“3·23”云南省景谷傣族彝族自治縣冰雹災(zāi)害天氣原因分析

徐八林，陸 鵬，王 欣，陳 卓，徐舒揚，周德麗

(1.云南省大氣探測技術(shù)保障中心, 云南 昆明 650034;2.普洱市氣象臺, 云南 普洱 665000;3.成都信息工程大學(xué), 四川 成都 610225)

冰雹是一種常見的災(zāi)害性天氣，在氣象上屬于強對流中小尺度天氣系統(tǒng)。相對而言冰雹具有尺度小、發(fā)展迅速等特點，預(yù)報預(yù)警技術(shù)難度較大，也一直是國內(nèi)外氣象專家研究的重點之一。通常利用常規(guī)氣象資料和衛(wèi)星云圖難以對這類中小尺度系統(tǒng)作出準(zhǔn)確的預(yù)報預(yù)警，隨著雷達技術(shù)的不斷發(fā)展進步，借助于目前我國逐步建設(shè)完成的新一代多普勒天氣雷達觀測的回波資料，并通過總結(jié)出來的各種算法指標(biāo)(如：垂直液態(tài)含水量，強回波高度等)，可以較準(zhǔn)確的判別冰雹云回波，為冰雹天氣預(yù)報預(yù)警和人工消雹提供依據(jù)。美國新一代天氣雷達(NEX2RAD )采用的冰雹算法是依據(jù)Lemons的強冰雹識別理論[1],由Forsyth D E等人在1981年提出來[2],基本方法是從一系列強對流算法中選取風(fēng)暴傾斜角等幾個因子，分別按照它們對冰雹形成的有效性分別賦予一定的權(quán)重，形成冰雹判別算法探測冰雹。該算法在美國多年的業(yè)務(wù)運行中不斷完善，目前在美國具有較強的冰雹探測和預(yù)警能力。但在中國業(yè)務(wù)檢驗來看，由于各種地形、天氣背景等原因，在預(yù)警指標(biāo)的選取、閾值的確定等方面也暴露出許多不足。近年來國內(nèi)雷達氣象工作者充分利用雷達資料也建立了很多冰雹云的識別技術(shù)指標(biāo)和方法[3-6]，在低緯高原也有一些相關(guān)研究，如段鶴等[7]、張崇莉等[8]增加多普勒雷達垂直累積液態(tài)水含量產(chǎn)品或VIL密度躍增指標(biāo)作為判斷冰雹是否能形成的補充閾值使用。

通常中小尺度天氣系統(tǒng)都有大尺度的天氣背景，前人研究顯示冰雹生成主要受大氣的宏觀背景條件、地形、對流條件、水汽條件等因素影響，其移動路徑又具有明顯的局地特征，因此冰雹災(zāi)害不僅決定于大氣環(huán)境條件，而且受地形的影響很大，所以冰雹的預(yù)警一直是臨近預(yù)報的重點和難點。云南地處低緯度高原地區(qū)，地理位置特殊,地形地貌復(fù)雜多樣，地勢懸殊較大，山壑縱橫，特殊的地形抬升影響，形成了云南多強對流特殊的天氣氣候特征。云南屬于高原季風(fēng)氣候，一年主要分為雨季和干季，夏季風(fēng)的建立和盛行，加之地形影響，導(dǎo)致強對流天氣多發(fā)，同時冰雹災(zāi)害也相應(yīng)頻現(xiàn)，同時氣候變暖、地表覆被土壤等下墊面條件變化也會增加冰雹、山洪災(zāi)害的出現(xiàn)風(fēng)險。氣象部門一直致力于研究氣象災(zāi)害發(fā)生的成因，經(jīng)查閱我省有關(guān)研究文獻發(fā)現(xiàn)：解明恩等[9]研究指出地理環(huán)境、氣候、人類活動是形成云南氣象災(zāi)害事件的主要原因，隨著全球變暖強對流天氣也有所增多的趨勢。徐舒揚等[10]研究表明威馬遜臺風(fēng)登陸西移進入云南減弱為熱帶低壓后，南海的水汽被偏南氣流輸送到云南省南部地區(qū)，加之云南省相比兩廣及海南地區(qū)地形更加陡峭復(fù)雜，在云南省范圍內(nèi)引發(fā)了較大規(guī)模的氣象災(zāi)害，死亡人數(shù)超過海南、廣東、廣西三省之和。段瑋等[11]對云南冰雹災(zāi)害氣候特征及其變化進行統(tǒng)計分析認為云南冰雹災(zāi)害損失逐年增加，但災(zāi)損與全省GDP的比率逐年降低，認為防雹效益明顯可能是主要影響因素之一。李湘等[12]對云南2006-2007年冰雹災(zāi)害及冰雹災(zāi)情資料，選取冰雹直徑大于5 mm的22次災(zāi)害性冰雹個例進行分型統(tǒng)計，從多普勒雷達產(chǎn)品中分析研究提出一些多普勒雷達統(tǒng)計特征及預(yù)警指標(biāo)?；谏鲜鲅芯康奶接?，本文在介紹普洱一次冰雹災(zāi)害為例結(jié)合其它個例的基礎(chǔ)上，利用多種觀測資料，重點以新一代多普勒天氣雷達基數(shù)據(jù)的分析入手，結(jié)合豐富的多普勒天氣雷達輸出產(chǎn)品和NEXRAD冰雹算法。為了進一步把冰雹災(zāi)害損失降低，從天氣成因方面、云南地形影響等特殊性進行冰雹災(zāi)害的雷達資料分析，提出一些有效監(jiān)測冰雹的發(fā)生、發(fā)展的技術(shù)方法, 進而探討一點在云南有預(yù)警意義的指標(biāo)因素。通過冰雹識別的技術(shù)方法加以分析后得出造成災(zāi)害的天氣原因和冰雹落區(qū)，從而對防災(zāi)減災(zāi)提供一點應(yīng)用依據(jù)。

