貴州地區(qū)冰雹雷達(dá)回波特征及預(yù)報(bào)應(yīng)用探討

（民航貴州空管分局氣象臺(tái)，貴州 貴陽 550012）

冰雹是一種極端天氣，形成于積雨云中。貴州處于中低緯度地帶，由于受地理地形環(huán)境因素影響，境內(nèi)常發(fā)生冰雹現(xiàn)象，來勢較為猛烈，大量損害了地區(qū)農(nóng)作物，給地區(qū)人民的經(jīng)濟(jì)財(cái)產(chǎn)、人身安全造成了一定程度影響。天氣雷達(dá)為有效檢測雷達(dá)天氣、研究及其預(yù)報(bào)提供了強(qiáng)有力的支撐。

1 根據(jù)降冰雹的時(shí)空分布安排探測時(shí)次

由貴州冰雹天氣的分布情況得出，每年春季，即3—5月之間，出現(xiàn)冰雹天氣的時(shí)間至少為5 d 以上，出現(xiàn)冰雹天氣的天數(shù)內(nèi)，每天大部分時(shí)間都在下冰雹，每小時(shí)內(nèi)降雹站次達(dá)到15 個(gè)以上，16：00—21：00 這個(gè)時(shí)間段，高達(dá)25個(gè)以上。因此，每年3—5 月之間，有關(guān)部門應(yīng)安排雷達(dá)來監(jiān)測冰雹天氣，以便提前采取防范措施。

2 雷達(dá)的加密觀測

通過有關(guān)數(shù)據(jù)，并結(jié)合有關(guān)降雹案例，分析了貴州境內(nèi)天氣系統(tǒng)、探空資料及有關(guān)物理量，總結(jié)出以下情況雷達(dá)應(yīng)該進(jìn)行加密觀測。

2.1 降雹天氣系統(tǒng)

當(dāng)出現(xiàn)以下天氣系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)當(dāng)結(jié)合有關(guān)資料進(jìn)行雷達(dá)加密監(jiān)測：高原槽、渦切變線、北方大槽、南支槽；渦切變、切變線及北方高壓、高壓后部偏南氣流；當(dāng)?shù)孛娉霈F(xiàn)冷峰、靜止峰、高壓后部偏向南氣流。

2.2 貴陽探空資料

800 hPa 位勢高度為145 位勢什米左右；450 MPa 位勢高度為540 位勢什米左右；800 hPa 位勢高度上的比濕3—5月分別大于5.9 g/kg、8.9 g/kg、11.5 g/kg；550 hPa 的溫度為0 ℃；650～350 MPa 之間的溫度大于25 ℃。當(dāng)貴陽探空資料符合上述情況時(shí)，應(yīng)當(dāng)進(jìn)行雷達(dá)加密監(jiān)測。

2.3 最小的穩(wěn)定指數(shù)值、靜力總溫度

宜賓、武漢、昆明、重慶、南寧、貴陽、畢節(jié)、成都等7 個(gè)站的潛在穩(wěn)定指數(shù)的平均值在3—5 月間的數(shù)值分別接近于12.3、6.2、3.2，且在這幾個(gè)站中，最小的穩(wěn)定指數(shù)值分別在1.2、-2.1、-2.4 數(shù)值附近，貴陽的潛在穩(wěn)定指數(shù)分別為16.1、2.5、3.1。

450 MPa 和800 MPa 等壓面上的相當(dāng)位溫在3—5 月間的數(shù)值分別在-5.6、-6.5、-10.2 數(shù)值附近，在貴州14：00 的區(qū)域天氣分布圖上，3—5 月間的靜力總溫度分別為55 ℃、67.5 ℃、79.5 ℃。當(dāng)出現(xiàn)以上兩種物理量數(shù)據(jù)時(shí)，應(yīng)當(dāng)進(jìn)行雷達(dá)加密監(jiān)測。

2.4 衛(wèi)星云圖資料

當(dāng)出現(xiàn)以下情況時(shí)，應(yīng)當(dāng)進(jìn)行雷達(dá)加密監(jiān)測，并且應(yīng)當(dāng)注意冷峰末端及降水云上的V 形缺口部位：如果發(fā)現(xiàn)云圖在北緯22°～32°以及東經(jīng)90°～120°出現(xiàn)流云團(tuán)；或者在東經(jīng)120°處，低渦向東移動(dòng)，低槽渦后存在冷流南下的趨勢時(shí)，應(yīng)當(dāng)進(jìn)行雷達(dá)加密監(jiān)測。

