尋甸一次降雹天氣過程的多普勒雷達(dá)特征分析

胡衛(wèi)芬，黃初龍，鄧 祥，耿 瓊，董思平，曾麗莎

云南省尋甸回族彝族自治縣氣象局，云南昆明 655200

0 引言

尋甸縣屬于亞熱帶季風(fēng)氣候，氣候垂直變化顯著，類型多樣。四季不分明，冬暖夏涼，氣溫年較差小，日較差大；干濕季分明，雨熱同季。近50年，氣溫升高，降水減少，氣候呈暖干趨勢(shì)。冬春兩季受平直西風(fēng)環(huán)流控制，大陸季風(fēng)氣候明顯，干旱少雨；夏秋季主要受太平洋西南或印度洋東南暖濕氣流控制，海洋季風(fēng)突出，多雨，涼爽潮濕。5—10月為雨季，11月至翌年4月為旱季。明顯的特點(diǎn)有2個(gè)：河谷區(qū)與高山區(qū)氣候差別大、四季不分明。尋甸縣年平均氣溫14.9℃，1月平均氣溫7.9℃，極端最低氣溫-13.9℃；7月平均氣溫20.1℃，極端最高氣溫33.4℃。無霜期年平均236 d，年平均日照時(shí)數(shù)2 059.8 h，年平均雷暴日數(shù)70 d。年平均降雨量1 022.4 mm，其中5—10月降雨量896.2 mm，占全年降雨量的88%，月最大降雨量370.4 mm，月最小降雨量0.0 mm，降雨集中在每年6—9月，7月最多。氣象災(zāi)害主要包括暴雨洪澇、干旱、低溫霜凍、雪災(zāi)、冰雹等。

尋甸縣烤煙種植源遠(yuǎn)流長，1943年云南煙草事務(wù)總管理處嵩尋事務(wù)所推廣美煙（烤煙），仁德、塘子、雞街3處有三戶農(nóng)戶試種，至今已有70多年。尋甸縣是昆明市優(yōu)質(zhì)煙葉的主產(chǎn)區(qū)，年均烤煙種植面積9 333 hm2左右，種植面積和烤煙產(chǎn)量幾乎占到全市的1/3。烤煙在團(tuán)棵后特別怕冰雹，一場(chǎng)冰雹災(zāi)害可能造成很大面積的烤煙受損甚至絕收，所以人工防雹顯得尤為重要[1]。2002年，尋甸縣開始烤煙人工防雹，經(jīng)過近20年的發(fā)展，基本形成了覆蓋全縣的人工防雹防災(zāi)減災(zāi)網(wǎng)絡(luò)體系，為煙農(nóng)增收、企業(yè)增效、財(cái)政增長作出了積極的貢獻(xiàn)，人工防雹成為全縣農(nóng)業(yè)防災(zāi)減災(zāi)體系的重要組成部分[2]。

強(qiáng)對(duì)流天氣，特別是局地強(qiáng)對(duì)流天氣，經(jīng)常伴隨著中小尺度系統(tǒng)的衍生和消亡，強(qiáng)度大，持續(xù)時(shí)間短，冰雹、大風(fēng)等災(zāi)害性天氣常有發(fā)生，對(duì)烤煙等經(jīng)濟(jì)作物極具破壞力[3]。由于其空間尺度狹小和生命史較短暫，常規(guī)預(yù)報(bào)方法無法確定其發(fā)生區(qū)域和發(fā)生時(shí)間，但是雷達(dá)回波可以在短時(shí)間內(nèi)探測(cè)到中小尺度云團(tuán)和局地強(qiáng)回波，有助于強(qiáng)對(duì)流天氣的預(yù)測(cè)預(yù)警，便于人影指揮等其他業(yè)務(wù)工作的開展[4]。本文選取2020年8月21日下午尋甸七星鎮(zhèn)必寨村委會(huì)的降雹天氣過程，針對(duì)尋甸特有的地理和天氣環(huán)境，使用雷達(dá)回波組合反射率、垂直剖面、回波躍增等分析此次過程，為今后人影科學(xué)指揮、高效作業(yè)提供有價(jià)值的參考。