1 資料與方法

2018年3月23日普洱市國家級站降水實況資料；Micaps常規(guī)資料和區(qū)域自動站常規(guī)資料；閃電定位儀資料；普洱新一代天氣雷達體掃資料。把球坐標(biāo)系下的雷達反射率體掃資料經(jīng)九點平滑后插值到統(tǒng)一的笛卡爾坐標(biāo)系下的網(wǎng)格點上，采用美國NEXRAD的新一代冰雹探測算法等手段，從雹云云頂高度、厚度，雹云移動方向的特征等要素進行分析；其它資料采用常規(guī)方法進行分析。由于該次過程尺度小，在衛(wèi)星云圖上難以發(fā)現(xiàn)有價值的信息。但普洱新一代天氣雷達很好的監(jiān)測到了這次災(zāi)害天氣的演變過程。

普洱雷達是CINRAD/CC(3830)天氣雷達，是已投入全國氣象業(yè)務(wù)組網(wǎng)運行的新一代多普勒天氣雷達，為C波段全相干脈沖多普勒雷達，具有天線增益高、波束窄、發(fā)射功率高、脈沖寬、接收靈敏度高、動態(tài)接收范圍大等特點。普洱雷達站區(qū)站號Z9879，天線海拔高度1 926.4 m，經(jīng)度緯度102.55°E、22.4°N，資料庫長為150 m，掃描一周512條徑向線，取樣時間間隔約為6 min左右一次的連續(xù)體掃。文中使用的是VOL原始資料，從1～14層，根據(jù)各庫資料高度，選取臨近該高度平面(間隔1 km)的上下兩個仰角的相臨庫上的數(shù)據(jù)，采用九點平滑后插值得到ZCAPPI(強度等高平面位置顯示)，各格點值為雷達反射率因子等數(shù)據(jù)。

2 災(zāi)情實況

景谷縣氣象臺2018年3月23日17時發(fā)布冰雹橙色預(yù)警信號如下：目前威遠鎮(zhèn)已出現(xiàn)強對流云系，可能出現(xiàn)冰雹；預(yù)計未來威遠鎮(zhèn)、正興鎮(zhèn)、益智鄉(xiāng)可能出現(xiàn)冰雹、短時強降水、雷電和大風(fēng)等強對流天氣，并可能造成雹災(zāi)，請注意防范。