3 根據(jù)回波參數(shù)追蹤觀測

當(dāng)雷達(dá)監(jiān)測到的回波參數(shù)值高于觀測資料總結(jié)出的降雹天氣回波參數(shù)平均水平時(shí)，即監(jiān)測到3—5 月間的回波強(qiáng)度數(shù)值分別大于40.2 dBz、45 dBz、46 dBz；或者強(qiáng)波頂高超過9.2 km、11.2 km、13.8 km，且在經(jīng)過衰減后，衰減值下降20 分貝后，頂高下降分別小于1.8 km、2.2 km、3.1 km；或回波移動(dòng)速度大于35 km/h 時(shí)，都應(yīng)當(dāng)采用雷達(dá)加密監(jiān)測。

4 回波形態(tài)特征的監(jiān)測，對流回波的合并

4.1 降雹回波的形態(tài)特征

通過PPI 可看出，貴州降雹回波形態(tài)主要有塊狀、呈塊帶狀、帶狀三種基本形態(tài)。一般來說，塊狀的回波強(qiáng)度差距較大，帶狀的寬度介于12～55 km 間，從CRT 上可看見一個(gè)或者多個(gè)強(qiáng)中心。呈塊帶狀和帶狀的回波通常由強(qiáng)度不同的回波快以及單體的回波組成，帶狀長度為80～220 km，帶狀寬度為30～70 km，從雷達(dá)氣象上的分類來看，帶狀波可以分為向南移動(dòng)形狀以及向東移動(dòng)形狀。南移動(dòng)型回波按照排列方式的不同，可以分為東西排列以及西北東南向排列，帶狀常伴隨傳播方式前進(jìn)，降雹基本上都基于主體回波，地面降雹呈間歇形式。

有時(shí)候單體回波會(huì)向東北方向移動(dòng)，在進(jìn)行雷達(dá)加密監(jiān)測時(shí)，應(yīng)當(dāng)使用規(guī)定的移動(dòng)來表示回波的移動(dòng)方向，還應(yīng)當(dāng)注意回波的變化情況。向東移動(dòng)的回波通常呈南北形勢或者在西南東北方向進(jìn)行排列，降雹發(fā)生時(shí)往往存在于較大且穩(wěn)定的單體波上，隨著降雹進(jìn)行到一定程度時(shí)，降雹強(qiáng)度會(huì)逐漸減弱，由于緊接著系統(tǒng)進(jìn)行傳播，致使降雹又發(fā)生在下一個(gè)單體波上，這樣循環(huán)依次傳播下去，在進(jìn)行降雹雷達(dá)監(jiān)測時(shí)，應(yīng)當(dāng)注意成熟而強(qiáng)大的單體傳播情況。

對于發(fā)生在冷氣團(tuán)下的降雹，一般呈現(xiàn)此起彼落的生消狀態(tài)，分布情況較為混亂，當(dāng)存在熱力條件時(shí)，降雹的移動(dòng)方向受中下層環(huán)境風(fēng)向的影響，降雹最強(qiáng)強(qiáng)度多發(fā)生于回波群中，并發(fā)生于幅度較大的回波單體上。貴州境內(nèi)監(jiān)測到的降雹回波形狀甚至還有人字形狀、鉤形狀、弧形缺口狀等形態(tài)。從RHI 上來看，貴州境內(nèi)監(jiān)測到的降雹形狀呈柱狀、紡錘狀，在一些比較強(qiáng)的雹云之間，還能觀察到比較典型的回波墻、假象的回波以及無回波等形態(tài)。

4.2 帶狀回波波動(dòng)及對流回波的合并

貴州降雹的一種重要形式是回波的波動(dòng)，相對流動(dòng)的回波形成合并，進(jìn)行融合、交叉。回波的合成通常由兩塊積云作用而成；或者是經(jīng)過濃積云合并成積雨云后，由積雨云進(jìn)一步形成雹云；甚至還有的積雨云與雹云進(jìn)行合并，促使雹云迅速形成。貴州地理形勢的多樣性，促使回波移動(dòng)的方向以及移動(dòng)的速度發(fā)生變化，進(jìn)一步使回波合并的機(jī)會(huì)加多。

另一方面，貴州時(shí)常會(huì)出現(xiàn)熱低壓空氣的現(xiàn)象，由于一定空間內(nèi)的氣壓發(fā)生變化，促使積云向低壓區(qū)域移動(dòng)，這樣的情況也有利于回波的合并。根據(jù)雷達(dá)監(jiān)測到的情況來看，當(dāng)回波之間出現(xiàn)輻射現(xiàn)象時(shí)，即回波之間的移動(dòng)方向和移動(dòng)速度發(fā)生變化時(shí)，將有利于回波的形成，經(jīng)過合并后，回波的強(qiáng)度以及高度也隨之增加，在合并過程中，長期回波會(huì)立刻增長形成雹云母體，所以，在進(jìn)行雷達(dá)監(jiān)測時(shí)，應(yīng)當(dāng)格外注意回波的合并情況。

