3 m，在400 hPa附近；均處于產(chǎn)生冰雹的最適宜的高度。本次天氣過程中各項環(huán)境大氣的穩(wěn)定度參數(shù)均達(dá)到強對流天氣的閾值（表1）。

9日白天地面溫度很高，大都在33 ℃以上，利于不穩(wěn)定能量的積累（圖4）。9日8：00高空溫度場分布（圖5）來看，濱州市上空低層為一強的暖脊，高空為一冷槽。結(jié)合9日20：00 TlogP圖來看，低層暖濕、高層干冷，中低層為西南氣流，500 hPa開始為強的西北氣流，高空存在強的垂直風(fēng)切變，有利于對流不穩(wěn)定層結(jié)的形成和加強。

1.3 水汽條件

冰雹天氣對水汽要求不是很高。此次過程水汽條件一般，9日20：00 700 hPa溫度露點溫度差為7 ℃左右，850 hPa溫度露點溫度差為6～11 ℃，在魯西北產(chǎn)生冰雹的溫度露點溫度差范圍內(nèi)（2～12 ℃）。從相對濕度場來看，雖然9日20：00 700、850 hPa相對濕度較?。?0%左右），但21：00開始地面轉(zhuǎn)成東北風(fēng)，最大東北風(fēng)風(fēng)速超過16 m/s（圖6），使底層渤海灣水汽向濱州市輸送。從測站相對濕度變化曲線（圖7）可以看到，21：00轉(zhuǎn)東北風(fēng)后，相對濕度出現(xiàn)躍增，為濱州市出現(xiàn)對流天氣提供了水汽。

1.4 動力條件

從9日20：00高空垂直速度場來看，垂直上升速度中心位于河北唐山，濱州市位于上升速度中心附近，500 hPa上升速度超過40×10-3 hPa/s，見圖8（a）。沿北緯37.7°進(jìn)行垂直速度剖面，見圖8（b），看出上升運動從地面一直延伸到對流層頂，最大上升速度中心位于250 hPa附近，上升速度為45×10-3 hPa/s左右。由于上升運動隨高度增強，促使對流發(fā)展達(dá)到較高高度，有利于冰雹形成[1-3]。

1.5 觸發(fā)機制

此次強對流過程的觸發(fā)條件應(yīng)該是地面輻合線。地面場在9日20：00倒槽頂端輻合線位于山東、河北交界附近，21：00輻合線到達(dá)魯西北，濱州市北部出現(xiàn)對頭風(fēng)輻合線，強對流天氣開始發(fā)生。

2 雷達(dá)回波分析

2.1 回波整體演變

影響濱州市的強對流天氣主要集中在10日凌晨前后。21：00前后，北部無棣縣風(fēng)力開始加大，西北部出現(xiàn)閃電。22：30前后強對流回波開始影響濱州市。23：00回波整體由4塊較強對流云組成，見圖9（a），不斷向東南移動影響濱州市，10日5：00前后移出濱州市。

從實況來看，造成濱州市出現(xiàn)降雹的主要有2塊回波，9日23：00開始從德州慶云東南移的強回波開始影響濱州市西北部，局部出現(xiàn)降雹，之后回波向東南移，強度維持，并以此造成陽信、濱城、博興局部出現(xiàn)冰雹。10日0：00開始從德州商河?xùn)|南移的強回波開始影響濱州市鄒平縣西部，之后向東偏南移動，造成鄒平局部出現(xiàn)冰雹，見圖9（b）。

2.2 雷達(dá)回波特征分析

結(jié)合圖10和圖11，從22：57影響濱州市陽信上空的回波RHI可以看到低層入流來自東南方，對應(yīng)于0.5°仰角圖的高反射率因子梯度區(qū)。高反射率因子從低到高向入流一側(cè)傾斜，風(fēng)暴頂位于低層反射率因子高梯度區(qū)之上[4-6]，由剖面圖上可以看出低層的弱回波區(qū)和高層懸垂回波結(jié)構(gòu)。影響鄒平的強回波結(jié)構(gòu)與該回波結(jié)構(gòu)類似，符合降雹的典型回波結(jié)構(gòu)。

2.3 地形影響

影響鄒平的強回波VIL可以看到，0：08—0：17回波明顯減弱，從7 856 kg/m2銳減到56 kg/m2，但0：17開始回波明顯加強，從56 kg/m2再次躍增到近70 kg/m2。對照鄒平地形分布，可以看到回波進(jìn)入鄒平后，地形改變，由平原進(jìn)入山區(qū)。受山地抬升作用，回波得到加強（圖12）。

3 結(jié)論

（1）本次強對流天氣的特點是強對流天氣強，雷雨陣風(fēng)較大，冰雹影響范圍廣，主要出現(xiàn)在凌晨前后。

（2）本次強對流天氣的影響系統(tǒng)是高空冷渦、低空切變線和地面倒槽。

（3）底層暖脊與高層冷槽的配置，以及地面升溫建立了高空不穩(wěn)定層結(jié)。冷渦東移南壓進(jìn)入關(guān)鍵區(qū)后，在西到西北氣流中，地面輻合線觸發(fā)不穩(wěn)定能量，濱州產(chǎn)生強對流天氣。

（4）有明顯對流不穩(wěn)定層結(jié)，指示層結(jié)不穩(wěn)定的物理量均在強對流天氣發(fā)生閾值內(nèi)，較強的垂直風(fēng)切變導(dǎo)致強對流的發(fā)生并使強對流長時間維持。

（5）受沿海雷暴出流風(fēng)場影響，沿海轉(zhuǎn)東北風(fēng)，低層輸送水汽，相對濕度出現(xiàn)躍增，并且與東南風(fēng)形成地面輻合線。

（6）回波由平原進(jìn)入山區(qū)后，因地形抬升作用造成回波再次加強。

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