2018年3月23日18:30左右，景谷縣遭受冰雹襲擊，造成災(zāi)情。

2018年3月24日民政部門的初步災(zāi)情統(tǒng)計如下：普洱市景谷縣傣族彝族自治縣遭受冰雹襲擊，致使該地區(qū)部分鄉(xiāng)鎮(zhèn)糧食作物、經(jīng)濟作物和群眾財產(chǎn)受到影響。災(zāi)情影響區(qū)域：威遠鎮(zhèn)、鳳山鎮(zhèn)、益智鄉(xiāng)3個鄉(xiāng)鎮(zhèn)12個村委會75個村民小組，7 568人不同程度受災(zāi)，無人員傷亡，造成經(jīng)濟損失約857.5萬元。具體災(zāi)情如下：①糧食作物受災(zāi)情況。秧苗、小麥等農(nóng)作物受災(zāi)53.5 hm2，直接經(jīng)濟損失61.87萬元。其中秧苗受災(zāi)2.0 hm2，成災(zāi)面積0.6 hm2，經(jīng)濟損失1.3萬元；小麥?zhǔn)転?zāi)51.5 hm2，成災(zāi)面積45.8 hm2，絕收14.4 hm2，經(jīng)濟損失60.57萬元。②經(jīng)濟作物受災(zāi)情況?？緹?、茶葉等經(jīng)濟作物受災(zāi)190.9 hm2，直接經(jīng)濟損失792.03萬元。其中，烤煙受災(zāi)6.6 hm2，成災(zāi)面積2.3 hm2，經(jīng)濟損失6.70萬元；茶葉受災(zāi)448.0 hm2，成災(zāi)面積325.7 hm2，絕收90.7 hm2，經(jīng)濟損失719.32萬元；油菜受災(zāi)86.3 hm2，成災(zāi)79.7 hm2，絕收51.1 hm2，經(jīng)濟損失66.01萬元。③民房受損情況。農(nóng)戶民房、太陽能不同程度受損38戶，直接經(jīng)濟損失3.6萬元。其中民房一般受損17戶17間，經(jīng)濟損失2萬元；太陽能受災(zāi)21戶21臺，經(jīng)濟損失1.6萬元。

3 天氣實況背景分析

2018年3月23日，普洱市出現(xiàn)小到中雨，局部大雨天氣過程，并伴隨明顯雷電活動，其中景谷、寧洱多地出現(xiàn)冰雹，寧洱國家氣象觀測站19:29監(jiān)測到直徑10 mm的冰雹，景谷國家氣象觀測站17:57出現(xiàn)20.2 m/s的瞬時大風(fēng)。

站點降水實況：普洱全市288個自動觀測站中共出現(xiàn)大雨16站，中雨89站，小雨163站，最大雨量寧洱干田34.9 mm。

3.1 天氣背景分析

通過Micaps常規(guī)資料和區(qū)域自動站常規(guī)資料的分析，發(fā)現(xiàn)：本次強對流天氣的發(fā)生，主要是由于500 hPa高原南部有淺槽快速東移經(jīng)過云南，23日08時850 hPa偏南風(fēng)風(fēng)速達12 m/s，有利于將南海的水汽輸送到云南上空，滇西大部比濕大于10 g/kg。由于槽前系統(tǒng)性上升運動，配合較好的水汽條件，普洱自22日夜間出現(xiàn)降水。隨著高空槽快速東移，500 hPa由西南風(fēng)轉(zhuǎn)為槽底偏西北氣流控制，風(fēng)速達22 m/s，有利于干侵入而形成不穩(wěn)定層結(jié)；14時普洱市西北部形成明顯的地面輻合線，是有利于本次強對流天氣發(fā)生的動力抬升條件；且輻合線兩側(cè)溫度差異明顯，有利于形成強的對流單體并維持較長時間。

圖1 2018年3月23日20時普洱探空站探空圖

3.2 探空資料分析

從普洱探空站23日08時的探空資料作logp圖可以看出，由于受08時降水的影響，整層水汽條件較好，垂直風(fēng)切變達12 m/s，Cape=150.9 J。20時探空曲線圖(圖1)呈鋸齒狀，中層干包逆溫特征明顯，說明中層有較強的干冷空氣卷入；850 hPa與500 hPa溫差達25℃，層結(jié)上冷下暖特征明顯；Cape=354.1 J,K=37℃，SI=-2.61℃，垂直風(fēng)切變增大至20 m/s，是有利于強天氣特別是冰雹發(fā)生的典型層結(jié)特點。

