天水一次區(qū)域性冰雹天氣過程分析

謝蕊 李映春 安斌 楊春芽

摘要利用天水常規(guī)觀測資料、多普勒天氣雷達資料，從產(chǎn)生雹暴天氣的背景條件和氣象要素上入手，分析2015年5月30日天水地區(qū)發(fā)生的一次區(qū)域性冰雹過程的雷達反射率因子及其產(chǎn)品的特征和環(huán)境場的特點。結(jié)果表明，此次降雹過程是在西北氣流控制下，小股冷空氣補充南下，冷鋒過境產(chǎn)生的；冷鋒、露點鋒是此次過程的主要影響系統(tǒng)。雷達反射率因子有明顯的鉤狀回波；強回波有明顯的回波懸垂結(jié)構(gòu)；較強的垂直上升運動和深層的垂直風(fēng)切變是產(chǎn)生強回波的前兆，有利于冰雹的產(chǎn)生。

關(guān)鍵詞冰雹；環(huán)流形勢；環(huán)境場；雷達回波；天水市

中圖分類號P458.3文獻標識碼A文章編號0517-6611（2017）19-0187-03

Analysis of a Regional Hail Weather in Tianshui

XIE Rui，LI Yingchun，AN Bing et al

（Tianshui City Meteorological Bureau of Gansu Province，Tianshui，Gansu 741000）

AbstractUsing the conventional observation data of Tianshui and the Doppler weather radar data，the radar reflectivity factor and its characteristics and environmental field characteristics of a regional hail occurred in Tianshui area on May 30， 2015 were analyzed from the background of hail storms weather and meteorological elements on the start.The results showed that the hail process was under the control of the northwest airflow， the small shares of cold air supplemented south and cold front transit.Cold front and dewpoint front were the main impact system. The radar reflectivity factor had obvious hook echo；Strong echo had obvious echo overhanging structure.Strong vertical uplift and deep vertical wind shear were precursors of strong echoes that contributed to the generation of hail.

Key wordsHail；Circulation situation；Environmental field；Radar echo；Tianshui City

冰雹是天水地區(qū)夏季常見的災(zāi)害性天氣，對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)危害甚大，經(jīng)常對當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)生產(chǎn)造成年愈億元的經(jīng)濟損失，研究冰雹的成因及各物理量因子的配置關(guān)系[1-2]，對當(dāng)?shù)胤罏?zāi)減災(zāi)以及三農(nóng)服務(wù)工作具有重要的意義。由于冰雹歷時較短、強度大，有明顯的局地性，預(yù)報預(yù)警難度大，致災(zāi)性很高，近年來諸多氣象工作者對冰雹等強天氣進行了研究[3-7]。天水雷達2004年投入業(yè)務(wù)使用，近年對雷達資料的使用嚴重受限，一般僅限于對強回波的監(jiān)測和預(yù)警。其實對強回波的切割分析，能夠更好地幫助業(yè)務(wù)人員了解冰雹等強天氣的發(fā)展高度和時間，能及時地幫助業(yè)務(wù)人員較早地研判即將產(chǎn)生的天氣，為積極開展聯(lián)報聯(lián)防、防災(zāi)減災(zāi)工作提供了有力的支持。筆者利用天水常規(guī)觀測資料、多普勒天氣雷達資料，從環(huán)流形勢、環(huán)境場、雷達回波等方面，分析了2015年5月30日天水地區(qū)發(fā)生的一次區(qū)域性冰雹過程的雷達反射率因子及其產(chǎn)品的特征和環(huán)境場的特點，以期為冰雹天氣的預(yù)報預(yù)警提供參考，更好地做好防災(zāi)減災(zāi)服務(wù)。

1資料來源

利用天水各縣區(qū)氣象觀測站和區(qū)域站提供的數(shù)據(jù)，分析降雹時的各要素變化情況。主要利用天水本地雷達（CINRAD＼CD）基數(shù)據(jù)（V文件）和回波頂高、組合反射率因子、冰雹指數(shù)等產(chǎn)品資料，分析降雹時的雷達圖，配合高低空天氣圖、中尺度分析、物理量診斷等得出此次降雹的特性。

