艾 珊 ,張永成 ,李 陽 ,趙山山
(1.黑河市氣象局,黑龍江 黑河 164300;2.雙鴨山市氣象局,黑龍江 雙鴨山 155100)
冰雹是對農(nóng)作物危害極大的自然災害之一,嚴重的會造成作物絕收。多發(fā)生于中小尺度天氣系統(tǒng),多為局地突發(fā)的天氣,發(fā)生的區(qū)域和時長也很隨機,總體來看冰雹天氣大多出現(xiàn)在春夏交接或夏季,出現(xiàn)時常伴有雷暴大風、短時強降水等災害性天氣過程,本文分析的過程就是冰雹與強降水共同發(fā)生的情況。近年來,多位學者對冰雹等強對流天氣的成因和防御方法進行了大量的分析研究。孫旭映等對甘肅冰雹災害對農(nóng)業(yè)的影響及其防御對策進行了研究,指出對于不同作物、不同生育期的抵抗冰雹災害能力不同[1];隋景躍等分析了朝陽冰雹災害對農(nóng)業(yè)的影響及防御對策[2]。2019年6月13日孫吳縣出現(xiàn)的冰雹天氣給百姓造成嚴重影響,尤其6月對孫吳縣來說是農(nóng)作物的生長期,對農(nóng)作物的損害很大,對作物的成熟及產(chǎn)量都有較大影響。因此,了解并掌握冰雹、短時強降水的形成原因,以及對如何提高強對流天氣的監(jiān)測、預測預報方法進行研究,對于預防冰雹災害或者減輕雹災方面的工作有著特別重要的意義。本文利用中尺度分析、雷達數(shù)據(jù)及衛(wèi)星云圖等資料,對2019年6月13日下午孫吳縣部分鄉(xiāng)鎮(zhèn)罕見的冰雹暴雨天氣過程進行分析。
受強對流天氣影響,2019年6月13日15-16時黑河市孫吳縣臥牛河鄉(xiāng)臥牛河村、新嶺村、觀山村縣遭強降雨夾雜冰雹天氣,一個小時累計降雨量可達70.2 mm,其中15時30分突發(fā)冰雹天氣,冰雹最大的直徑為20 mm,持續(xù)約20 min。這次冰雹伴隨強降雨致使部分大豆、玉米等農(nóng)作物受損,給農(nóng)民生產(chǎn)、生活帶來嚴重影響。受災人口385人,受災面積840公頃,成災面積753公頃;其中絕收面積43公頃,造成直接農(nóng)業(yè)經(jīng)濟損失116萬元。
2019年6月11日08時,500 hPa歐亞中高緯地區(qū)呈Ω型環(huán)流,黑龍江省與貝加爾湖之間有一高壓脊,貝加爾湖西側有一低槽,由于阻塞高壓的影響,貝加爾湖西側的低槽東移過程較為緩慢,且在13日08時移至黑河上空時與鄂霍茨克海穩(wěn)定少動的低渦融合,共同影響黑河市,低渦中心強度由552 hPa加強為548 hPa,黑河處于渦中心的底后部,700 hPa上東移的低槽與大興安嶺北部的低渦在13日08時融合,低渦中心位于黑河的東北側,850 hPa上同樣有與之相配合的低渦,低渦中心位于黑河北部,由此可見,該系統(tǒng)為一個深厚的系統(tǒng)。
圖1 6月13日20時中尺度分析圖
6月13日20時的中尺度分析圖中可以看出850 hPa黑龍江省大部地區(qū)都在顯著濕區(qū)內(nèi),500 hPa干區(qū)將黑龍江省中東部都包含在內(nèi),850 hPa的切變線及地面輻合線都在孫吳地區(qū),850 hPa與500 hPa溫度差超過28℃的干線與輻合線及切變線相交在孫吳(圖1),由此可見,上干下濕、地面輻合抬升、不穩(wěn)定能量的積聚以及風切變都在黑河市孫吳地區(qū)呈現(xiàn),為該地區(qū)的冰雹及強降雨天氣提供十分有利的條件。
圖2 6月13日20時探空圖
對流有效位能CAPE的值為正,可以看出具有對流不穩(wěn)定。探空圖(圖2)中由于僅能顯示嫩江探空,嫩江CAPE值為264.9 J/kg,則孫吳的CAPE值會大于264.9 J/kg,700 hPa高度上風向為北風,500 hPa高度上風向為南風,從700-500 hPa上有明顯的風向切變,垂直風切變?yōu)閺妼α魈鞖鉂搫萏峁┯欣h(huán)境,此外,925-600 hPa相對濕度超過70%,在500 hPa以上相對濕度<30%,上干下濕,且隨著高度的增加風向呈明顯的逆時針旋轉(zhuǎn),該地區(qū)上空強冷空氣在中層的侵入增強,暖濕氣流的上升也變得更加強烈,對流加強。
零度層的高度在2900 m左右,-20℃層高度為5700 m,差值2700 m。據(jù)黑龍江省氣象臺統(tǒng)計2001-2008年968個冰雹個例的0℃層高度表明,黑龍江省雹日0℃層高度較低,0℃層高度雹日平均值僅為2815 m,較我國其他地區(qū)低很多。尤其在春秋兩季,大多數(shù)冰雹日0℃層高度都不超過3000 m。此0℃層高度比較靠近黑龍江省0℃層高度雹日平均值,滿足本省的降雹條件,從而產(chǎn)生冰雹。
從反射率強度回波圖上得知 (圖略),15時00分強回波在愛輝及孫吳交界處,回波中心強度為50 dBZ,向南移動過程中逐漸增強達到60 dBZ,且移動緩慢,在15時36分在回波圖上出現(xiàn)“V”型缺口,說明有下沉氣流存在,“V”型缺口前部對應的孫吳臥牛河出現(xiàn)冰雹及強降水,最強回波中心的反射率因子垂直擴展的高度達到6 km,-20℃等溫線在5.5 km,可見強中心高度超過-20℃等溫線的高度,在PUP產(chǎn)品中垂直累積液態(tài)水含量VIL的出現(xiàn)位置即在臥牛河附近。
速度圖上可以看出臥牛河處存在輻合及中氣旋,有利于抬升和降水的持續(xù),該回波與其東北側的塊狀回波合并使得回波范圍擴大,臥牛河附近的區(qū)域也出現(xiàn)強對流天氣。
(1)此次冰雹暴雨天氣過程是在500 hPa冷渦作用下形成的,且該系統(tǒng)十分深厚。上干下濕、地面輻合抬升、不穩(wěn)定能量的積聚為該地區(qū)的冰雹及強降雨天氣提供十分有利的背景條件。
(2)對流不穩(wěn)定、較強的垂直風切變、0℃層高度較低都是冰雹生成的必要條件;“V”型缺口、強反射率因子都是強對流天氣的標志。