3.3 閃電定位儀資料分析

云南省氣象局根據(jù)云南省國土面積及VLF/LF三維閃電探測儀業(yè)務(wù)服務(wù)重點，為進一步提升云南雷電災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警能力，更好地服務(wù)于云南經(jīng)濟建設(shè)，減少因雷擊造成的人民生命財產(chǎn)損失，2016年在云南全省新建設(shè)了17套三維閃電定位儀，系統(tǒng)建成后與前期建成的6套三維閃電定位儀，組成了23站覆蓋云南大部地區(qū)的三維閃電監(jiān)測網(wǎng)。據(jù)該網(wǎng)監(jiān)測的數(shù)據(jù)(圖2)在15:00-17:00時段，普洱共發(fā)生閃電926次，其中云閃537次, 云地閃389次, 云閃比58.0%； 正閃160次, 負閃766次，正閃比17.3%； 云閃最大高度27.7 km, 云閃最小高度1.1 km, 云閃平均高度5.5 km。

同時，冰雹災(zāi)害性天氣通常伴隨雷電、大風(fēng)等災(zāi)害天氣，也會造成重大災(zāi)害。例如2018年8月1日下午云南文山州丘北縣天星鄉(xiāng)扭倮村7名兒童到扭倮養(yǎng)殖場后山上撿野生菌，雷電冰雹暴雨來臨時，7名兒童一起到樹下避雨，因雷擊當(dāng)場造成4名兒童當(dāng)場死亡、3名兒童受重傷。

圖2 普洱2018年3月23日15:00-17:00閃電分布圖

圖3 景谷縣對流云回波3月23日16:00 VPPI第二層(1.5°)強度回波圖，(色標(biāo)單位：dBz)

3.4 新一代多普勒天氣雷達回波資料分析

2018年3月23日15時的雷達觀測發(fā)現(xiàn)普洱市景谷縣有多單體強對流云生成，部分地區(qū)出現(xiàn)了冰雹天氣的初步指標(biāo)。15:50雷達回波圖上發(fā)現(xiàn)景谷縣威遠鎮(zhèn)和益智鄉(xiāng)北偏西一帶強度達45 dBz的對流云回波云團三處，出現(xiàn)了較明顯的冰雹觀測指標(biāo)(如圖3紅色區(qū)域)。此時的強回波強度位置與閃電定位儀觀測的閃電分布情況基本對應(yīng)(如圖2中紅圈所示)。

此后，回波云團不斷向東南緩慢移動且有發(fā)展壯大的趨勢，景谷縣有區(qū)域氣象觀測站的氣象信息員報告18:40出現(xiàn)冰雹大風(fēng)天氣，最大冰雹直徑約10 mm，降雹過程持續(xù)5 min，造成了冰雹災(zāi)害。

值班人員利用近年研究出的低緯高原冰雹特征指標(biāo)，結(jié)合NEXRAD 冰雹算法跟蹤監(jiān)視，觀測到了這次降雹的全過程，并結(jié)合閃電資料做出了準(zhǔn)確及時的臨近預(yù)報，所以發(fā)布了威遠鎮(zhèn)、正興鎮(zhèn)、益智鄉(xiāng)可能出現(xiàn)冰雹、短時強降水和大風(fēng)等強對流天氣的預(yù)報。如上述17時及時發(fā)布冰雹橙色預(yù)警信號反映，落區(qū)有兩處準(zhǔn)確，對接收到預(yù)警信息的群眾做好防災(zāi)減災(zāi)提供了幫助。

3.4.1 強度PPI的冰雹云回波演變過程

在讀取雷達基數(shù)據(jù)時，為更清晰反映云團演變過程及冰雹特征，將地物回波及弱回波濾除，雷達回波圖中每距離圈30 km。2018年3月23日16時，利用重復(fù)頻率為900 Hz，天線仰角為0.5°，距離范圍為150 km進行觀測，發(fā)現(xiàn)威遠鎮(zhèn)、正興鎮(zhèn)、益智鄉(xiāng)一帶有4塊明顯的對流云團(圖4a)，呈塊狀，尺度不大，但強度較強。其中在雷達站(方位約為300°，距離為60 km)和(方位約為20°，距離100 km)分別有兩處強回波中心，最大強度值達45 dBz以上；回波云團不斷移動發(fā)展，17時觀測到云團合并結(jié)合成一塊較大的回波云團(圖4b)，并且強度也明顯加強，對流云團出現(xiàn)合并情況通常會有加強發(fā)展情況。并且探空資料的天氣背景情況看，有發(fā)展壯大趨勢并且發(fā)展速度會很快。數(shù)十分鐘后回波強度達到50 dBz，(圖4b)紅色區(qū)域，具明顯冰雹特征；18:00對流云團發(fā)展南移至景谷南部上空，仍然為塊狀，強回波中心值達60 dBz(圖4c)；18:22該云團仍然在發(fā)展壯大，且系統(tǒng)變得深厚強大；18時后景谷縣部分區(qū)域出現(xiàn)冰雹大風(fēng)天氣，有反映稱最大冰雹直徑達10 mm，降雹過程持續(xù)約25 min，附近的無人值守區(qū)域氣象站觀測到過程降雨量6.6 mm，瞬間極大風(fēng)速達到21.0 m/s(9級)；19:30(圖4d)，回波呈減弱、分散趨勢、逐漸移出景谷縣。此后，對流云團明顯減弱，此次短時冰雹過程結(jié)束。

