定西市南部冰雹天氣成因分析及對策

李彥臻

（定西市氣象局，甘肅 定西 743000）

定西市南部的岷縣、漳縣地區(qū)是冰雹災(zāi)害的高發(fā)地區(qū)，由于這些地區(qū)地處青藏高原的東部邊坡，是甘南高原、黃土高原和隴南山地的過渡地帶，海拔2 000～3 300 m，地形復(fù)雜。年平均氣溫6～3℃，年平均降水量450～590 mm，氣候?qū)俑吆帩耦愋?，是一個相對多冰雹天氣的地區(qū)。

1 冰雹的結(jié)構(gòu)及形成原因

冰雹是強烈發(fā)展的積雨云（常稱Cb云）降下來的小冰球或冰塊。就中小尺度系統(tǒng)來說屬于颮線系統(tǒng)的一種嚴(yán)重天氣現(xiàn)象[1]。冰雹的直徑一般在5～50 mm范圍內(nèi)，大的可到幾厘米，特別大的有30 cm以上。氣象觀測上常把雹粒直徑≤10 mm的定為小冰雹；直徑大于10 mm的定為大冰雹，出現(xiàn)冰雹天氣時常伴有大風(fēng)、強降雨甚至龍卷風(fēng)等非常嚴(yán)重的災(zāi)害天氣現(xiàn)象。

冰雹形成受環(huán)境溫度、濕度和上升下沉氣流的不同影響，形狀千差萬別，但總體可歸納為圓錐形、圓球形、橢圓形和不規(guī)則形4種。其內(nèi)部結(jié)構(gòu):完全透明和完全不透明，這2種情況沒有層次結(jié)構(gòu)；外層透明，中間不透明結(jié)構(gòu)為2層；多層次結(jié)構(gòu)（透明層和不透明層相間）；不規(guī)則形，多為片狀、條狀，為不透明。

冰雹切片為透明、不透明層相間組成。一般4～5層，最多的有20層以上。有關(guān)專家從這一現(xiàn)象推斷，冰雹是在強對流云中多次上升、下降運動中增長形成的。當(dāng)雹云中的上升氣流將冰雹托浮上升，當(dāng)溫度降低到0℃以下時，使其表面融化了的水凍結(jié)，同時云中水汽會在冰雹上凝華，使雹粒個體增大，由于過程時間極短，其中的空氣來不及溢散被凍在里面，故為白色不透明層。當(dāng)小冰雹運行到下沉氣流區(qū)，重力作用下，冰雹下降到溫度偏高區(qū)域時（0℃以上），冰雹表面消融成水，若遇上升氣流會重復(fù)上述過程，這時凍成的冰層為透明冰層。冰雹的多層次結(jié)構(gòu)說明一顆大冰雹是在雹云中多次上升下降運動過程中增長形成的。

2 冰雹云的形成機制

2.1 上升氣流

要有強大的上升氣流，雹云中上升氣流都是10 m/s以上甚至有的達(dá)到30～40 m/s。

2.2 豐富的含水量

在雹云中上部有一個厚度為1.5～2 km的高含水量累積區(qū)，含水量達(dá)到10～20 g/m3，累積區(qū)存在于負(fù)溫區(qū)，溫度為-20～-27℃。

2.3 適當(dāng)數(shù)量的雹胚

云中過冷卻水滴（就是水在0℃以下，但沒有成冰）凍結(jié)形成雹胚在豐富含水量累積區(qū)迅速長大，如果胚胎數(shù)量太多會相互爭奪云中水分，都長不大，則形不成大冰雹，因為云中含水量是有限的。

2.4 較低的溫度

0℃以下溫度環(huán)境才會使冰雹形成增長，在500 hPa高度層必須有較強冷空氣維持，并有≥20 m/s的急流存在是保證雹云中強對流的動力機制之一。

2.5 低空暖濕氣流

700 hPa（約3 000 m）的低空還要有暖濕氣流的輻合，為雹云維持提供更多的水汽和能量供應(yīng)。

3 雹云過境時地面氣象要素的變化

3.1 地面氣流場的變化

單站觀測資料表明:雹云經(jīng)過測站時，風(fēng)向風(fēng)速發(fā)生顯著改變，之前多吹東南或偏南風(fēng)，之后轉(zhuǎn)為西北風(fēng)和偏北風(fēng)，風(fēng)速瞬間增大，由＜4 m/s幾分鐘到十幾分鐘降雹后風(fēng)速甚至達(dá)到20 m/s以上的大風(fēng)，狂風(fēng)大作。這是因為冷空氣下沉形成雷暴高壓，使氣壓梯度增大引起陣性大風(fēng)。

