青南地區(qū)冰雹天氣預(yù)報(bào)指標(biāo)研究及風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃

謝 媛

(果洛州氣象臺，青海 果洛 814000)

1 地理分布特征

受地形、海拔、緯度、山脈及河谷的影響，青南地區(qū)是青海省冰雹日最多的地區(qū)。而青南地區(qū)的冰雹多發(fā)區(qū)為久治、沱沱河、治多、曲麻萊，年均雹日在9.8～14.7d。久治以其14.7d的雹日成為該區(qū)的最高中心。位于偏東、偏北地區(qū)且海拔最低的3個(gè)站澤庫、同德、貴南為冰雹最少，年均日雹在3.6～4.2d，其中貴南海拔最低、緯度最北，其年均降雹日數(shù)為最少3.6d。

受海拔影響，冰雹的地域性很強(qiáng)。年均雹日位居前九的地區(qū)當(dāng)中，除了久治、班瑪，其余地區(qū)的海拔均在4000m以上。青南地區(qū)年均雹日最多的久治和最少的貴南兩者相差4倍。從緯度分布來講，久治處于青南南部，貴南處于青南北部地區(qū)。貴南和沱沱河緯度相差1°，但是年均雹日相差3.6倍，可見冰雹的地理分布也是不均勻的。由表1、表2可見海拔4000m以上的雹日明顯高于4000m以下的雹日。

表1 青南地區(qū)海拔高度4000m以上地區(qū)年均雹日的分布

表2 青南地區(qū)海拔高度4000m以下地區(qū)年均雹日的分布

2 時(shí)間分布特征

2.1 冰雹的季節(jié)變化

青南地區(qū)冰雹具有季節(jié)性強(qiáng)、雹日高度集中等特點(diǎn)。如圖1青南地區(qū)冰雹的月際變化呈雙峰型。冰雹只出現(xiàn)在每年的4-10月，且集中出現(xiàn)在6-9月，占年雹日的81%。5月是增加最快的月份。而10月是雹日減少最快的月份，每年的11月至次年3月青南地區(qū)無冰雹出現(xiàn)。

圖1 青南地區(qū)冰雹雙峰型年變化

2.2 冰雹的年際變化

從圖2看出2005-2017年青南地區(qū)年冰雹日數(shù)整體呈減少趨勢，峰值出現(xiàn)在2007年，年冰雹日數(shù)達(dá)196次。2014年年冰雹日數(shù)最少僅76次。圖3表明，年降雹日數(shù)最多的站是五道梁，共計(jì)29d(2019年)，同時(shí)五道梁站2013-2014連續(xù)2年未出現(xiàn)冰雹，相差達(dá)29d。冰雹日數(shù)年際變化相差20d及以上的站點(diǎn)還有曲麻萊、治多、沱沱河，上述4站的年際變化最為顯著。年際變化相差最小為6天(達(dá)日站)。

3 高空環(huán)流形式

本文通過分析青南地區(qū)19個(gè)國家站的53個(gè)冰雹天氣個(gè)例(包括大冰雹個(gè)例15個(gè)、冰雹38個(gè))，得出冰雹天氣出現(xiàn)時(shí)，500hPa高空環(huán)流有以下幾種形式：

3.1 高空西北氣流型

圖2 青南地區(qū)2005-2017年年冰雹日數(shù)變化

圖3 各站年最多最少雹日比較

圖4 西北氣流型

3.2 副高邊緣型

圖5 副高邊緣型

3.3 高空槽型

圖6 高空槽型

3.4 高空切邊型

圖7 高空切邊型

在上述4種天氣形勢中以副高邊緣型環(huán)流形式最多，其次為高空西北氣流型。處于副高外圍時(shí)溫度高、天氣系統(tǒng)不穩(wěn)定有利于對流性天氣的發(fā)生發(fā)展。在槽后西北氣流里不斷有冷空氣下滑，而且風(fēng)速垂直切變較強(qiáng)，可促使低層暖濕空氣的不穩(wěn)定能量的釋放。

4 物理量場變化

4.1 大冰雹

在分析的15個(gè)大冰雹個(gè)例中：

LI指數(shù)大于0的個(gè)例有12個(gè)，其余3個(gè)小于0。LI指數(shù)大于0的12個(gè)個(gè)例中，1.35～7.08之間的有9個(gè)，其余3個(gè)在0.08～0.3之間。說明LI正值越大越有利于大冰雹天氣發(fā)生。LI指數(shù)小于0的個(gè)例，其值在-1.62～-0.26之間。

CAPE值等于0的個(gè)例有3個(gè)，其余12個(gè)CAPE值在4.3～1501.8之間，CAPE大于30的有10個(gè)，CAPE大于100的有6個(gè)。

不穩(wěn)定能量區(qū)域：呈現(xiàn)細(xì)長型；從底層至200hPa以上均會出現(xiàn)不穩(wěn)定能量區(qū)域。不穩(wěn)定能量區(qū)域越大，越有利于大冰雹天氣的發(fā)生。

CIN值等于0的個(gè)例有3個(gè)，其余12個(gè)CIN值在6.3～350.5之間，CIN大于30的有10個(gè)，CIN大于100的有6個(gè)。

