塔里木盆地西緣兩次致災(zāi)冰雹環(huán)境場(chǎng)和雷達(dá)特征對(duì)比分析

希熱娜依·鐵里瓦爾地，胡素琴*，瑪依熱·艾海提，毛子卿，尼加提江·買買提吐爾遜

（1.喀什地區(qū)氣象局，新疆 喀什 844000；2.塔什庫(kù)爾干縣氣象局，新疆 塔什庫(kù)爾干 845250）

冰雹作為由強(qiáng)風(fēng)暴系統(tǒng)產(chǎn)生的強(qiáng)對(duì)流天氣，具有來勢(shì)兇猛、發(fā)展速度快、持續(xù)時(shí)間短、破壞力強(qiáng)等特點(diǎn)[1]，雖然是一種局部災(zāi)害性天氣，但往往災(zāi)害較為嚴(yán)重。周嵬[2]、劉德祥等[3]對(duì)我國(guó)西北地區(qū)冰雹氣候特征進(jìn)行分析，給出了西北地區(qū)冰雹的時(shí)空分布特征，并得出西北地區(qū)冰雹呈現(xiàn)出明顯的局地性，這與當(dāng)?shù)靥厥獾牡匦魏秃０蚊芮邢噙B。張桂蓮等[4]提出中高層干冷侵入是大氣不穩(wěn)定性的重要條件，它與低層暖濕氣流疊加觸發(fā)對(duì)流。陳關(guān)清、陳軍等[5-8]對(duì)冰雹過程進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)強(qiáng)天氣前對(duì)流指數(shù)明顯增大，0 ℃層和-20 ℃層高度適宜，深層風(fēng)切變加強(qiáng)；雷達(dá)徑向速度圖上有逆風(fēng)區(qū)出現(xiàn)并伴有VIL值躍增。新疆不少學(xué)者也對(duì)南疆的冰雹天氣進(jìn)行過大量的研究。黃艷等[9-10]對(duì)喀什地區(qū)冰雹的氣候特征進(jìn)行分析，得出冰雹多出現(xiàn)在綠洲、戈壁交界處，冰雹出現(xiàn)概率由南向北依次遞增，伽師、英吉沙、岳普湖是春夏季冰雹頻發(fā)區(qū)，5—7 月為降雹多發(fā)季節(jié)，其中6月最多，秋冬季極少出現(xiàn)，總結(jié)了冰雹的3 類主要天氣分型，給出強(qiáng)冰雹對(duì)流參數(shù)指標(biāo)。對(duì)比分析兩次強(qiáng)冰雹，指出強(qiáng)的垂直風(fēng)切變、高懸的強(qiáng)回波、中氣旋等特征可以作為判斷強(qiáng)冰雹的參數(shù)。張?jiān)苹莸萚11]分析喀什地區(qū)兩次中亞低渦背景下產(chǎn)生的冰雹過程的環(huán)流背景、中尺度和物理?xiàng)l件，找出兩次冰雹環(huán)境場(chǎng)的異同點(diǎn)，為冰雹落區(qū)潛勢(shì)預(yù)報(bào)提供了參考依據(jù)。

上述研究主要側(cè)重于南疆西部強(qiáng)冰雹的雷達(dá)回波特征和環(huán)境條件分析，而對(duì)中等強(qiáng)度冰雹和小冰雹的形成機(jī)理、中小尺度特征的研究較少。據(jù)歷年災(zāi)情直報(bào)系統(tǒng)統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，南疆西部大部分的中等強(qiáng)度冰雹，雖然直徑小，但持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)的情況下也能造成重大災(zāi)害。故開展這方面的研究，對(duì)于提高冰雹短臨預(yù)報(bào)提前率，從而有效減小冰雹災(zāi)害有一定的幫助。2018 年春末和盛夏喀什地區(qū)出現(xiàn)2 次冰雹天氣，與以往強(qiáng)冰雹過程相比，這兩次冰雹過程中低層風(fēng)切變及雷達(dá)特征各項(xiàng)指標(biāo)較強(qiáng)冰雹明顯偏弱，冰雹直徑均≤2 cm，屬中等強(qiáng)度冰雹，但由于冰雹持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，且正處農(nóng)事關(guān)鍵期，給當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)、林果業(yè)帶來了嚴(yán)重?fù)p失。本文通過對(duì)這兩次冰雹天氣進(jìn)行綜合對(duì)比分析，找出喀什地區(qū)春夏季冰雹產(chǎn)生的環(huán)境場(chǎng)及雷達(dá)特征的異同點(diǎn)，凝煉出預(yù)報(bào)指標(biāo)，以期為今后同類冰雹天氣的短臨預(yù)報(bào)提供參考。

