人工防雹中冰雹云的判斷識別方法分析

高清民

摘要 冰雹是一種嚴(yán)重的農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害，具有局地性、突發(fā)性強(qiáng)，發(fā)生時間短等特點。結(jié)合實踐和理論知識，從雷達(dá)識別冰雹云、溫度層結(jié)識別、閃電雷聲識別、天氣聯(lián)防等方面介紹了判斷和識別冰雹云的方法，以期提高人工防雹水平。

關(guān)鍵詞 冰雹；雷達(dá)；識別；人工防雹

中圖分類號 P482 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 1007-5739（2017）21-0201-01

陽信縣地處魯北黃河沖積平原，是典型的農(nóng)業(yè)縣，優(yōu)質(zhì)麥、鴨梨種植歷史悠久，被譽(yù)為“優(yōu)質(zhì)麥生產(chǎn)基地”“鴨梨之鄉(xiāng)”等。陽信縣受冰雹等氣象災(zāi)害影響較大，據(jù)有關(guān)文獻(xiàn)記載，歷史上陽信縣雹災(zāi)嚴(yán)重的年份有1878年、1901年和1907年，有“雹大如雞蛋，頃刻數(shù)寸”的描述[1]。據(jù)統(tǒng)計，1962—2010年陽信縣共有52個冰雹日，年均1.1 d。1995年陽信縣建立人工增雨防雹體系，開展人工防雹作業(yè)。為最大限度地發(fā)揮人工增雨防雹體系的作用，獲得最佳經(jīng)濟(jì)效益，應(yīng)盡量減少對非雹云進(jìn)行消雹作業(yè)，并防止遺漏對雹云進(jìn)行消雹作業(yè)。因此需要通過有效的方法提前判斷和識別冰雹云，對增雨防雹工作具有較高的現(xiàn)實意義。

據(jù)統(tǒng)計，山東地區(qū)產(chǎn)生強(qiáng)對流冰雹天氣的影響系統(tǒng)主要有高空冷渦、橫槽、階梯槽、低槽冷鋒、高空西北氣流等。通過對307次冰雹過程分析發(fā)現(xiàn)，其中冷渦占43.3%、低槽冷鋒占28.0%、橫槽占13.7%[2]。陽信縣發(fā)生強(qiáng)對流冰雹天氣影響系統(tǒng)主要是高空冷渦、橫槽、低槽冷鋒、前傾槽。

1962—2010年陽信縣共出現(xiàn)52個冰雹日。春末夏初是冰雹災(zāi)害集中發(fā)生時段，冰雹一般出現(xiàn)在4—10月，集中發(fā)生在4—7月，約占全年總數(shù)的76.9%，其中6月占50%；冬季發(fā)生冰雹天氣的概率為0。

1 冰雹云識別

1.1 雷達(dá)宏觀狀態(tài)識別

已成熟的冰雹云或?qū)l(fā)展成冰雹云的對流云，一般在雷達(dá)圖中都有比較典型的特征。在日常工作中應(yīng)注意以下幾種特征的對流云：一是帶狀回波系統(tǒng)中的強(qiáng)單體；二是作特殊運動的單體，如運動速度相對較快、突然加速或減速、向某一地方輻合、方向明顯偏轉(zhuǎn)；三是發(fā)展演變比較特殊，如發(fā)展迅速、不斷與其他單體合并、長時間維持并發(fā)展而其他單體生消快；四是對流發(fā)生區(qū)內(nèi)分散回波突然有組織化；五是較弱的對流回波帶突然迅速發(fā)展，加速向前移動；六是2對流回波帶的交叉部位；七是對流性帶狀回波的各段移速不同，使回波帶呈波狀或“∧”形排列。強(qiáng)回波單體一般具有渦旋狀、鉤狀、指狀、“V”形缺口，鋸齒狀、帶狀波動等特征[3]。

1.2 雷達(dá)觀測參數(shù)識別

在防雹作業(yè)中，最常用的雷達(dá)參數(shù)就是回波強(qiáng)度、回波頂高度和強(qiáng)回波高度。如濱州多普勒SA雷達(dá)，一般強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)≥50 dBZ，回波頂高度≥10 km，而且強(qiáng)度越大、高度越高，降雹可能性越大。有關(guān)文獻(xiàn)研究發(fā)現(xiàn)，強(qiáng)回波（≥45 dBZ）高度≥7 km時，有利于冰雹產(chǎn)生[3]。如2016年9月11日，陽信縣降雹前和降雹時回波強(qiáng)度≥55 dBZ，最大達(dá)65～66 dBZ；回波頂高達(dá)12～13 km，≥55 dBZ強(qiáng)回波高度達(dá)到12 km， ≥60 dBZ強(qiáng)回波高度達(dá)到9 km。

