2016年4月27日鄂西北冰雹天氣多普勒雷達(dá)分析

王馨凝

摘要? ? 本文利用襄陽(yáng)多普勒雷達(dá)資料對(duì)2016年4月27日鄂西北地區(qū)大范圍冰雹天氣進(jìn)行分析，這是襄陽(yáng)雷達(dá)建成后首次對(duì)大范圍冰雹天氣進(jìn)行監(jiān)測(cè)。結(jié)果表明，此次冰雹天氣是在高空西北氣流下發(fā)生的，地面有弱冷空氣配合。附近探空站顯示，0 ℃層和-20 ℃高度層分別在3 km和6 km以上，0～6 km垂直風(fēng)切變達(dá)12 m/s，CAPE值>1 000 J/kg。雷達(dá)回波顯示，降雹天氣共分2個(gè)時(shí)段和2條路線(xiàn)，2次降雹天氣有相同點(diǎn)，如最強(qiáng)回波強(qiáng)度達(dá)到65 dBZ以上、50 dBZ強(qiáng)回波伸展高度達(dá)6 km以上、對(duì)應(yīng)回波頂產(chǎn)品高度達(dá)11 km以上、垂直積分液態(tài)含水量達(dá)40 kg/m2以上等;也存在一些不同，如路線(xiàn)不同、降雹性質(zhì)不同、云團(tuán)結(jié)構(gòu)不同等。通過(guò)對(duì)雷達(dá)回波分析可以找出鄂西北降雹天氣的一些特點(diǎn)，可以作為今后冰雹天氣預(yù)報(bào)的參考。

關(guān)鍵詞? ? 冰雹;雷達(dá)回波;鄂西北;2016年4月27日

中圖分類(lèi)號(hào)? ? P458.1+21.2? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼? ? A

文章編號(hào)? ?1007-5739（2019）17-0208-04? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?開(kāi)放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識(shí)碼（OSID）

Abstract? ? In this paper，the Xiangyang doppler radar data was used to analyze the large-scale hail weather in northwestern Hubei on April 27，2016.For the first time Xiangyang was used to monitor hail weather in a wide range since it was built.The results showed that the hail weather occurred in the upper northwest airstream，and it was mixed with weak cold air in the ground.Sounding station data showed that the 0 ℃ layer was above 3 km and -20 ℃ layer was above 6 km，the 0-6 km vertical wind shear was up to 12 m/s，and the CAPE was greater than 1 000 J/kg.The radar echoes showed that there were two periods and two routes of hail weather.There were some similarities between the two hail days：the strongest echo intensity was above 65 dBZ，and the extension height of 50 dBZ was above 6 km，the height of corresponding echo top product was above 11 km，and the vertical integral liquid water content was above 40 kg/m2，etc.There were also some differences，such as the route，the nature of hail，cloud structure，etc.The characteristics of hail weather in northwestern Hubei can be found by analyzing radar echo，which can be used as reference for hail weather forecast in the future.