1 多普勒雷達(dá)回波分析

1.1 組合反射率分析

2020年8月21 日17:33（圖1a）， 尋甸與沾益、馬龍交界處呈西北—東南向約50 km的帶狀對(duì)流回波，強(qiáng)中心在三縣交界沾益和馬龍境內(nèi)，強(qiáng)度在40～50 dBz之間；尋甸與馬龍交界處的對(duì)流云處于發(fā)展階段，強(qiáng)中心為30 dBz，其西北外圍云系已覆蓋尋甸七星臘味作業(yè)點(diǎn)，強(qiáng)度為9 dBz。17:39（圖1b），尋甸與馬龍交界處的對(duì)流云西北向移動(dòng)發(fā)展，速度較快，云體面積擴(kuò)大，主體位于尋甸七星臘味、七星戈必、七星必寨3個(gè)作業(yè)點(diǎn)之間, 強(qiáng)中心為33 dBz，較上一 時(shí) 次“躍 增”24 dBz。17:45（圖1c），上述3個(gè)作業(yè)點(diǎn)之間的強(qiáng)對(duì)流云云體面積基本維持不變，移速緩慢但強(qiáng)度加強(qiáng)，中心強(qiáng)度為53 dBz，較上一時(shí)次“躍增”20 dBz。17:51（圖1d），強(qiáng)對(duì)流云云體面積北向擴(kuò)大，強(qiáng)度繼續(xù)加強(qiáng)，中心強(qiáng)度為55 dBz。17:57（圖1e），強(qiáng)對(duì)流云北向移動(dòng)，強(qiáng)中心云體面積加大，中心強(qiáng)度維持在55 dBz以上。18:03（圖1f），強(qiáng)對(duì)流云繼續(xù)北上，主體已移至七星戈必與七星必寨作業(yè)點(diǎn)之間，中心最大強(qiáng)度為58 dBz。18:09（圖1g），強(qiáng)對(duì)流云強(qiáng)度減弱，主體移出七星必寨，位于七星戈必西北向，中心最大強(qiáng)度為50 dBz。18:15（圖1h），強(qiáng)對(duì)流云強(qiáng)度減弱，繼續(xù)西北向移動(dòng)，強(qiáng)中心云體面積從塊狀演變?yōu)闂l狀，之后回波逐漸減弱，強(qiáng)對(duì)流天氣過程趨于結(jié)束。此次降雹天氣過程大約發(fā)生在18:00，造成必寨村委會(huì)烤煙受災(zāi)面積213 hm2，絕收面積67 hm2。

圖1 2020年8月21日17:33～18:15 0°仰角的組合反射率因子演變圖

1.2 垂直結(jié)構(gòu)分析

由圖2可知，按照冰雹云雷達(dá)回波垂直結(jié)構(gòu)分類，把冰雹云雷達(dá)回波垂直結(jié)構(gòu)大致分為懸垂體、紡錘體和錐狀體三類。尋甸七星鎮(zhèn)此次強(qiáng)對(duì)流云距昆明棋盤山雷達(dá)站90 km左右，分析17:33~18:15強(qiáng)對(duì)流云的雷達(dá)回波垂直結(jié)構(gòu)，可知17:33~17:39冰雹云雷達(dá)回波垂直結(jié)構(gòu)為懸垂體，這個(gè)過程中強(qiáng)回波區(qū)主體位于回波中上部，總體呈現(xiàn)上寬下窄的結(jié)構(gòu)體，表明強(qiáng)對(duì)流天氣處于形成、發(fā)展階段，預(yù)示將可能出現(xiàn)雷雨、冰雹天氣過程；17:39~18:03冰雹云雷達(dá)回波垂直結(jié)構(gòu)為紡錘體，這個(gè)過程中強(qiáng)回波區(qū)主體處于回波中部，總體呈現(xiàn)中部寬且上下發(fā)布較為均勻的結(jié)構(gòu)體，通常表明強(qiáng)對(duì)流天氣處于發(fā)展和趨于成熟穩(wěn)定階段，即將或已出現(xiàn)雷雨、冰雹天氣過程；18:03~18:15冰雹云雷達(dá)回波垂直結(jié)構(gòu)為錐狀體，這個(gè)過程中強(qiáng)回波區(qū)主體處于回波中下部，總體呈現(xiàn)上窄下寬的結(jié)構(gòu)，通常表明強(qiáng)對(duì)流天氣過程開始減弱并逐漸消散。

圖2 2020年8月21日17:33～18:15垂直結(jié)構(gòu)演變圖

1.3 回波躍增分析

17:39（圖3b），尋甸與馬龍交界處的對(duì)流云中心強(qiáng)度為33 dBz，較上一時(shí)次17:33（圖3a）9 dBz“躍 增”24 dBz。應(yīng)該說，此次降雹天氣很明顯的前兆特征之一就是這兩個(gè)時(shí)次的躍增。至于17:45（圖3c）53 dBz較17:39（圖3b）33 dBz“躍增”20 dBz，在常規(guī)的防雹工作中，工作人員很容易就能發(fā)現(xiàn)并采取相應(yīng)措施。這里著重分析了17:33~17:39這6 min的 回 波 躍 增 演 變。17:33（圖3a），尋甸與馬龍交界處的對(duì)流云處于發(fā)展階段，其西北外圍云系已覆蓋尋甸七星臘味作業(yè)點(diǎn)，強(qiáng)度為9 dBz。17:39（圖3b），上一時(shí)次的對(duì)流云主體于位移尋甸七星臘味、七星戈必、七星必寨3個(gè)作業(yè)點(diǎn)之間, 強(qiáng)中心為33 dBz，較上一時(shí)次“躍增”24 dBz。