1 資料和方法

選取南疆西部喀什地區(qū)2018 年5 月19 日和7月29 日兩次冰雹天氣過程，利用常規(guī)氣象觀測(cè)資料、NCEP（1°×1°）再分析資料及雷達(dá)資料，從環(huán)流形勢(shì)、中尺度環(huán)境場(chǎng)、物理?xiàng)l件和雷達(dá)特征等方面進(jìn)行對(duì)比分析。

2 冰雹實(shí)況對(duì)比

2018 年5 月19 日（簡(jiǎn)稱“5·19”過程）18 時(shí)—20 日08 時(shí)（北京時(shí)，下同），喀什地區(qū)大部出現(xiàn)降雨，部分地區(qū)伴有雷電、短時(shí)強(qiáng)降水、冰雹等強(qiáng)對(duì)流天氣，有4 站出現(xiàn)暴雨，25 站出現(xiàn)大雨。19：48—20：13 岳普湖東南部出現(xiàn)冰雹，最大直徑15 mm。這次強(qiáng)對(duì)流天氣發(fā)生在春季農(nóng)事關(guān)鍵期，導(dǎo)致當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)、林果業(yè)受到嚴(yán)重災(zāi)害，直接經(jīng)濟(jì)損失406.76萬(wàn)元。

2018 年7 月29 日（簡(jiǎn)稱“7·29”過程）17 時(shí)—30日08 時(shí)，南疆西部出現(xiàn)了強(qiáng)對(duì)流天氣。阿圖什市和伽師縣多個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)先后遭受冰雹暴雨襲擊，共有12 站出現(xiàn)暴雨，22 站出現(xiàn)大雨。冰雹出現(xiàn)時(shí)段在19：05—19：57，最大冰雹直徑20 mm，積雹厚度近6～10 cm，這次冰雹天氣受災(zāi)嚴(yán)重，造成農(nóng)牧業(yè)、林果業(yè)直接經(jīng)濟(jì)損失2 682 萬(wàn)元。

兩次冰雹過程前期都有明顯降水，冰雹均在降水過程中出現(xiàn)，并伴有雷暴大風(fēng)、短時(shí)強(qiáng)降水等強(qiáng)對(duì)流天氣。“7·29”過程的降雨強(qiáng)度明顯強(qiáng)于“5·19”過程；“7·29”過程冰雹持續(xù)時(shí)間、強(qiáng)度、冰雹最大直徑、雹災(zāi)范圍、經(jīng)濟(jì)損失均強(qiáng)于“5·19”過程，且冰雹落區(qū)偏北。

3 冰雹天氣環(huán)境場(chǎng)分析

3.1 環(huán)流形勢(shì)對(duì)比

“5·19”過程，冰雹發(fā)生前，500 hPa 中高緯度以“兩脊一槽”經(jīng)向環(huán)流為主，烏拉爾山脊向東北發(fā)展，脊前西西伯利亞低槽受低渦后部偏北氣流南下補(bǔ)充影響分段成南北兩支，北支在東疆穩(wěn)定維持，南支西退南壓與中亞槽合并成低渦，形成有利于南疆西部大降水的“東西夾攻”環(huán)流形勢(shì)，低渦前的西南氣流與烏拉爾山南下的冷空氣在塔什庫(kù)爾干附近匯合，逐漸東移進(jìn)入南疆西部，造成岳普湖的冰雹。

“7·29”過程，冰雹發(fā)生前，500 hPa 中高緯度為“ 一槽一脊”的環(huán)流形勢(shì)，烏拉爾山高壓脊向東北發(fā)展，西西伯利亞至貝加爾湖為寬廣的低槽區(qū)，中亞低渦前部已進(jìn)入南疆西部，喀什、克州處于槽前明顯的西南氣流中，伊朗副高發(fā)展強(qiáng)盛，588 線北伸至里咸海一帶；08—20 時(shí)中亞低渦減弱并快速向東北移過南疆西部上空，造成了阿圖什、伽師的冰雹。