圖4 景谷縣3月23日16:00分開始雷達(VPPI第二層1.5°仰角，色標(biāo)單位：dBz)觀測冰雹回波強度演變過程圖

圖5 景谷縣3月23日16:00開始雷達 (VPPI第三層2.4°仰角，色標(biāo)單位：m/s) 觀測冰雹速度變化過程圖

圖6 雷達反演總含水量

圖7 雹云單體垂直剖面圖(RCS)及V型缺口

3.4.2 速度PPI的冰雹云回波特征

16:00雷達2.4°仰角的徑向速度PPI(圖5a)，以測站為中心的回波區(qū)零速度線明顯，在16:00強回波速度圖中綠色的負速度區(qū)域中出現(xiàn)了明顯的 3 處紅色正速度區(qū)域，有“正”速度和“負”速度相間，說明存在氣旋性流動，形成了明顯的中氣旋特征，特別是與圖4對應(yīng)處有對流回波合并處，氣旋性的輻合尤其明顯，有研究表明[13]，對流云團的單體合并應(yīng)是一部分這類強天氣過程的觸發(fā)與維持機制之一。中氣旋的出現(xiàn)，加強了冰雹云主體內(nèi)氣流的水平旋轉(zhuǎn)程度，旋轉(zhuǎn)的上升運動使得冰雹云強度不斷發(fā)展。經(jīng)過一個多小時的發(fā)展，形成了較確定的冰雹云，在速度圖上(圖5b)負速度區(qū)域中的3處紅色正速度區(qū)域明顯變大，并且增強。從平均徑向速度場可以看到，在冰雹發(fā)生前至冰雹發(fā)生時，中低層流場的風(fēng)場變化為：輻合逐漸加強，高層由無輻散區(qū)變?yōu)槊黠@的輻散區(qū)。另外，隨著氣旋性輻合的加強對流云團的反射率因子強度逐漸增強，達到或超過55 dBz。隨后就在威遠鎮(zhèn)、鳳山鎮(zhèn)、益智鄉(xiāng)出現(xiàn)冰雹和雷雨大風(fēng)。此后，回波東南移回波強度和輻合輻散特征減弱，但其輻合輻散特征仍然可見。

3.4.3 垂直積分液態(tài)含水量(VIL)分布特征

1971年，Greene等[14]提出VIL(Vertically Integrated I iquid Water content，垂直累計液態(tài)含水量)作為一種新的預(yù)報因子；之后Winston等[15]在通過檢驗發(fā)現(xiàn)VIL對冰雹的存在有較好的指示作用。目前VIL被已廣泛地應(yīng)用在美國的WS-88D多普勒雷達的PUP產(chǎn)品生成中，成為判別強降水和冰雹等災(zāi)害性天氣的有效工具之一。付雙喜等[16]利用雷達資料的VIL產(chǎn)品進行冰雹預(yù)測，在幾個個例取得了較好的效果。垂直積分液態(tài)含水量VIL是指降水云體中，某一確定底面積的垂直柱體內(nèi)的總含水量。假設(shè)降水云內(nèi)雨滴譜符合M-P分布，利用M-Z關(guān)系計算VIL公式為：

(1)