3.2 地面氣象要素的變化

溫度、濕度、氣壓的變化。氣溫急劇下降，相對濕度和氣壓都猛烈上升，降雨強度突然增大，低空氣流輻合也是降雹的原因。另外，冰雹云形成前閃電頻數(shù)明顯增加也是形成較強冰雹的重要因子之一。降雹時往往形成雷暴高壓大風(fēng)，其原因一是高空氣流在對流作用下動量下傳；二是雹云中中層有干而冷的空氣從云后流入，冷空氣在重力和雨滴等降水物拖帶作用下形成一股強烈的下沉氣流，到達(dá)地面短時堆積就形成所謂的雷暴高壓，使地面水平氣壓梯度加大，從而引起陣性大風(fēng)，只有該系統(tǒng)過后才轉(zhuǎn)成當(dāng)?shù)厥⑿酗L(fēng)向，風(fēng)速也減小。

3.3 雹云中的氣流

雹云中上升氣流和下沉氣流的存在是形成冰雹的重要因素之一。云中垂直氣流的大小與雹云的發(fā)展有著密切的關(guān)系，強雹云中上升氣流垂直速度≥12 m/s，最大達(dá)28 m/s；下沉氣流多出現(xiàn)在云層中下部，平均下降速度為8.8 m/s。有組織的上升氣流從雹云移行方向的前方右側(cè)底部進(jìn)入云中，通過主體從云頂部移行前方離開雹云。下沉氣流從云后部云層中部進(jìn)入云體，又從云底部離開，這是云中各種水成物有組織的沉降區(qū)。從流場配合看，雹云底層水平風(fēng)場是向云中輻合的，云頂上空氣流是輔散的。

3.4 高空急流對雹云的作用

降雹日當(dāng)天高空急流區(qū)厚度6～8 km，均為西北氣流，風(fēng)速為20～40 m/s；急流強弱與成雹大小及雹災(zāi)的嚴(yán)重程度有很大關(guān)系。急流越強，雹云發(fā)展也越強烈，所以高空急流的存在是冰雹云發(fā)展能量的重要來源之一，其為對流發(fā)展成強雷暴系統(tǒng)并為云柱不斷更新提供了有利機制。

3.5 高空冷平流對雹云的作用

雹云形成與500 hPa高空冷溫度區(qū)或冷中心移向低層暖溫區(qū)，形成上冷下暖的大氣不穩(wěn)定層結(jié)關(guān)系極為密切。高低空溫度或總能量的差值越大，雹云形成的可能性越大。雹云云頂溫度在-43℃左右，云低溫度一般為6℃，云頂高8.8 km。

4 冰雹天氣的預(yù)報及應(yīng)對措施

4.1 高空天氣形勢

定西市冰雹天氣形勢500 hPa高空主要表現(xiàn)為西高東低的形勢。新疆西部到青藏高原為暖脊，105°E附近為大槽區(qū)，并且溫度槽落后于高度槽，冷平流強；在內(nèi)蒙古黃河河套地區(qū)及以北有低渦維持，本地及上游為西北氣流，新疆東部有小槽下滑，冷平流強度很大。

4.2 溫度垂直變化指標(biāo)

把岷縣站作為指標(biāo)站，14時氣溫與蘭州500 hPa氣溫差值＞29℃降雹的可能性達(dá)50%，該差值大說明高空溫度低而低層大氣增溫明顯，這樣會加大大氣層結(jié)的不穩(wěn)定性，有利于對流發(fā)展。另外，中、高空低溫狀態(tài)有利于云中過冷卻水滴的存在和積聚，從而促進(jìn)雹胚長成大的冰雹。

4.3 高空急流的作用

高空急流軸的存在就像抽氣機的原理，為大氣垂直上升氣流持續(xù)創(chuàng)造了條件。因此，當(dāng)觀測資料、反映出有以上現(xiàn)象時，就有冰雹天氣發(fā)生的可能性。

冰雹天氣呈現(xiàn)出跳躍式發(fā)生，在實際預(yù)報工作中難度很大，尤其是落點和具體發(fā)生的時間難以準(zhǔn)確預(yù)報。因此，必須充分運用氣象衛(wèi)星和高性能測雨雷達(dá)等高科技裝備，對每次對流天氣過程都要認(rèn)真作實時跟蹤監(jiān)測服務(wù)，及時發(fā)布重要天氣的短時訂正預(yù)報、預(yù)警。在人工防雹工作中還要繼續(xù)加強對炮點工作人員雹云識別理論知識的培訓(xùn)，以指導(dǎo)防雹作業(yè)工作，提高防雹工作效率和效果。