3.2 中尺度環(huán)境對(duì)比

“5·19”過程，19 日08 時(shí)（圖1a），700～850 hPa受暖脊控制，500～850 hPa 溫度露點(diǎn)差＜7 ℃，說明中低層濕度條件較好，加上前期降水影響，南疆西部處于高濕環(huán)境。700 hPa 南疆西部上空有中尺度切變線。850 hPa 喀什至和田有風(fēng)向輻合，自盆地中部有明顯偏東氣流吹向喀什，最大風(fēng)速達(dá)12 m/s，有利于冷空氣東灌形成“冷池”。地面場(chǎng)上盆地受熱低壓控制，喀什偏北地區(qū)存在一條中尺度輻合線，岳普湖位于氣旋性輻合區(qū)內(nèi)。18—19 時(shí)喀什北部為一致的西北風(fēng)，東部為東風(fēng)，為水汽的集中輻合提供了有利條件。19 日午后至傍晚，500 hPa 西北氣流攜帶干冷空氣南下到低層暖濕氣流之上，增強(qiáng)了層結(jié)不穩(wěn)定，觸發(fā)了岳普湖的冰雹天氣。

“7·29”過程，29 日08 時(shí)（圖1b）700 hPa 喀什—和田、喀什—阿克蘇有中尺度切變線，500～850 hPa 溫度露點(diǎn)差＜5 ℃，中低層濕度大，水汽條件好，400 hPa 以上的溫度露點(diǎn)差＞20 ℃，大氣處于上干下濕的不穩(wěn)定狀態(tài)，有利于對(duì)流的發(fā)展。從冰雹發(fā)生前的18—19 時(shí)區(qū)域自動(dòng)站風(fēng)場(chǎng)上可以看到，巴楚—伽師的偏東風(fēng)與喀什—疏勒—英吉沙的西北風(fēng)在伽師一帶輻合切變，冰雹出現(xiàn)在風(fēng)場(chǎng)輻合區(qū)。

圖1 中尺度環(huán)境分析（a 為2018 年5 月19 日08 時(shí)；b為7 月29 日08 時(shí)；灰色陰影區(qū)為冰雹落區(qū)）

綜上，兩次冰雹過程都有切變線、輻合線等中尺度觸發(fā)系統(tǒng)，低層濕度條件好。冰雹發(fā)生在風(fēng)場(chǎng)輻合區(qū)內(nèi)。“5·19”冰雹在地面中尺度輻合線附近觸發(fā)、500 hPa 有干冷空氣侵入、850 hPa 有偏東急流輸送冷空氣，而“7·29”冰雹是在700 hPa 切變線附近觸發(fā)。

4 冰雹發(fā)生前物理?xiàng)l件分析

4.1 大氣穩(wěn)定度和水汽條件對(duì)比

T850-500表示對(duì)流層中低層環(huán)境溫度隨高度的垂直遞減率，差值越大，表示“上干冷、下暖濕”垂直配置越強(qiáng)，大氣層結(jié)越不穩(wěn)定，越有利于強(qiáng)對(duì)流的產(chǎn)生。兩次過程08 時(shí)T850-500均在28～30 ℃，14 時(shí)平原地區(qū)氣溫迅速上升，37°～40°N，75°～77°E 區(qū)域內(nèi)T850-500值達(dá)30～34 ℃（圖2），其中冰雹落區(qū)岳普湖和伽師T850-500分別高達(dá)34、32 ℃，大氣熱力不穩(wěn)定性加強(qiáng)?！?·19”過程T850-500更大，大氣層結(jié)更不穩(wěn)定，更有利于強(qiáng)對(duì)流發(fā)生。

圖2 850 hPa 與500 hPa 溫度差T850-50（0單位：℃）（▲為冰雹落區(qū)，a 為2018 年5 月19 日14 時(shí)，b 為7 月29 日14 時(shí)）