2天氣實況

5月30日下午至夜間，天水市突發(fā)區(qū)域性強對流天氣，秦安縣、秦州區(qū)、甘谷縣部分鄉(xiāng)鎮(zhèn)出現(xiàn)冰雹。30日17∶20—22∶00，受強對流天氣影響，秦安的魏店、安伏、葉堡、蓮花等17個鄉(xiāng)鎮(zhèn)相繼出現(xiàn)雷雨天氣，期間夾雜冰雹，最長降雹時間達20 min左右，最大直徑約7 cm。19∶10左右，秦州區(qū)藉口鎮(zhèn)降雹持續(xù)7 min左右，最大冰雹約有雞蛋大小；楊家寺鄉(xiāng)降雹持續(xù)約10 min，直徑約5 mm；關(guān)子鎮(zhèn)降雹持續(xù)約15 min，直徑約13 mm；牡丹鄉(xiāng)3個村出現(xiàn)不同程度降雹。從圖1可以看出，此次冰雹的影響路徑是從華家?guī)X進入秦安縣，影響到甘谷縣的東北部、秦城和北道兩區(qū)。

據(jù)當(dāng)?shù)孛裾块T統(tǒng)計，此次冰雹天氣造成秦安直接經(jīng)濟損失23 544.94萬元，秦州區(qū)損失約23 777萬元。甘谷降雹范圍較小，受災(zāi)較輕。

3環(huán)流形勢

冰雹是強對流云系的產(chǎn)物，強對流云系受中小尺度天氣系統(tǒng)控制，中小尺度天氣系統(tǒng)是在大尺度天氣形勢所建立的位勢不穩(wěn)定區(qū)中發(fā)生、發(fā)展的。20世紀70年代初蘭州中心臺從高空形勢和影響系統(tǒng)將西北地區(qū)常見的降雹過程分為西北氣流型、低渦切變型和冷鋒型。

其中西北氣流型最多，冷鋒型次之，低渦切變型最少。 5月30日08∶00 500 hPa形勢場（圖1a），亞歐為兩槽一脊的環(huán)流形勢，中緯度為一致的西北氣流，西北隴東南地區(qū)到西南地區(qū)東部受短波淺槽影響。

30日17∶00地面圖上（圖1b），此次降雹過程是在西北氣流控制下，小股冷空氣補充南下，冷鋒過境產(chǎn)生的。

4環(huán)境場分析

5月30日08∶00中尺度分析（圖2）可見，甘肅南部地區(qū)為高濕區(qū)，存在明顯的濕舌。溫度槽從高原東移經(jīng)過甘肅東南部，在甘肅中部到東南部存在露點鋒，可見冷鋒、露點鋒是導(dǎo)致天水地區(qū)此次冰雹過程發(fā)生的主要影響系統(tǒng)。

一般產(chǎn)生較大冰雹的天氣，斜升氣流中的上升速度較大。從5月30日700、500、400 hPa的垂直速度場和天水的垂直速度剖面（圖3）分析可知，最大的垂直上升速度約為13 m/s，在4 000 m左右，由于白天的非絕熱加熱，預(yù)計下午

到傍晚垂直上升速度是增加的，最大上升速度在4 000 m（0 ℃

由表1可知，武山魏店在17∶00、蓮花在18∶00時，溫度開始陡降，由于秦州區(qū)位于武山東側(cè)、天氣系統(tǒng)的下游，所以秦州各站溫度驟降的時間較晚，大約在20∶00之后，各地溫度降幅為7.1～7.5 ℃。隨著地面冷空氣的進一步推進，武山、甘谷、秦州的部分鄉(xiāng)鎮(zhèn)相繼出現(xiàn)了冰雹、雷暴大風(fēng)、短時強降水等強對流天氣。強對流發(fā)生前，從層結(jié)曲線上可以看出600～700 hPa有逆溫層存在，儲存了較大的不穩(wěn)定能量。隨著地面冷鋒的不斷南壓，進而激發(fā)了強對流天氣。