Key words? ? hail;radar echo;northwestern Hubei;April 27，2016

冰雹天氣是一種小尺度系統(tǒng)引起的天氣現(xiàn)象，多發(fā)生在地形復(fù)雜的山區(qū)和丘陵地帶，由于其突發(fā)性、局地性等特點(diǎn)，給人民生命財(cái)產(chǎn)安全造成了嚴(yán)重的損失。湖北省冰雹天氣的發(fā)生西部多于東部、高山多于丘陵、山地多于平原，每年的3—4月是冰雹的集中發(fā)生時(shí)期，尤其以4月中、下旬最集中。很多氣象工作者對(duì)鄂西北冰雹天氣已經(jīng)開(kāi)展了大量的研究。如張萍萍等[1]利用常規(guī)觀測(cè)資料和NCEP/NCAR再分析資料等，對(duì)2009年6月鄂北冰雹天氣發(fā)生前的抬升、水汽及不穩(wěn)定條件進(jìn)行了診斷分析，并分析了多普勒天氣雷達(dá)資料以及閃電定位等監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。蔡壽強(qiáng)等[2]利用MICAPS常規(guī)資料、TWR01雷達(dá)資料及十堰的多普勒雷達(dá)資料對(duì)2009年6月6日和8月26日發(fā)生在?？悼h的2次冰雹天氣進(jìn)行了分析。牛? 奔等[3]利用十堰的多普勒天氣雷達(dá)資料和地面高空資料對(duì)2013年5月23日凌晨發(fā)生在十堰地區(qū)的強(qiáng)超級(jí)單體風(fēng)暴進(jìn)行了詳細(xì)的分析。襄陽(yáng)雷達(dá)建成較晚，于2015年6月才開(kāi)始正式投入使用，對(duì)鄂西北的強(qiáng)對(duì)流天氣特別是冰雹天氣監(jiān)測(cè)較少，2016年4月27日是投入使用以來(lái)首次對(duì)這種大范圍冰雹天氣進(jìn)行監(jiān)測(cè)。因此，此次過(guò)程多普勒天氣雷達(dá)的分析意義重大，對(duì)今后雷達(dá)監(jiān)測(cè)強(qiáng)對(duì)流天氣具有一定的指導(dǎo)意義。

1? ? 天氣實(shí)況

2016年4月27日午后至夜晚這一時(shí)段，鄂西北地區(qū)出現(xiàn)較大范圍的冰雹天氣。16：40，冰雹自北向南先后襲擊了丹江口市石鼓鎮(zhèn)、涼水河鎮(zhèn)、丹江口市城區(qū)。沿途出現(xiàn)了雷暴大風(fēng)、短時(shí)強(qiáng)降水天氣，雨量達(dá)15～36 mm，陣風(fēng)達(dá)7～9級(jí)，冰雹直徑達(dá)1.5 cm左右。16：40—17：25老河口市、谷城縣先后出現(xiàn)風(fēng)雹天氣。老河口市16：40左右開(kāi)始降大雨，5 min后出現(xiàn)冰雹，冰雹持續(xù)10 min，直徑1～2 cm。谷城16：56出現(xiàn)陣雨，17：01出現(xiàn)29 m/s的大風(fēng)，17：10出現(xiàn)冰雹，冰雹直徑1 cm左右，降雨量為12.5 mm，同時(shí)伴隨雷電發(fā)生，17：25風(fēng)雹過(guò)程結(jié)束。17：40左右，襄城區(qū)臥龍鎮(zhèn)姚河、當(dāng)華村出現(xiàn)風(fēng)雹天氣。18：03—20：50，冰雹天氣從鄖西三官經(jīng)鄖陽(yáng)區(qū)大柳、鄖陽(yáng)區(qū)城區(qū)、十堰城區(qū)東部、丹江口市六里坪、鹽池河、房縣東部（萬(wàn)峪、沙河等）后進(jìn)入襄陽(yáng)?？稻硟?nèi)，21：30左右，?？悼h后坪鎮(zhèn)出現(xiàn)風(fēng)雹天氣。此次冰雹天氣影響范圍大、持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，給經(jīng)過(guò)的鄉(xiāng)鎮(zhèn)帶來(lái)了嚴(yán)重災(zāi)害。