假相當(dāng)位溫θse的垂直分布能很好地反映大氣的對(duì)流不穩(wěn)定性。一般來說，大氣層中假相當(dāng)位溫隨高度降低，表明大氣層結(jié)不穩(wěn)定，有利于強(qiáng)對(duì)流發(fā)生；而水汽在垂直方向上的分布也是影響大氣層結(jié)穩(wěn)定度的一個(gè)重要因素。從兩次冰雹過程假相當(dāng)位溫θse和比濕q的垂直分布（圖3）可知，兩次過程14時(shí)南疆西部平原400 hPa 以下θse隨高度減小，850～600 hPa 存在較強(qiáng)的高能鋒區(qū)，θse850-500分別為8、10 ℃，700 ～850 hPa 比 濕 分 別 為6 ～8 g/kg 和10～12 g/kg，說明兩次過程近地層高能高濕，而中層500 hPa 附近有明顯的低能舌伸向南疆西部，比濕在2 g/kg 左右，說明中層為干冷空氣。午后隨著地面溫度的升高，低層高能鋒區(qū)抬高，同時(shí)中高層的干冷空氣往南擴(kuò)散，不穩(wěn)定能量和水汽在θse高能鋒區(qū)動(dòng)力強(qiáng)迫作用下向上輸送，為觸發(fā)冰雹天氣提供了較好的動(dòng)力、不穩(wěn)定和水汽條件。“7·29”過程在低層高能高濕、高能鋒區(qū)等變化上，比“5·19”過程偏強(qiáng)。

圖3 比濕q（實(shí)線，單位：g/kg）和假相當(dāng)位溫θs（e彩色陰影，單位：K）沿77°E 的垂直剖面（灰色陰影為地形，▲為冰雹落區(qū)，a 為5 月19 日14 時(shí)，b 為7 月29 日14 時(shí)）

分析兩次冰雹當(dāng)日08 時(shí)探空及14 時(shí)訂正探空對(duì)流參數(shù)（表1）得到，兩次過程08 和14 時(shí)的K指數(shù)、CAPE、SWEAT等均有明顯增大，SI指數(shù)明顯減小，而上述各項(xiàng)指數(shù)在14 時(shí)最強(qiáng)，表明午后南疆西部具有明顯的對(duì)流潛勢(shì)。對(duì)流指數(shù)在“7·29”過程明顯高于“5·19”過程，“7·29”過程午后對(duì)流潛勢(shì)更強(qiáng)?！?·19”過程中CAPE由08 時(shí)的0 J/kg突增到14 時(shí)的1 180 J/kg，“7·29”過程CAPE由08時(shí)的255.4 J/kg 突增到14 時(shí)的890 J/kg，冰雹發(fā)生前的14 時(shí)喀什上空有強(qiáng)的對(duì)流不穩(wěn)定能量。另外，兩次過程08 時(shí)低層均有明顯的逆溫層，即低層有不穩(wěn)定能量的累積，14 時(shí)后逆溫層破壞，不穩(wěn)定能量釋放，強(qiáng)對(duì)流天氣爆發(fā)?！?·19”過程和“7·29”過程冰雹發(fā)生前的14 時(shí)SWEAT指數(shù)分別為269.6 和340，意味著“7·29”過程發(fā)生冰雹的可能性更大。

表1 探空對(duì)流參數(shù)

比較對(duì)流指數(shù)發(fā)現(xiàn)，兩次冰雹前大氣均表現(xiàn)為“上干冷、下暖濕”的不穩(wěn)定層結(jié)，午后K指數(shù)、CAPE、SWEAT等強(qiáng)對(duì)流天氣參數(shù)均明顯增大，SI指數(shù)明顯減小。區(qū)別是兩次過程能量條件不同，“7·29”過程14 時(shí)訂正后的CAPE值比“5·19”過程小，但K指數(shù)、SI指數(shù)和強(qiáng)天氣指數(shù)SWEAT明顯強(qiáng)于“5·19”過程，因而產(chǎn)生的冰雹范圍和冰雹直徑更大。

4.2 特征層高度

0 ℃層和-20 ℃層高度是業(yè)務(wù)工作中識(shí)別冰雹云特征的主要參數(shù)，高度分別在600 和400 hPa 附近，且兩個(gè)特征層之間的厚度越小時(shí)，越有利于成雹[11]。