5 冰雹落點(diǎn)的預(yù)報(bào)探測

5.1 根據(jù)回波的移動(dòng)引導(dǎo)氣流外推

對于單塊回波的預(yù)測，一般可以增加觀測范圍，依據(jù)回波的移動(dòng)方向、移動(dòng)速度直接向外推，在高空風(fēng)力較大的情況下，單塊回波與450 MPa 高度上的低壓槽等高線的方向一樣，因此可以此來進(jìn)行單塊回波的外推預(yù)報(bào)。

對于呈塊帶狀及帶狀回波的推測，可在監(jiān)測到回波帶的第一小時(shí)時(shí)，采用雷達(dá)監(jiān)測其移動(dòng)變化情況；監(jiān)測到帶狀回波一小時(shí)后，測定其的移動(dòng)速度以及移動(dòng)的方向，并根據(jù)移動(dòng)速度來推測大概移動(dòng)的距離；往后根據(jù)每小時(shí)的觀測情況再測出總的平均速度，最終根據(jù)總平均速度進(jìn)行外推。

5.2 將強(qiáng)降壓區(qū)和高能區(qū)作為冰雹的落點(diǎn)

5.2.1 資料收集

挑選了貴陽附近畢節(jié)地區(qū)的資料進(jìn)行了探索，采集了該地區(qū)的有效雷達(dá)回波圖片，選取具有代表性的個(gè)例進(jìn)行了分析，收集了發(fā)生降雹前后數(shù)小時(shí)的數(shù)據(jù)變化情況，這些數(shù)據(jù)來源于畢節(jié)的各個(gè)縣以及附近的息烽、凱里、安順、黔南州等氣象臺(tái)，數(shù)據(jù)包含氣壓、氣溫、水汽壓等方面的內(nèi)容。并進(jìn)行了修正，計(jì)算出了每個(gè)氣象站每小時(shí)的4 h 變壓以及地面靜力總溫度。

5.2.2 數(shù)據(jù)合成分析

對畢節(jié)地區(qū)降雹前0～4 h 間的5 個(gè)時(shí)次進(jìn)行了分析，計(jì)算出了平均的3 h 變壓以及地面靜力總溫度。在發(fā)生降雹之前，畢節(jié)地區(qū)處于強(qiáng)降壓區(qū)和高能區(qū)，說明畢節(jié)地區(qū)可成為落點(diǎn)預(yù)報(bào)區(qū)；在降雹3 h 前，高能軸線由息烽地區(qū)過渡到畢節(jié)地區(qū)；降雹前，東部變壓線和等能線較為密集，說明雹云主要由東向西影響畢節(jié)地區(qū)；地形的阻擋作用較為明顯，正變壓區(qū)和低能區(qū)主要進(jìn)入地勢較為低的凱里、安順，從而避開了地勢較為高的黔南州。

5.2.3 預(yù)報(bào)著眼點(diǎn)

將強(qiáng)壓區(qū)和高能區(qū)作為降雹的落腳點(diǎn)，依據(jù)回波強(qiáng)顯示的位置，得出以下結(jié)論：降雹前高能區(qū)以及強(qiáng)降壓區(qū)只發(fā)生在威寧及大方一帶以東，雷達(dá)顯示的中心位置處于畢節(jié)以東，說明冰雹將會(huì)在畢節(jié)以東地區(qū)發(fā)生，屬于這一類型的約占30%；降雹發(fā)生前，高能區(qū)持續(xù)穩(wěn)定出現(xiàn)在興義以南，回波強(qiáng)中心多位于綏陽以南，說明冰雹主要降落在興義、綏陽以南一帶，屬于這一類型的約占40%；降雹前高能區(qū)以及強(qiáng)降壓持續(xù)穩(wěn)定在凱里、安順一帶以東，雷達(dá)回波大部分從織金以東向畢節(jié)地區(qū)移動(dòng)，則表明這三個(gè)地區(qū)都會(huì)發(fā)生降雹天氣，屬于這一類型的約占30%，其余10%屬于不明顯情況。

6 結(jié)論

總的來說，基于貴州現(xiàn)有監(jiān)測設(shè)備及監(jiān)測技術(shù)，為充分發(fā)揮雷達(dá)的作用，查找了貴州雷達(dá)氣候統(tǒng)計(jì)的有關(guān)資料，建立了關(guān)于雷達(dá)天氣資料的管理系統(tǒng)，結(jié)合省內(nèi)工作人員的監(jiān)測經(jīng)驗(yàn)，初步得出了貴州冰雹天氣的雷達(dá)監(jiān)測方法及預(yù)報(bào)方法。