2? ? 冰雹天氣分析與預(yù)警的思路和步驟

根據(jù)武漢中心氣象臺(tái)總結(jié)，目前常用于分析冰雹天氣的雷達(dá)產(chǎn)品包括組合反射率、基本反射率、回波頂、基本速度、垂直積分液態(tài)含水量、中尺度氣旋、冰雹指數(shù)。具體分析步驟：①分析環(huán)境條件。根據(jù)地面、高空、數(shù)值預(yù)報(bào)等資料，判斷主要影響天氣系統(tǒng)。②分析回波形狀。如超級(jí)單體、多單體、脈沖單體、弓狀回波、颮線(xiàn)都有可能產(chǎn)生冰雹，在組合反射率圖上有時(shí)有三體散射、旁瓣回波、低層入流缺口、有界弱回波、弱回波、風(fēng)暴頂傾斜等特征。③分析回波強(qiáng)度。當(dāng)強(qiáng)度達(dá)60 dBZ（有時(shí)>55 dBZ），發(fā)生冰雹的可能性很大。④分析回波頂高。一般冰雹回波高度較高，春季10 km、夏季12 km以上;50 dBZ高度超過(guò)-20 ℃層高度（春季6 km、夏季8 km左右）。在多仰角基本反射率因子圖上，雷達(dá)回波有前傾現(xiàn)象。⑤分析回波水平梯度。在組合反射率圖上有較大梯度，另一側(cè)常有明顯的中高云回波（輻散氣流）。⑥分析速度場(chǎng)特征。速度圖上有風(fēng)暴頂輻散特征（強(qiáng)冰雹）、中氣旋。⑦分析產(chǎn)品指數(shù)。如有冰雹指數(shù)（虛警率偏高，慎用）、中氣旋特征、垂直液態(tài)含水量很大（超過(guò)45 kg/m2）。⑧發(fā)生冰雹時(shí)，常伴有大風(fēng)天氣（先大風(fēng)，后冰雹）。以下根據(jù)以上步驟及指標(biāo)對(duì)鄂西北的此次冰雹天氣過(guò)程進(jìn)行分析。

3? ? 天氣背景

目前，形成冰雹的天氣形勢(shì)主要有高空冷槽型、高空冷渦型、高空西北氣流型和南支槽型[4]。本次過(guò)程屬于典型的高空西北氣流型降雹。27日8：00，500 hPa等壓面上有穩(wěn)定的長(zhǎng)波槽，溫度槽落后于高度槽，長(zhǎng)波槽隨高度后傾，鄂西北地區(qū)500～850 hPa為一致的偏北氣流控制，925 hPa湖北西部有輻合存在。地面圖上，西北部有小股弱冷空氣自西部灌入。選取離鄂西北附近的探空站（安康站和南陽(yáng)站），從2個(gè)站探空曲線(xiàn)（圖1）可以看到，都是呈上干、下濕的分布，尤其是安康站在600 hPa存在明顯干區(qū)，這種上干下濕的高低層配置有利于強(qiáng)對(duì)流天氣發(fā)生。兩站0～6 km風(fēng)速垂直切變達(dá)12 m/s，可促使低層的暖濕空氣的不穩(wěn)定能量釋放并形成冰雹。南陽(yáng)站和安康站8：00的0 ℃層高度在3 km以上，-20 ℃高度在6 km以上，0 ℃和-20 ℃高度也非常有利冰雹天氣的產(chǎn)生。對(duì)8：00的CAPE值進(jìn)行訂正，由14：00地面圖可以看到，當(dāng)天下午十堰地區(qū)最高氣溫在28 ℃以上，襄陽(yáng)西部也達(dá)26 ℃以上。根據(jù)氣溫對(duì)CAPE值進(jìn)行訂正，可以看到14：00鄂西北地區(qū)的CAPE值均已達(dá)1 000 J/kg以上，大于1 000 J/kg的CAPE值是形成大冰雹的有利條件。

4? ? 對(duì)流風(fēng)暴回波演變分析

由實(shí)況天氣分析可知，此次降雹天氣分2個(gè)時(shí)間段和2條路線(xiàn)：第1次降雹天氣開(kāi)始于15：30左右，結(jié)束于17：00左右，降雹路線(xiàn)為丹江口市→老河口市→谷城縣→襄陽(yáng)市區(qū);第2次降雹天氣開(kāi)始于18：00左右，結(jié)束于21：30左右，降雹路線(xiàn)為鄖西縣→鄖陽(yáng)區(qū)→十堰城區(qū)→丹江口市→房縣→保康縣。以下對(duì)這2次降雹天氣的回波特征進(jìn)行分析。