由表2 可知，“5·19”過程的0 ℃層高度為3 775 m，“7·29”過程為4 280 m，均在600 hPa 左右。兩次過程-20 ℃層高度分別為6 555、7 157 m，均在400 hPa 以下，這樣的高度使對(duì)流云可向更高處發(fā)展，使低層的水汽通過強(qiáng)烈的上升運(yùn)動(dòng)達(dá)到該高度，為冰雹生成提供了豐沛的水汽條件[12-18]。7 月底正值盛夏，受副熱帶高壓影響，“7·29”過程的0 ℃層和-20 ℃層高度均比“5·19”過程高，因此產(chǎn)生的冰雹直徑比“5·19”過程的大。雖然“5·19”過程0 ℃層和-20 ℃層高度較低，但兩個(gè)特征層之間的厚度較小，表示大氣層結(jié)不穩(wěn)定，仍有利于降雹[14]。兩次冰雹過程0 ℃層和-20 ℃層之間的厚度分別為2 780、2 886 m，均＜3 000 m，符合成雹條件。

表2 兩次冰雹過程當(dāng)日08 時(shí)0 ℃層和-20 ℃層高度 m

4.3 中低層風(fēng)切變

通過分析沿39°N 的0～6 km 的中低層風(fēng)切變隨時(shí)間的演變，發(fā)現(xiàn)“5·19”過程（圖4a）19 日02 時(shí)的冰雹發(fā)生地岳普湖上空垂直風(fēng)切變?yōu)? m/s，隨后持續(xù)增強(qiáng)，14—17 時(shí)達(dá)到最強(qiáng)，為13 m/s，是中等強(qiáng)度風(fēng)切變。由14 時(shí)風(fēng)向的垂直分布（圖5a）可知，低層700～850 hPa 有東北風(fēng)與偏西風(fēng)的風(fēng)向切變，風(fēng)向順轉(zhuǎn)，中層700～500 hPa 風(fēng)向隨高度逆轉(zhuǎn)，說明低層有暖平流、中層有冷平流，大氣處于上冷下暖的熱力不穩(wěn)定狀態(tài)。特殊層分析顯示700～850 hPa 有不穩(wěn)定層，因前期喀什地區(qū)出現(xiàn)少量降水，低層濕度較好，大氣轉(zhuǎn)為上層干冷、低層暖濕的狀態(tài)，說明此時(shí)大氣層結(jié)不穩(wěn)定，有利于強(qiáng)對(duì)流的發(fā)生。

“7·29”過程（圖4b），08 時(shí)冰雹發(fā)生地伽師上空垂直風(fēng)切變＞15 m/s，14 時(shí)達(dá)到最強(qiáng)，為19 m/s，是中等強(qiáng)度風(fēng)切變。近地層風(fēng)由南風(fēng)轉(zhuǎn)為西北風(fēng)（圖5b），順轉(zhuǎn)幅度不大，說明暖平流不強(qiáng)，700 hPa 以上為冷平流。T-lnP特殊層分析顯示地面到400 hPa 表現(xiàn)為深厚的濕層和不穩(wěn)定層，而400 hPa 以上為干層，大氣層不穩(wěn)定，為強(qiáng)對(duì)流的發(fā)生提供了不穩(wěn)定條件。

圖4 沿39°N 的垂直風(fēng)切變剖面（單位：m/s）（a 為5 月18 日20 時(shí)—19 日20 時(shí)，b 為7 月28 日20 時(shí)—29 日20 時(shí)）

圖5 5 月19 日14 時(shí)（a）與7 月29 日14 時(shí)（b）訂正探空資料

5 雷達(dá)回波特征對(duì)比分析

5.1 回波形態(tài)

“5·19”過程的雷達(dá)反射率因子圖（圖6a）上，18：03 在岳普湖東部和西南部形成＞45 dBZ 回波單體，周邊不斷有強(qiáng)對(duì)流回波單體生成并發(fā)展，19：22—19：44 在岳普湖—伽師東部形成由多個(gè)強(qiáng)對(duì)流單體合并組成的具有高反射率因子梯度的多單體線性強(qiáng)風(fēng)暴，其中位于岳普湖東南方向的單體發(fā)展最強(qiáng)，強(qiáng)度超過55 dBZ，19：56 回波強(qiáng)度達(dá)61 dBZ，岳普湖出現(xiàn)冰雹。

