畢節(jié)市冰雹氣候及特征參數(shù)分析

周庶 黃秀文 鄭園

摘要：

利用畢節(jié)市2009[CD1]2018年，共124個(gè)人工防雹作業(yè)點(diǎn)的冰雹觀測(cè)資料，以及近10年共20次典型的冰雹天氣過(guò)程的探空資料，采用統(tǒng)計(jì)分析的方法，較為全面的研究了畢節(jié)市冰雹天氣的時(shí)空分布特征及冰雹天氣發(fā)生前的相關(guān)參數(shù)。結(jié)果表明：威寧縣為冰雹天氣的高發(fā)地區(qū)，織金和大方屬于次高發(fā)區(qū)；3[CD1]9月為高發(fā)時(shí)段，春季多，夏季次之，5月最多，4月次之；冰雹可發(fā)生在下午13：00至凌晨02：00，15：00[CD1]19：00發(fā)生冰雹頻率最高；發(fā)生冰雹的0℃層高度為4000～5000m，-20℃層高度為7000～8000m，-30℃層高度為8000～10000m；SI指數(shù)在-137～-54之間；抬升凝結(jié)高度在646～876m之間；垂直風(fēng)切變系數(shù)在03～25之間。

關(guān)鍵詞：

冰雹時(shí)空分布；冰雹高發(fā)時(shí)段；特征參數(shù)

中圖分類號(hào)：S16

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

DOI：1019754/jnyyjs20190315063

引言

冰雹是一種局地強(qiáng)風(fēng)暴，產(chǎn)生于強(qiáng)烈發(fā)展的積雨云中，畢節(jié)位于貴州西北部的高原山區(qū)，受地理地形影響，冰雹天氣頻繁，對(duì)生產(chǎn)生活影響大，危害重。王瑾等[1]基于GIS 對(duì)貴州省冰雹分布與地形因子的作用進(jìn)行了分析研究，周永水等[2]、許弋利用貴州省現(xiàn)有 84 個(gè)氣象觀測(cè)站冰雹實(shí)測(cè)資料對(duì)貴州冰雹天氣的時(shí)空分布特征進(jìn)行過(guò)系統(tǒng)深入的分析研究。劉俄[3]利用1979—1989年3—5月的貴州的冰雹資料對(duì)貴州省的冰雹天氣進(jìn)行了研究，指出貴州全年的冰雹天氣有715%發(fā)生在春季（3—5月），且強(qiáng)度最大、危害最重的降雹天氣也集中在春季。本文主要研究畢節(jié)市冰雹的時(shí)空分布特征及冰雹發(fā)生前的大氣層結(jié)情況，以期對(duì)于冰雹天氣的預(yù)報(bào)服務(wù)工作有所貢獻(xiàn)。

1資料來(lái)源

采用2009[CD1]2018年畢節(jié)市開展人工防雹作業(yè)的124個(gè)雹點(diǎn)冰雹觀測(cè)記錄資料，經(jīng)統(tǒng)計(jì)分析確定近20個(gè)天氣過(guò)程個(gè)例，結(jié)合冰雹日的Micaps探空資料對(duì)0℃層高度、-20℃層高度、-30℃層高度、CAPE值、抬升凝結(jié)高度、垂直風(fēng)切變系數(shù)等參數(shù)進(jìn)行分析。

2畢節(jié)冰雹天氣的時(shí)空分布特征

21畢節(jié)市近10年降雹日數(shù)空間分布

對(duì)近10年畢節(jié)市各縣區(qū)的冰雹資料進(jìn)行分析（圖1），發(fā)現(xiàn)在畢節(jié)市的西部地區(qū)，即威寧縣為冰雹天氣的高發(fā)地區(qū)，平均每年有48d出現(xiàn)冰雹天氣，而織金和大方屬于次高發(fā)區(qū)，平均每年有36d出現(xiàn)冰雹天氣，赫章縣、七星關(guān)區(qū)平均每年有39個(gè)冰雹日，在納雍縣、黔西縣、金沙縣等海拔較低的地區(qū)出現(xiàn)冰雹的頻率較低，最少出現(xiàn)冰雹天氣的是黔西縣，平均每年出現(xiàn)08d。通過(guò)分析得到，在高海拔地區(qū)（威寧、大方等）以及迎風(fēng)坡出現(xiàn)冰雹頻率高，而在較低海拔以及背風(fēng)坡出現(xiàn)冰雹頻率低。