4.1? ? 第1次降雹天氣回波分析

從組合反射率產(chǎn)品上可以看到，27日15：30左右，自河南淅川縣有強(qiáng)對(duì)流單體向十堰丹江口移動(dòng)，此回波在淅川縣已經(jīng)有冰雹產(chǎn)生;在圖2（a）中15：11在淅川縣最大回波達(dá)60 dBZ，回波移動(dòng)速度較快，發(fā)展迅速;在圖2（b）中15：47在丹江口增強(qiáng)到65 dBZ以上，對(duì)流云團(tuán)呈圓形，邊界清晰，此后基本上以此強(qiáng)度和結(jié)構(gòu)自西北向東南移動(dòng)經(jīng)過(guò)丹江口、老河口、谷城、襄陽(yáng)市區(qū)西南角;在圖2（c）中17：46到達(dá)南漳境內(nèi)強(qiáng)度開(kāi)始減弱到60 dBZ，而且結(jié)構(gòu)開(kāi)始變成東北西南狀的帶狀回波，之后回波減弱。此次強(qiáng)回波持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)、結(jié)構(gòu)完整、尺度較小但是破壞力強(qiáng)，給經(jīng)過(guò)的縣市都帶來(lái)了不同程度的大風(fēng)、冰雹天氣。在15：59的2.4°基本反射率產(chǎn)品上有明顯的三體散射出現(xiàn)，見(jiàn)圖3（a），>50 dBZ的回波已經(jīng)伸展到6 km以上，在回波頂產(chǎn)品中回波頂高達(dá)11 km以上，見(jiàn)圖3（b）。在垂直積分液態(tài)含水量圖上可以看到有>40 kg/m2的含水量大值區(qū)，見(jiàn)圖3（c）。通過(guò)不同仰角的反射率產(chǎn)品可以看到強(qiáng)回波具有懸垂結(jié)構(gòu)，說(shuō)明這塊云團(tuán)發(fā)展非常劇烈，上沖云頂很高。從1.5°徑向速度圖上（圖4）可以看出，15：23在丹江口北部可以看到有明顯的正負(fù)速度對(duì)存在，在相對(duì)風(fēng)暴速度圖上疊加中尺度氣旋產(chǎn)品，可以識(shí)別出此處有中尺度氣旋存在，此氣旋在向東南方向移動(dòng)的過(guò)程中不斷加強(qiáng)，由此可見(jiàn)這是一次超級(jí)單體降雹過(guò)程。冰雹指數(shù)產(chǎn)品也明確識(shí)別出有冰雹產(chǎn)生的可能。這些都可以作為判斷冰雹天氣的依據(jù)，依此發(fā)布冰雹預(yù)警信息。

4.2? ? 第2次降雹天氣回波分析

組合反射率圖上，18：00左右在鄖西地區(qū)又有新的對(duì)流回波發(fā)展，回波強(qiáng)度達(dá)60 dBZ;回波自西北向東南方向移動(dòng)，同時(shí)河南淅川又有回波向東南移動(dòng)影響鄂西北，回波強(qiáng)度達(dá)60 dBZ（圖5），淅川回波移至鄂西北時(shí)減弱至60 dBZ以下，而且結(jié)構(gòu)變成帶狀回波并沒(méi)有帶來(lái)冰雹天氣。第2次降雹天氣主要是由鄖西地區(qū)新形成的對(duì)流云團(tuán)產(chǎn)生的。從組合反射率產(chǎn)品上可以看到，此回波結(jié)構(gòu)較松散，自西北向東南方向移動(dòng)，在移動(dòng)過(guò)程強(qiáng)度不穩(wěn)定，時(shí)強(qiáng)時(shí)弱，到20：21在丹江口南部回波中心強(qiáng)度已達(dá)到60 dBZ以上，但強(qiáng)回波只持續(xù)3個(gè)體掃，之后有所減弱。21：21到達(dá)保康北部受地形影響，回波再次增強(qiáng)，最強(qiáng)中心達(dá)65 dBZ，經(jīng)過(guò)1個(gè)體掃后減弱至60 dBZ，持續(xù)3個(gè)體掃之后減弱南移出?？?。與第1次降雹天氣對(duì)流云團(tuán)相比，第2次降雹對(duì)流回波相對(duì)較弱。在基本反射率產(chǎn)品中，在十堰境內(nèi)回波相對(duì)較弱，結(jié)構(gòu)比較松散，>60 dBZ強(qiáng)回波出現(xiàn)的時(shí)段較少且范圍較小，一般只持續(xù)1個(gè)體掃。到達(dá)?？捣炙畮X附近回波達(dá)到最強(qiáng)，在21：21的2.4°產(chǎn)品上出現(xiàn)65 dBZ的強(qiáng)回波，>50 dBZ的強(qiáng)回波已伸展至6 km以上，但是強(qiáng)回波范圍很小，只持續(xù)1個(gè)體掃;在1.5°產(chǎn)品上（圖6）可以看出有三體散射現(xiàn)象，但較弱，回波到?？翟鰪?qiáng)，考慮此處地形起到了一定的抬升作用。在對(duì)應(yīng)回波頂產(chǎn)品達(dá)11 km。垂直積分液態(tài)含水量上顯示，此次過(guò)程含水量較小，大部分時(shí)段含水量在40 kg/m2以下，只有21：27出現(xiàn)了1個(gè)體掃>40 kg/m2的含水量大值區(qū)。在徑向速度產(chǎn)品上可以看到，19：28的0.5°速度圖上（圖7），十堰地區(qū)有一正負(fù)速度對(duì)出現(xiàn)，但是疊加中尺度氣旋產(chǎn)品并沒(méi)有發(fā)現(xiàn)中氣旋的存在，但是冰雹指數(shù)產(chǎn)品上可以清晰地看到有冰雹產(chǎn)生的可能，并且此產(chǎn)品指示的冰雹的路徑與實(shí)際路徑比較符合。