“7·29”過程的雷達(dá)基本反射率因子圖（圖6b）上，17：52 阿圖什上空及伽師縣北部50 km 處分別出現(xiàn)兩個(gè)強(qiáng)回波單體，回波單體不斷發(fā)展增強(qiáng)、面積擴(kuò)大，在阿圖什—伽師東北部形成帶狀回波，19：00—19：52 伽師西北方向的強(qiáng)回波單體繼續(xù)發(fā)展加強(qiáng)，并在強(qiáng)西北氣流的作用下向東南移至克州與伽師的西北邊界，發(fā)展成多單體強(qiáng)風(fēng)暴，最強(qiáng)回波強(qiáng)度達(dá)65 dBZ，此時(shí)間段內(nèi)阿圖什市、格達(dá)良鄉(xiāng)及伽師縣夏阿瓦提鄉(xiāng)、克孜勒蘇鄉(xiāng)先后出現(xiàn)冰雹，最大冰雹直徑達(dá)20 mm。

圖6 5 月19 日19：56 反射率因子（a）、7 月29 日19：36 反射率因子（b）

5.2 反射率因子剖面特征

“5·19”過程最強(qiáng)回波中心反射率因子的任意方向垂直剖面圖上，呈現(xiàn)出懸垂回波、回波墻、弱回波區(qū)等回波結(jié)構(gòu)特征（圖7a），表示風(fēng)暴具有降雹的潛勢(shì)。懸垂回波位于離地面6 km 處，其下為弱回波區(qū)。60 和55 dBZ 以上強(qiáng)回波中心高度分別達(dá)到4.4、8 km，超過了當(dāng)日0 ℃層（3 775 m）和-20 ℃層（6 555 m）高度，這種結(jié)構(gòu)有利于冰雹的形成。同時(shí)4 km 以下超過60 dBZ 強(qiáng)回波已接地，表示已經(jīng)降雹。

“7·29”過程回波最強(qiáng)時(shí)次的反射率因子垂直剖面圖上，可以看到冰雹云體傾斜結(jié)構(gòu)和懸垂回波、弱回波區(qū)等冰雹云特有的特征（圖7b）。弱回波區(qū)之上的高懸回波在7 km 高度，懸垂特征比“5·19”過程更明顯，60～65 dBZ 強(qiáng)回波高度接近8 km，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過當(dāng)日-20 ℃層（7 157 m）高度。中低層強(qiáng)度超過70 dBZ強(qiáng)回波已接地，伽師出現(xiàn)了直徑20 mm 的冰雹。

圖7 最強(qiáng)回波位置反射率因子的任意方向垂直剖面（a 為5 月19 日19：56，b 為7 月29 日19：36）

5.3 基本徑向速度特征

“5·19”過程，19：56 在1.5°～4.3° 仰角的徑向速度圖上有明顯的中小尺度輻合特征，在2.4°上最明顯（圖8a），雹區(qū)附近有正負(fù)速度的徑向輻合氣旋，并持續(xù)了2 個(gè)體掃的時(shí)間。該氣旋直徑＜10 km，從1.5°仰角伸展到2.4°仰角，旋轉(zhuǎn)速度為18 m/s。19：48—20：13 在雹區(qū)附近觀察到有風(fēng)場(chǎng)的氣旋式輻合，有利于上升氣流的維持和增強(qiáng)，為冰雹的增長(zhǎng)和持續(xù)提供了有利的條件。

“7·29”過程，距離雷達(dá)65 km 處1.5°～6.0°仰角的徑向速度圖上，19：05—19：52 有5 個(gè)體掃出現(xiàn)具有類似于中氣旋特征的風(fēng)暴結(jié)構(gòu)，19：36 在1.5°仰角最為明顯（圖8b），此風(fēng)暴垂直伸展高度為5.4 km，1.5° 仰角旋轉(zhuǎn)速度為20 m/s，2.4°仰角上旋轉(zhuǎn)速度為15 m/s，不滿足中氣旋的判別條件，故判定為弱切變。3.4° 仰角上冰雹出現(xiàn)前的5 個(gè)體掃清晰地看到有逆風(fēng)區(qū)存在，逆風(fēng)區(qū)附近有正負(fù)速度的輻合氣旋。

圖8 5 月19 日19：56 時(shí)2.4° 徑向速度（a）和7 月29 日19：36 時(shí)1.5° 徑向速度（b）

5.4 垂直累積液態(tài)含水量變化

對(duì)比分析兩次冰雹過程的VIL的變化，發(fā)現(xiàn)兩次過程在冰雹發(fā)生前后均出現(xiàn)VIL值躍增和迅速減小等現(xiàn)象，其中“7·29”過程VIL值大小、躍增幅度、峰值持續(xù)時(shí)間均大于“5·19”過程。