式中:ZI為第i層高度上的雷達反射率因子(mm6/m3)，Δhi為第i層和第i+1層之間的高度差(m)，N為體掃仰角總數(shù)。

由于冰雹單體并非由液態(tài)水構(gòu)成，具有較高的發(fā)射率因子，利用Z-I關(guān)系反演雨強時值較高，從而導(dǎo)致很強的VIL。由于冰雹形成過程中從液態(tài)水轉(zhuǎn)化為冰雹通常會導(dǎo)致VIL值的躍增(圖6)，這有助于識別較大的冰雹單體，同時可以反映冰雹粒子在生長區(qū)隨對流碰撞并長大的事實。因此，VIL值的躍增變化可以很好地反映云中冰雹的形成，也可以預(yù)測降雹的可能性大小。為更清晰反映強回波中心區(qū)域，在做雷達反演雨量時濾除了25 dBz以下的回波，從17:30-18:02的雷達反演的累計降雨量圖6a中可見雷達反演出的垂直液態(tài)含水量并不算高，而在在18:02-18:34時明顯增強。由于VIL定義為垂直液態(tài)含水量，是對雷達反演雨量的垂直積分所得。云南高原地區(qū)雷達大多安裝在山頂，雷達體掃描時天線最高最低仰角是固定的，不可能很高或過低，探測不到近距離的回波頂部和遠距離的回波底部，而使VIL值估計時過低。而在遠距離處，最低仰角的底層高度已經(jīng)很高，與回波頂之間的厚度小于距離較近處的厚度，也會導(dǎo)致了VIL值過低。

3.4.4 反射率垂直剖面(RCS)分析

從反射率垂直剖面圖可以看到冰雹云的前期(圖7a)、旺盛期(圖7b)、減弱期(圖7c)的演變過程，17:30的(圖7a)回波強度為50 dBz，強回波高度約在6 km以下。18:22是冰雹云處于較旺盛的時期，沿冰雹云運動方向稍偏東的垂直剖面(圖7b)，盡管由于強回波云團離雷達站天線太近，體積掃描時天線仰角不能太高，反射率垂直剖面圖探測不到最強時回波頂，但是從圖7上仍然可看到明顯的強回波核(55 dBz以上強區(qū))的懸垂特征，53 dBz的強回波核也出現(xiàn)懸垂，高度達8.5 km。從圖上可看到低層強回波核向后傾斜，表明低層有輻合上升運動氣流，高層有強的輻散出流，這均是冰雹生長極有利的條件。從圖上可以看到，此時50 dBz強回波區(qū)高度已達到約8 km，55 dBz高度達到約7.5 km，60 dBz以上的高度約為3.5～6.0 km。分析降雹前的雷達回波資料發(fā)現(xiàn)云體強度及強回波區(qū)頂高及VIL值在同一時段有明顯的躍增，這些指標(biāo)綜合反映出冰雹云內(nèi)物理特征量的短時急驟變化并逐步形成冰雹的特征。到18:57，冰雹云處于減弱階段，回波強度降為45 dBz左右，且強回波核高度降僅到3.5 km。另外，圖7d中A區(qū)域為冰雹回波典型的V型缺口。

4 冰雹指數(shù)產(chǎn)品(HI)

目前我國新一代天氣雷達使用的冰雹算法HDA(Hail Detection Algorithm)[17]是引進美國的，該冰雹指數(shù)產(chǎn)品對于強冰雹具有很好的指示意義，是通過尋找強風(fēng)暴單體中0℃層之上的高反射率因子作為主要指標(biāo)進行導(dǎo)出冰雹指數(shù)產(chǎn)品HI(Hail Index)[18]。美國的氣象學(xué)家最早提出這一指標(biāo)目的主要是為對冰雹的短時臨近預(yù)報提供一些支持，隨后進行了算法指標(biāo)的研究和改進，在不僅僅依賴于風(fēng)暴單體的類型、傾斜度和回波懸垂?fàn)畹奶綔y指標(biāo)，即在不考慮冰雹單體微觀結(jié)構(gòu)變化的情況下估算出風(fēng)暴單體中冰雹的發(fā)生概率。算法最后的導(dǎo)出產(chǎn)品是冰雹產(chǎn)品指數(shù)HI，冰雹產(chǎn)品指數(shù)HI包括：冰雹概率P(Probability of Hail)；最大可能的冰雹尺寸Smeh(Maximum Expected HailSize)和強冰雹概率POSH(Probability of Severe Hail)。在云南業(yè)務(wù)應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)，冰雹探測算法對冰雹的存在也存在局限性，僅僅是大冰雹尺寸較大(直徑>2.5 cm)時探測檢驗效果顯著。主要是因為HDA冰雹算法只考慮了冰雹在0℃層以上的形成過程，而沒有重視冰雹形成后下降到凍結(jié)層之下的溶化過程，溶化過程會使降雹概率和冰雹尺寸預(yù)報偏大。特別在云南相對溫暖潮濕的環(huán)境中，冰雹下落溶化程度更突出，這會造成算法對降雹概率和冰雹尺寸估計誤差更大；對尺寸較小的冰雹，下落到地面觀測時就會很小甚至沒有。特別是在盛夏季節(jié)，地面溫度高，冰雹在下降過程中的溶化更為明顯。同時，在0℃層之上冰雹是干的, 由于反射率的劇增，M-Z關(guān)系對雨水類型成立,對冰雹未必成立；在0℃層之下冰雹表面溶化有層水膜,其M-Z關(guān)系與雨水類型也不同。在計算時冰雹指數(shù)存在差別,加之云南地處低緯高原，雷達架設(shè)海拔相對較高，低層回波探測能力較弱，這也造成了在實際應(yīng)用中冰雹指數(shù)的誤差。冰雹指數(shù)顯示較大時，高空的冰雹在降落過程中溶化或部分溶化，到地面觀測僅是產(chǎn)生了局地強降水，說明HDA算法在云南往往會過高估計冰雹天氣的可能性，但卻能幫助預(yù)報局地暴雨。當(dāng)強冰雹發(fā)生的百分比(POSH)大于50%時極有可能產(chǎn)生冰雹，是一個探測冰雹的有效參考指數(shù)。雖然我們檢驗的結(jié)果冰雹指數(shù)在云南存在較大不確定性，但這次過程預(yù)報還是非?？捎玫?，也具有較好的代表性。如：18:29的冰雹指數(shù)產(chǎn)品，可以看出標(biāo)識中景谷縣的冰雹指數(shù)已達到3，發(fā)生強冰雹的可能性極大，在18:40景谷縣就出現(xiàn)大風(fēng)冰雹天氣。