22冰雹的月變化特征

根據(jù)對(duì)過(guò)去10a的冰雹觀測(cè)記錄來(lái)分析（圖2），發(fā)現(xiàn)畢節(jié)市冰雹天氣主要發(fā)生在3[CD1]9月，其中，春季的冰雹最多，占全年冰雹日數(shù)的645%，夏季冰雹日數(shù)較春季少，而在秋季，僅記錄到1次冰雹過(guò)程，發(fā)生在9月。整體而言，5月是冰雹發(fā)生最多的月份，其次是4月，夏季中7月發(fā)生頻率最高。

23冰雹日數(shù)年變化

根據(jù)統(tǒng)計(jì)分析（圖3），過(guò)去10a平均每年冰雹發(fā)生日數(shù)為111d，冰雹日數(shù)的年際變化幅度較小，多數(shù)年份的冰雹日數(shù)在平均值上下浮動(dòng)，2010[CD1]2012年，冰雹日數(shù)逐漸上升，2012[CD1]2015年，冰雹日數(shù)逐漸下降，而在2016年，冰雹日數(shù)突增，達(dá)到2015年的2倍，是10a中發(fā)生次數(shù)最多的1a，2017年冰雹日數(shù)迅速下降，2018年冰雹日數(shù)上升，僅次于2016年。從每年冰雹出現(xiàn)最早和最晚的日期來(lái)看，2018年為10a中出現(xiàn)冰雹最早的年份，為3月13日，而最后1次冰雹出現(xiàn)在5月19日，也是10a中冰雹天氣結(jié)束的最早的1a。

24冰雹發(fā)生時(shí)間

對(duì)過(guò)去10a，共110次冰雹天氣過(guò)程發(fā)生時(shí)間的分析總結(jié)來(lái)看（圖4），從下午13：00[CD1]凌晨02：00均可能出現(xiàn)冰雹，在這個(gè)時(shí)間段內(nèi)，冰雹頻率呈現(xiàn)先增加而后逐漸減少的趨勢(shì)。在14：00以前，冰雹發(fā)生頻率較小，14：00[CD1]18：00逐漸增加，18：00以后逐漸減小，在15：00[CD1]19：00這4h中發(fā)生冰雹頻率最高，占1d中冰雹發(fā)生頻率的621%，特別是17：00[CD1]18：00以及18：00[CD1]19：00這2個(gè)時(shí)段，各占20%和184%。

根據(jù)觀測(cè)記錄來(lái)看，冰雹直徑大于10mm的過(guò)程（表1）發(fā)生在14：00[CD1]21：00，其中17：00[CD1]18：00發(fā)生的最多；冰雹直徑大于15mm的過(guò)程（表2）發(fā)生在17：00[CD1]20：00，也在17：00[CD1]20：00這個(gè)

時(shí)段發(fā)生最多?？梢姡绾?7：00[CD1]20：00為1d中冰雹的高發(fā)時(shí)段，除了發(fā)生概率高以外，這個(gè)時(shí)段內(nèi)出現(xiàn)的冰雹直徑大、密度高。而在14：00之前和21：00之后，雖有冰雹發(fā)生，但是這時(shí)的冰雹直徑小、密度小，造成的災(zāi)害程度輕，對(duì)生產(chǎn)生活影響較小。

3冰雹天氣過(guò)程的特征參數(shù)分析

冰雹天氣是產(chǎn)生于不穩(wěn)定的大氣層結(jié)中，出現(xiàn)時(shí)間主要在空氣對(duì)流發(fā)展旺盛的午后，屬于強(qiáng)對(duì)流天氣。冰雹的發(fā)生發(fā)展與大氣層結(jié)穩(wěn)定度、熱力條件和動(dòng)力條件密切相關(guān)，通過(guò)對(duì)過(guò)去10a近20個(gè)冰雹天氣個(gè)例的大氣層結(jié)進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)發(fā)生冰雹的大氣層結(jié)中，0℃層高度、-20℃層高度、-30℃層高度、CAPE值、抬升凝結(jié)高度、垂直風(fēng)切變系數(shù)等特征參數(shù)存在一定的取值范圍，試圖找到這些特征參數(shù)的預(yù)報(bào)參考值，從而提高對(duì)冰雹天氣的預(yù)報(bào)服務(wù)。