“5·19”過程19：28VIL值為18 kg/m2（圖9a），19：44 達(dá)到最大值38 kg/m2，VIL峰值維持了2 個(gè)體掃的時(shí)間，隨后迅速減小，20：01 降到28 kg/m2，VIL迅速增大和減小期間岳普湖出現(xiàn)冰雹。

“7·29”過程VIL值出現(xiàn)兩次明顯的躍增（圖9b），第一次為19：05—19：10，VIL由18 kg/m2躍增到39 kg/m2，1 個(gè)體掃增幅為20 kg/m2，這時(shí)阿圖什格達(dá)良鄉(xiāng)開始降雹；第二次為19：10—19：16，VIL由39 kg/m2躍增到48 kg/m2，并維持6 個(gè)體掃的時(shí)間，19：31—19：36 達(dá)到峰值為53 kg/m2，大VIL值維持時(shí)間段內(nèi)阿圖什、伽師先后出現(xiàn)了冰雹。

圖9 2018 年5 月19 日19：28—20：07（a）與7 月29 日19：05—19：57（b）VIL的演變

6 結(jié)論

利用常規(guī)資料、NCEP（1°×1°）資料和雷達(dá)資料，對(duì)比分析了塔里木盆地西緣兩次致災(zāi)冰雹的環(huán)境場(chǎng)和雷達(dá)特征，得出如下結(jié)論：

（1）兩次冰雹天氣的中高緯度環(huán)流經(jīng)向度大并有中亞低渦配合，前期出現(xiàn)明顯降水。但中亞低渦的強(qiáng)度和南伸的位置不同，“5·19”過程中亞低渦南伸較明顯，并有東灌冷空氣的配合?！?·19”過程低層觸發(fā)系統(tǒng)為地面中尺度輻合線、低層切變線和低空偏東急流，“7·29”觸發(fā)系統(tǒng)為700 hPa 切變線。

（2）兩次冰雹過程均由中高層干冷空氣向南擴(kuò)散疊加在低層暖濕氣流之上，形成不穩(wěn)定層結(jié)；午后中低層環(huán)境溫度直減率增大，大氣不穩(wěn)定性加劇，中低層濕度大，水汽充沛，冰雹均發(fā)生在θse高能區(qū)附近?！?·29”過程在低層高能高濕、高能鋒區(qū)等變化上比“5·19”過程強(qiáng)。中低層環(huán)境溫度直減率變化幅度“5·19”過程比“7·29”過程大，“5·19”過程冰雹區(qū)14時(shí)達(dá)34 ℃，這在春季罕見。

（3）兩次過程冰雹發(fā)生前各項(xiàng)強(qiáng)對(duì)流參數(shù)明顯增大，尤其CAPE指數(shù)突增明顯，“5·19”過程由0 J/kg突增到1 180 J/kg，不穩(wěn)定能量明顯比“7·29”過程強(qiáng)，但K、SI、SWEAT等強(qiáng)對(duì)流指數(shù)“5·19”過程小于“7·29”過程。兩次過程的0 ℃層和-20 ℃層高度差異較大，但兩層之間的厚度相當(dāng)，有利于形成冰雹。

（4）兩次冰雹均在中等強(qiáng)度垂直風(fēng)切變條件下產(chǎn)生的小冰雹，跟以往研究不同的是，由于中等強(qiáng)度風(fēng)切變的長(zhǎng)時(shí)間維持，使得冰雹持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，帶來的災(zāi)害較為嚴(yán)重，所以在往后的預(yù)報(bào)服務(wù)中應(yīng)引起關(guān)注。

（5）兩次冰雹均由多單體風(fēng)暴產(chǎn)生，反射率因子剖面圖上出現(xiàn)弱回波區(qū)和懸垂回波，≥50 dBZ 的強(qiáng)回波伸展高度遠(yuǎn)超過-20 ℃層高度；徑向速度均有中小尺度輻合特征；VIL值均有躍增，表明雹云內(nèi)部較大的雹粒已形成，冰雹粒子濃度增加，對(duì)冰雹的臨近預(yù)報(bào)有指示意義?！?·29”過程VIL大值及其維持時(shí)間明顯較“5·19”過程偏強(qiáng)，這也是“7·29”冰雹持續(xù)時(shí)間更長(zhǎng)的一個(gè)重要原因。