5雷達回波特征

5月30日17∶27，秦安縣出現(xiàn)了強降水天氣過程，并遭受冰雹和暴洪災(zāi)害襲擊。對比此時刻1.5°和0.5°仰角的反射率因子（圖5a）發(fā)現(xiàn)，雷達反射率因子具有明顯的鉤狀回波特征。從雷達顯示秦安鉤狀回波時所做的垂直剖面圖（圖5b）可以明顯地看出有界弱回波區(qū)，50 dBz以上的強回波核，中心高度在5 000 km左右、0 ℃層高度以上，45 dBz的強回波頂發(fā)展至7 000 km左右、-20 ℃層高度以上，產(chǎn)生較大冰雹的概率明顯增加。剖面圖右側(cè)的強回波區(qū)域?qū)?yīng)著較大冰雹的下降通道。

5月30日19∶10—22∶20，秦州區(qū)的藉口、關(guān)子、牡丹、楊家寺等鄉(xiāng)鎮(zhèn)出現(xiàn)雷陣雨伴有冰雹天氣。30日19∶05雷達反射率因子（圖6a）顯示，此次雹暴為多單體雷暴（2個單體）。由于此次發(fā)生在秦州區(qū)冰雹的位置距離雷達較近，位于雷達靜錐區(qū)，當(dāng)30日18∶55雷達首次有回波時，已出現(xiàn)50～55 dBz的強回波，且發(fā)展高度已經(jīng)達到7 000 km左右。從30日19∶05雷達顯示秦州區(qū)最強反射率因子核所做的垂直剖

受靜錐區(qū)的影響，高層回波剖面信息缺失。

6結(jié)論

（1）此次降雹過程是在西北氣流控制下，小股冷空氣補充南下，冷鋒過境產(chǎn)生的。冷鋒、露點鋒是此次過程的主要影響系統(tǒng)。

（2）雷達反射率因子有明顯的鉤狀回波；反射率剖面圖上，強回波有明顯的回波懸垂結(jié)構(gòu)。鉤狀回波、有界弱回波區(qū)、回波懸垂都表征了冰雹發(fā)生的典型特點，形成鉤狀回波的50 dBz強回波核中心在0 ℃層，較強回波45 dBz中心位于-20 ℃。對于西北天水地區(qū)45 dBz的強回波中心在5～7 km，可以作為天水地區(qū)冰雹預(yù)報的參考指標。

（3）較強的垂直上升運動和深層的垂直風(fēng)切變是產(chǎn)生強回波的前兆，有利于冰雹的產(chǎn)生。深層的強垂直風(fēng)切變對于預(yù)報強雹暴有明顯的指示意義。

參考文獻

[1] 王錫穩(wěn)，陶健紅，劉治國，等.“ 5.26” 甘肅局地強對流天氣過程綜合分析[J].高原氣象，2004，23（6）：815-820.

[2] 張新榮，王錫穩(wěn)，程鵬，等.一次區(qū)域性冰雹天氣過程 [J].干旱氣象，2004，22（4）：64-69.

[3] 李曉鶴，蒲金涌，袁佰順，等.甘肅省天水市近40 a 冰雹分布特征[J].干旱氣象，2013，31（1）：113-116.

[4] 朱平，肖建設(shè)，伏洋.青藏高原東北部冰雹和雷雨預(yù)警的風(fēng)暴單體識別特征對比分析[J].干旱區(qū)研究，2012，29（6）：941-948.

[5] 閔晶晶，劉還珠，曹曉鐘，等.天津“6.25”大冰雹過程的中尺度特征及成因[J].應(yīng)用氣象學(xué)報，2011，22（5）：525-536.

[6] 陳英英，唐仁茂，李德俊，等.利用雷達和衛(wèi)星資料對一次強對流天氣過程的云結(jié)構(gòu)特征分析[J].高原氣象，2013，32（4）：1148-1156.

[7] 喬琪，湯俊.春季兩次強對流天氣過程多普勒雷達回波中尺度特征分析[J].氣象研究與應(yīng)用，2011，32（3）：42-45.