通過事后走訪了解和總結(jié)分析得知，指揮人員和作業(yè)人員在這個(gè)節(jié)骨眼上未能捕捉到這個(gè)具有指示性意義的關(guān)鍵信息——“躍增”，就未能及時(shí)申請(qǐng)作業(yè)。七星必寨作業(yè)人員和村兩委干部事后這樣描述：“那天的天氣十分罕見，這么多年來也沒碰到過。云從馬龍那邊過來，風(fēng)也沒刮、雨也沒下，但是一來就是狂風(fēng)暴雨和豌豆大的冰雹砸下來，來不及反應(yīng)?！睆拿枋鲋校梢垣@取一些信息，這次對(duì)流云發(fā)展迅速，大家來不及反應(yīng)，特別是作業(yè)人員的前哨觀察幾乎未能起到預(yù)警作用，這點(diǎn)是可以分析出來的。17:39（圖3b），對(duì)流單體最強(qiáng)部分30 dBz以上區(qū)域高度位于5.2～9.9 km之間，最大寬度為4.2 km。且6 min之內(nèi)就躍增24 dBz，是典型的強(qiáng)對(duì)流單體，正處于旺盛發(fā)展階段，證明下層水汽正加速輻合上升。最先與強(qiáng)對(duì)流云“相遇”的七星臘味作業(yè)點(diǎn)海拔1 937 m，距強(qiáng)對(duì)流單體最強(qiáng)底部（5.2 km）有3 263 m。因強(qiáng)對(duì)流單體就位于作業(yè)點(diǎn)上空及其東南方，肉眼很難看到30 dBz以上區(qū)域，也無從判斷其危險(xiǎn)性。故而縣指揮中心17:40提醒該作業(yè)點(diǎn)注意觀察時(shí)，他們覺得“沒打雷、也沒刮亂風(fēng)，不危險(xiǎn)，再等等看?！?7:45（圖3c），強(qiáng)對(duì)流云發(fā)展至七星鎮(zhèn)這3個(gè)作業(yè)點(diǎn)之間，雖然都積極申請(qǐng)防雹作業(yè)，但是因安全射界和空域限制，待17:57批復(fù)下來，即便都已作業(yè)，但已錯(cuò)過了最佳的作業(yè)時(shí)機(jī)，降雹也就隨之而來。

圖3 2020年8月21日17:33～18:15回波躍增演變圖

2 結(jié)論

（1）多普勒雷達(dá)和省市縣三級(jí)一體化指揮平臺(tái)各具優(yōu)勢(shì)，要緊密結(jié)合起來使用，以便發(fā)揮各自的最大效益。

（2）強(qiáng)對(duì)流云的垂直結(jié)構(gòu)對(duì)冰雹云的發(fā)生發(fā)展具有很好的直觀判斷作用。

（3）強(qiáng)對(duì)流云的“躍增”是冰雹云維持和發(fā)展的重要信號(hào)，也是防雹的一個(gè)提前量判定指標(biāo)。

3 冰雹災(zāi)害防御建議

人工防雹是目前防御冰雹災(zāi)害的有效手段，此外為長遠(yuǎn)考慮，有提出3點(diǎn)建議：

（1）合理布局，擇優(yōu)種植，避開雹擊帶。根據(jù)冰雹多發(fā)生在冷空氣路徑的迎風(fēng)坡、峽谷大曲道地區(qū)等。在雹災(zāi)多發(fā)區(qū)不種或少種烤煙，盡量將烤煙種植在少雹區(qū)。

（2）加強(qiáng)管護(hù)。苗期要用拱棚或大棚育苗，防止塑料薄膜損壞。移栽后一旦發(fā)生雹災(zāi)，應(yīng)加強(qiáng)肥水管理，促進(jìn)新葉生長，減少損失。

（3）植樹造林，綠化荒山，改善局地小氣候。植樹造林，綠化荒山，增加森林植被，改善生態(tài)條件，減緩上午地面增溫幅度，降低下午熱對(duì)流強(qiáng)度，從而減少局地冰雹災(zāi)害。