選取威寧站和貴陽(yáng)站近10a較為典型的冰雹天氣過(guò)程的08：00探空資料進(jìn)行分析，各參數(shù)的取值范圍如下表（表3）所示，通過(guò)對(duì)實(shí)際觀測(cè)值的統(tǒng)計(jì)分析，發(fā)現(xiàn)威寧站和貴陽(yáng)站冰雹天氣的大氣層結(jié)中0℃層、-20℃層、-30℃層的高度幾乎一致，90%以上的個(gè)例0℃層高度為4000～5000m，-20℃層高度為7000～8000m，-30℃層高度為8000～10000m。威寧站和貴陽(yáng)站有將近20%的個(gè)例在早晨08：00CAPE值為0，其余個(gè)例中，威寧站CAPE值在120～759之間，貴陽(yáng)站CAPE值在180～1500之間，可見 ，CAPE在08：00的變化幅度較大，在使用08：00的實(shí)況資料預(yù)報(bào)冰雹天氣時(shí)，CAPE值沒有很好的指示意義。從SI指數(shù)來(lái)看，08：00威寧站SI指數(shù)變化幅度大，貴陽(yáng)站有75%的冰雹個(gè)例SI指數(shù)在-137～-54之間，SI指數(shù)越小，越有利于強(qiáng)對(duì)流天氣的發(fā)生，相對(duì)而言，貴陽(yáng)站的SI指數(shù)對(duì)預(yù)報(bào)冰雹天氣有較好的指示作用。從抬升凝結(jié)高度來(lái)看，威寧站的抬升凝結(jié)高度明顯小于貴陽(yáng)站，威寧在646～775m之間，貴陽(yáng)在833～876m之間。另外，對(duì)流層中下層的風(fēng)場(chǎng)對(duì)冰雹的形成起到至關(guān)重要的作用，通過(guò)分析垂直風(fēng)切變系數(shù)，發(fā)現(xiàn)威寧站和貴陽(yáng)站系數(shù)大小接近，在03～25之間。

4小結(jié)

畢節(jié)市的西部地區(qū)，即威寧縣為冰雹天氣的高發(fā)地區(qū)，而織金和大方屬于次高發(fā)區(qū)，納雍縣、黔西縣、金沙縣等海拔較低的地區(qū)出現(xiàn)冰雹的頻率較低，最少出現(xiàn)冰雹天氣的是黔西縣；在高海拔地區(qū)以及迎風(fēng)坡出現(xiàn)冰雹頻率高，而在較低海拔以及背風(fēng)坡出現(xiàn)冰雹頻率低。

畢節(jié)市冰雹天氣主要發(fā)生在3[CD1]9月，春季的冰雹最多，夏季冰雹日數(shù)次之，整體而言，5月是冰雹發(fā)生最多的月份，其次是4月，夏季中7月發(fā)生頻率最高。

過(guò)去10a平均冰雹日數(shù)為111d，冰雹日數(shù)的年變化幅度較小，呈先上升后減少的趨勢(shì)，2016年冰雹日數(shù)突增，是10a中發(fā)生次數(shù)最多的一年，2018年冰雹日數(shù)僅次于2016年，2018年冰雹出現(xiàn)最早，結(jié)束的最早。

一天中從下午13：00[CD1]凌晨02：00均可能出現(xiàn)冰雹，在15：00[CD1]19：00這個(gè)時(shí)段中發(fā)生冰雹頻率最高，占一天中冰雹發(fā)生頻率的621%，特別是17：00[CD1]18：00以及18：00[CD1]19：00這2個(gè)時(shí)段，各占20%和184%。

威寧站和貴陽(yáng)站發(fā)生冰雹的0℃層高度為4000～5000m，-20℃層高度為7000～8000m，-30℃層高度為8000～10000m；貴陽(yáng)站發(fā)生冰雹的SI指數(shù)在-137～-54之間；威寧站的抬升凝結(jié)高度在646～775m之間，貴陽(yáng)站在833～876m之間；垂直風(fēng)切變系數(shù)在03～25之間。各參數(shù)達(dá)到以上范圍時(shí)發(fā)生冰雹概率高。

參考文獻(xiàn)

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王瑾，劉黎平.基于 GIS 的貴州省冰雹分布與地形因子關(guān)系分析[J].應(yīng)用氣象學(xué)報(bào)，2008（10）：627-634.

[2] 周永水，汪超.貴州省冰雹的時(shí)空分布特征[J].貴州氣象，2009（6）：9-11.

[3] 劉俄.貴州冰雹天氣的雷達(dá)氣候統(tǒng)計(jì)分析[J].貴州氣象，1990（2）：39-41.