CAPE和CIN會同時(shí)為零，同時(shí)增大。

0℃高度：由于探空觀測記錄儀的原因，8個(gè)個(gè)例的0℃層高度沒有探測到℃高度具體數(shù)值，根據(jù)探空圖給出的6km、9km的高度，可以估測出大致高度，發(fā)現(xiàn)其中只有2個(gè)個(gè)例的0℃層高度大于6km，其余13個(gè)個(gè)例均小于6km。

-20℃高度：根據(jù)記錄，有2個(gè)個(gè)例的高度為7964m、7989m，1個(gè)個(gè)例9446m，其余均在8～9km之間。

-30℃高度：根據(jù)探空觀測記錄，15個(gè)個(gè)例-30℃高度均在96000米以上。

假相當(dāng)位溫：根據(jù)探空記錄所探測到的最低層至500hPa假相當(dāng)位溫變化，只有2個(gè)個(gè)例的數(shù)值低于70℃，其余均高于70℃。

對流凝結(jié)高度：有4個(gè)個(gè)例的對流凝結(jié)高度低于600hPa，其余地區(qū)均高于600hPa，最高可達(dá)到454hPa，說明即使對流云云底高度很高時(shí)，仍然會有大冰雹天氣的發(fā)生。500 hPa以下有利于大冰雹天氣的發(fā)生發(fā)展。

4.2 冰雹

在分析的38個(gè)大冰雹個(gè)例中：

LI指數(shù)大于0的個(gè)例有23個(gè)，其余15個(gè)小于零。LI指數(shù)大于0的23個(gè)個(gè)例中大于1的有16個(gè)，其余7個(gè)小于1。LI指數(shù)小于0的個(gè)例中，小于-1的個(gè)例有5個(gè)，其余10個(gè)大于-1。說明LI大于0時(shí)，仍然較利于冰雹天氣的發(fā)生，小于0時(shí)，為強(qiáng)對流天氣提供了潛在不穩(wěn)定。

CAPE值等于0的個(gè)例有5個(gè)，其余33個(gè)CAPE值在3.7～2482之間，CAPE大于30的有10個(gè)，CAPE大于100的有6個(gè)。

CIN值等于0的個(gè)例有5個(gè)，其余33個(gè)CIN值在3.3～330.7之間，CIN大于30的有29個(gè)，CIN大于100的有9個(gè)。

CAPE和CIN會同時(shí)為零，同時(shí)增大。

0℃高度：由于探空觀測記錄儀的原因，0℃層高度沒有探測到℃高度具體數(shù)值，根據(jù)探空圖給出的6km、9km的高度，可以估測出大致高度，發(fā)現(xiàn)其中只有10個(gè)個(gè)例的0℃層高度高于6km，其余28個(gè)個(gè)例均小于6km。

-20℃高度：根據(jù)記錄，11個(gè)個(gè)例的高度大于9km，20個(gè)在8～9km，7個(gè)在7～8km。說明-20℃高度在8～9km之間最有利于冰雹的形成。

-30℃高度：根據(jù)探空觀測記錄，35個(gè)個(gè)例-30℃高度均在90000m以上，僅有2個(gè)在8～9km之間。

500hPa假相當(dāng)位溫：根據(jù)探空記錄所探測到的500hPa假相當(dāng)位溫變化，14個(gè)個(gè)例的數(shù)值低于70℃，其余24個(gè)均高于70℃，最高可達(dá)91.21℃。說明假相當(dāng)位溫高于70℃時(shí)，更有利于冰雹天氣的發(fā)生。

對流凝結(jié)高度(CCL)：有2個(gè)個(gè)例的對流凝結(jié)高度高于400hPa，13個(gè)個(gè)例的凝結(jié)高度在400～500 hPa之間，23個(gè)個(gè)例的凝結(jié)高度在500～600 hPa之間。說明500～600 hPa之間最有利于冰雹天氣發(fā)生，但是即使對流云云底高度很高時(shí)，仍然會有大冰雹天氣的發(fā)生。

5 預(yù)報(bào)指標(biāo)

根據(jù)上述探空資料分析，總結(jié)出大冰雹和小冰雹預(yù)報(bào)指標(biāo)，在預(yù)報(bào)過程中滿足以下指標(biāo)越多越有利于冰雹天氣的發(fā)生。

表3 冰雹預(yù)報(bào)指標(biāo)

6 雹災(zāi)等級劃分

為使指標(biāo)既能客觀反映青南地區(qū)的實(shí)際狀況，又具有可操作性，在制定指標(biāo)時(shí)，盡量采用臺站觀測記錄，結(jié)合歷史雹災(zāi)制定致災(zāi)指標(biāo)，根據(jù)降雹過程中，冰雹直徑和持續(xù)時(shí)間劃分成3個(gè)等級(表4)。

表4 青南地區(qū)冰雹致災(zāi)等級

根據(jù)冰雹出現(xiàn)總次數(shù)和大冰雹出現(xiàn)次數(shù)，將青南地區(qū)冰雹危險(xiǎn)性大致劃分為3個(gè)等級區(qū)域：

重災(zāi)區(qū)：久治、雜多、班瑪、囊謙、曲麻萊、五道梁、沱沱河、甘德地區(qū)；

中災(zāi)區(qū)：清水河、瑪沁、瑪多、治多、河南、興海、玉樹、達(dá)日地區(qū)；

輕災(zāi)區(qū)：同德、貴南、澤庫地區(qū)。