5 小 結(jié)

本文以2018年3月23日發(fā)生在景谷縣相對獨立的冰雹天氣過程為代表，結(jié)合云南其它個例，分析得該類災(zāi)害天氣系統(tǒng)一些特征如下。

(1)各種探測資料綜合比較來看：衛(wèi)星云圖上雖然TBB等值線分析方法能較細致地揭示MCS的形成過程，由于此次冰雹云尺度較小，沒有比較明顯特征；探空雷達能夠提供冰雹發(fā)生的大尺度天氣背景情況；閃電定位儀能夠較天氣雷達早預(yù)警冰雹的發(fā)生，但是誤報率相對較高；新一代天氣雷達能夠較好的監(jiān)測和預(yù)警冰雹的發(fā)展過程和冰雹的落區(qū)；常規(guī)地面資料用于檢驗預(yù)報預(yù)警的準(zhǔn)確率。故宜采用探空雷達、閃電定位儀和新一代天氣雷達為主要手段進行這類冰雹災(zāi)害天氣的綜合預(yù)警預(yù)報。

(2)冰雹災(zāi)害性天氣通常伴隨雷電、大風(fēng)等災(zāi)害天氣，也會造成重大災(zāi)害。

(3)此次景谷縣的冰雹云由塊狀的強對流云團發(fā)展而成，云體尺度不大，冰雹云的雷達回波強度非常強，發(fā)展迅速，強中心值達60 dBz以上、垂直累計液態(tài)含水量VIL也出現(xiàn)躍增現(xiàn)象、回波強度圖上V型缺口等。其它個例也有相似情況。

(4)在冰雹云的雷達反射率垂直剖面圖上，可以看到降雹區(qū)垂直方向的特強回波區(qū)前沿懸垂回波的明顯特征。此外圖中冰雹云的強回波中心高度遠比普通對流性天氣的強回波中心高。所以，利用反射率垂直剖面圖上的強回波核所在高度、平掃PPI圖上強度指標(biāo)、速度圖上的中氣旋特征、PPI圖上的V型缺口等判別冰雹云，經(jīng)多次檢驗在云南均是較好的指標(biāo)。

(5)VIL的大值區(qū)是冰雹產(chǎn)生的必要指標(biāo)，也是一個較好指標(biāo)。從垂直液態(tài)含水量VIL的原理上看，在云南由于雷達架設(shè)較高屬高山雷達，或者探測距離較遠或較近，均會導(dǎo)致VIL值偏小，所以在云南對于不同距離的雷達探測范圍應(yīng)有不同的VIL冰雹閥值。另外，VIL是由Z—I關(guān)系而來的，Z—I關(guān)系受冰雹粒子相態(tài)影響較大，雙偏正雷達應(yīng)能對此有所改善。