2 溫度層結(jié)識別

冰雹在低層形成冰雹胚胎，并在此高度上循環(huán)增長，在其他條件同等的情況下，冰雹生長的運動軌跡越高，冰雹尺度越大，大多數(shù)雹塊發(fā)生在-25～-10 ℃的溫度范圍內(nèi)增長[4]。梁 谷等[5]研究分析發(fā)現(xiàn)，冰雹的初生層（-25～-10 ℃）和增長層（-25～-10 ℃）在降雹當(dāng)日都有不同程度的下降，溫度層下降主要是因為有利于水成物發(fā)生相變。

3 冷云厚度與0 ℃層高度識別

目前，已有諸多文獻(xiàn)研究發(fā)現(xiàn)，冷云厚度（即對流云中0 ℃層至云頂?shù)母叨龋┓从沉嗽祈數(shù)母叨取α鞯膹?qiáng)度、水滴與冰晶量[6]。冷云厚度≥6.9 km時，降雹概率能達(dá)到90%或以上。0 ℃層高度也是識別冰雹云的重要指標(biāo)，云體內(nèi)0 ℃層高度適當(dāng)，可保證云體發(fā)展高度，利于冰雹生成；當(dāng)冰雹長大下落時，也不因暖云過厚而融化為雨。云體內(nèi)0 ℃層高度一般在600 hPa（即4 000 m）左右比較適宜[3，7-8]。

4 閃電、雷聲識別冰雹云

冰雹云和雷雨云中各種粒子帶有正負(fù)電荷，形成了高達(dá)10 000 V的強(qiáng)電場，積雨云中電場放電通道形成的強(qiáng)光現(xiàn)象就是閃電。可利用閃電的形狀和頻數(shù)區(qū)分冰雹云與雷雨云，閃電及橫閃出現(xiàn)的次數(shù)越多，冰雹出現(xiàn)的概率越大。冰雹云所產(chǎn)生的雷常稱為拉磨雷，雷聲沉悶且持續(xù)時間長，若有“響不透、完不了”的感覺，則說明冰雹即將降落[9]。

5 天氣聯(lián)防

加強(qiáng)與上游縣市的聯(lián)防，也是一種提前判斷識別冰雹云的方法。以陽信縣為例，強(qiáng)對流云大多經(jīng)河北滄州，途經(jīng)樂陵、慶云，并在其境內(nèi)加強(qiáng)發(fā)展或是直接生成發(fā)展東移。2016年9月11日，陽信縣發(fā)生強(qiáng)冰雹天氣過程，強(qiáng)對流云在樂陵直接生產(chǎn)并迅速發(fā)展成冰雹云，在陽信縣與慶云縣交界處分裂偏東南移動，進(jìn)而影響陽信縣，并使其受災(zāi)。

6 結(jié)語

冰雹作為強(qiáng)烈的局地性災(zāi)害天氣之一，天氣圖分析或數(shù)值預(yù)報有時難以將其發(fā)現(xiàn)，而雷達(dá)的使用為監(jiān)測冰雹云的活動提供了強(qiáng)有力的手段。冰雹云的發(fā)生發(fā)展具有突發(fā)性，從對流云轉(zhuǎn)變?yōu)楸⒃埔话阒恍?0 min，從初始回波到地面降雹有時只需要不到20 min；降雹范圍十分狹小，具有明顯的局地性。因此，通過有效的方法，提前判斷識別冰雹云，及時開展防雹作業(yè)，有效地避免或減輕災(zāi)害影響是十分必要的。但是，單一的識別方法具有局限性，必須綜合使用才能提高識別冰雹云的成功率，防雹需盡量做到減少判斷失誤、不遺漏冰雹云作業(yè)。

7 參考文獻(xiàn)

[1] 范景淹.陽信縣志[M].濟(jì)南：齊魯書社，1995.

[2] 曹鋼鋒.山東天氣分析和預(yù)報[M].北京：氣象出版社，1988.

[3] 章澄昌.人工影響天氣概論[M].北京：氣象出版社，1992.

[4] 李大山.人工影響天氣現(xiàn)現(xiàn)狀與展望[M].北京：氣象出版社，2002.

[5] 梁谷，周愛麗，李燕，等.利用溫度層結(jié)做冰雹單站預(yù)報[J].陜西氣象，2008（5）：21-24.

[6] 周麗華，劉金梅.人工防雹中冰雹云的識別[J].安徽農(nóng)學(xué)通報，2010（16）：139.

[7] 朱乾根.天氣學(xué)原理和方法[M].北京：氣象出版社，1981.

[8] 李生袖，馬遠(yuǎn)飛，張秦國.陜西富縣冰雹預(yù)報方法與防雹作業(yè)劑量研究[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2010，30（29）：16369.

[9] 符洪天.雷達(dá)觀測在防雹作業(yè)中的應(yīng)用[J].南方農(nóng)業(yè)，2016，10（3）：217.endprint