5? ? 結(jié)論

通過(guò)對(duì)2016年4月27日鄂西北大范圍冰雹天氣分析可以得出以下結(jié)論：

（1）本次降雹天氣是典型高空西北氣流型降雹天氣，對(duì)應(yīng)T-lnT圖上，0 ℃層和-20 ℃高度層分別在3 km和6 km以上，0～6 km垂直風(fēng)切變達(dá)12 m/s，并具有>1 000 J/kg的CAPE值，以上指標(biāo)均有利冰雹天氣的發(fā)生，特別是大冰雹天氣的發(fā)生。

（2）由實(shí)況天氣分析可知，此次降雹天氣共分2個(gè)時(shí)段和2條路線(xiàn)，第1次降雹時(shí)間為15：30—17：00，路線(xiàn)：丹江口市→老河口市→谷城縣→襄陽(yáng)市區(qū)。第2次降雹時(shí)間為18：00—21：30，路線(xiàn)：鄖西縣→鄖陽(yáng)區(qū)→十堰城區(qū)→丹江口市→房縣→?？悼h。

（3）通過(guò)分析可以看出2次降雹天氣的差異。一是路線(xiàn)不同。第1次降雹天氣路線(xiàn)偏北，第2次路線(xiàn)偏南，受地形影響較大。二是性質(zhì)不同。第1次降雹天氣屬于典型的超級(jí)單體降雹，具有明顯的冰雹天氣的回波特點(diǎn)，易于識(shí)別、判斷;第2次回波特征不明顯，較難判斷。三是降雹云團(tuán)結(jié)構(gòu)不同。第1次降雹云團(tuán)結(jié)構(gòu)密實(shí)完整且在降雹過(guò)程中強(qiáng)度維持，第2次降雹云團(tuán)較松散且強(qiáng)度變化較大，時(shí)強(qiáng)時(shí)弱。

（4）2次降雹天氣也出現(xiàn)了一些共同點(diǎn)，可對(duì)今后預(yù)報(bào)此季節(jié)冰雹天氣提供一定的參考。最強(qiáng)回波強(qiáng)度達(dá)到65 dBZ以上，50 dBZ強(qiáng)回波伸展高度達(dá)6 km以上，對(duì)應(yīng)回波頂產(chǎn)品高度達(dá)11 km以上，垂直積分液態(tài)含水量達(dá)40 kg/m2以上，冰雹指數(shù)產(chǎn)品具有很好的指示作用，可作為預(yù)報(bào)冰雹天氣的重要參考。

6? ? 參考文獻(xiàn)

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