濱州市強冰雹天氣過程分析

王培濤++王鳳嬌

摘要 利用常規觀測資料及新一代多普勒雷達資料對2012年6月9—10日發生在濱州市的強冰雹過程進行了詳細分析。結果表明，此次過程發生在對流性不穩定層結條件下，高層干冷，低層暖濕，地面有中尺度輻合線。0 ℃層和-20 ℃層高度適宜，各項環境大氣的穩定度參數均達到強對流天氣的閾值。強垂直風切變導致強對流的發生并使強對流長時間維持。沿海雷暴出流風場加強了低層水汽輸送。雷達回波具有弱回波區、回波懸垂等結構，回波由平原進入山區后再次加強。

關鍵詞 強冰雹；層結穩定度；輻合線；雷達回波；山東濱州

中圖分類號 P458.1+21.2 文獻標識碼 A 文章編號 1007-5739（2017）23-0206-03

2012年6月9日夜間到10日上午濱州市出現了一次強對流天氣過程，降水分布不均勻，全市平均降水量14 mm。對流天氣發展旺盛，先后出現了雷電、短時大風、冰雹等災害性天氣，冰雹最大直徑約為3 cm，大部分縣區陣風達到7級，因災造成直接經濟損失19 710萬元。本文通過分析高低空資料和雷達回波特征，試圖找出此次強冰雹的發生機制和雷達回波演變與冰雹的一些相關特征，以進一步提高冰雹的短期和臨近預報能力。

1 天氣形勢及大氣穩定度分析

1.1 環流形勢

由圖1（a）可知，8日8：00 500 hPa歐亞大陸為兩槽一脊型，巴湖北部有一填塞冷渦，烏拉爾山以東有強盛的高壓脊，脊前在貝加爾湖東側有冷渦，渦后冷空氣注入使渦加深，7日20：00到9日8：00閉合等高線和等溫線基本重合，冷渦一直在貝加爾湖東側維持。9日8：00后，烏拉爾山高壓脊減弱，維持貝湖冷渦的冷空氣減弱，冷渦開始明顯南落，見圖1（b）。9日20：00，500 hPa貝加爾湖冷渦中心東南移到北緯50°以南內蒙東北部。貝加爾湖冷渦深厚，8日8：00到9日8：00渦后傾明顯，見圖2（a）但到了9日20：00渦已經近似于前傾形勢，見圖2（b）。9日夜間，濱州市的強對流天氣發生在冷渦東南象限西到西北氣流里。

1.2 大氣層結穩定度

K指數、沙氏指數SI、總指數TT、0 ℃層高度ZHT和-20 ℃層高度THT在進行參數計算時，未使用850 hPa以下的資料，因而用這5個物理量作為背景物理量場相對較準確。由9日20：00章丘探空站TlogP圖（圖3）可知，沙氏指數SI為 -1.74 ℃，K指數為34 ℃，總指數TT為51 ℃，對流有效位能CAPE為61.1 J/kg。0 ℃層高度為4 137.6 m，在600 hPa附近；-20 ℃層高度為7 247.3 m，在400 hPa附近；均處于產生冰雹的最適宜的高度。本次天氣過程中各項環境大氣的穩定度參數均達到強對流天氣的閾值（表1）。

9日白天地面溫度很高，大都在33 ℃以上，利于不穩定能量的積累（圖4）。9日8：00高空溫度場分布（圖5）來看，濱州市上空低層為一強的暖脊，高空為一冷槽。結合9日20：00 TlogP圖來看，低層暖濕、高層干冷，中低層為西南氣流，500 hPa開始為強的西北氣流，高空存在強的垂直風切變，有利于對流不穩定層結的形成和加強。

1.3 水汽條件

冰雹天氣對水汽要求不是很高。此次過程水汽條件一般，9日20：00 700 hPa溫度露點溫度差為7 ℃左右，850 hPa溫度露點溫度差為6～11 ℃，在魯西北產生冰雹的溫度露點溫度差范圍內（2～12 ℃）。從相對濕度場來看，雖然9日20：00 700、850 hPa相對濕度較小（50%左右），但21：00開始地面轉成東北風，最大東北風風速超過16 m/s（圖6），使底層渤海灣水汽向濱州市輸送。從測站相對濕度變化曲線（圖7）可以看到，21：00轉東北風后，相對濕度出現躍增，為濱州市出現對流天氣提供了水汽。

1.4 動力條件

從9日20：00高空垂直速度場來看，垂直上升速度中心位于河北唐山，濱州市位于上升速度中心附近，500 hPa上升速度超過40×10-3 hPa/s，見圖8（a）。沿北緯37.7°進行垂直速度剖面，見圖8（b），看出上升運動從地面一直延伸到對流層頂，最大上升速度中心位于250 hPa附近，上升速度為45×10-3 hPa/s左右。由于上升運動隨高度增強，促使對流發展達到較高高度，有利于冰雹形成[1-3]。

1.5 觸發機制

此次強對流過程的觸發條件應該是地面輻合線。地面場在9日20：00倒槽頂端輻合線位于山東、河北交界附近，21：00輻合線到達魯西北，濱州市北部出現對頭風輻合線，強對流天氣開始發生。

2 雷達回波分析

2.1 回波整體演變

影響濱州市的強對流天氣主要集中在10日凌晨前后。21：00前后，北部無棣縣風力開始加大，西北部出現閃電。22：30前后強對流回波開始影響濱州市。23：00回波整體由4塊較強對流云組成，見圖9（a），不斷向東南移動影響濱州市，10日5：00前后移出濱州市。

從實況來看，造成濱州市出現降雹的主要有2塊回波，9日23：00開始從德州慶云東南移的強回波開始影響濱州市西北部，局部出現降雹，之后回波向東南移，強度維持，并以此造成陽信、濱城、博興局部出現冰雹。10日0：00開始從德州商河東南移的強回波開始影響濱州市鄒平縣西部，之后向東偏南移動，造成鄒平局部出現冰雹，見圖9（b）。

2.2 雷達回波特征分析

結合圖10和圖11，從22：57影響濱州市陽信上空的回波RHI可以看到低層入流來自東南方，對應于0.5°仰角圖的高反射率因子梯度區。高反射率因子從低到高向入流一側傾斜，風暴頂位于低層反射率因子高梯度區之上[4-6]，由剖面圖上可以看出低層的弱回波區和高層懸垂回波結構。影響鄒平的強回波結構與該回波結構類似，符合降雹的典型回波結構。

2.3 地形影響

影響鄒平的強回波VIL可以看到，0：08—0：17回波明顯減弱，從7 856 kg/m2銳減到56 kg/m2，但0：17開始回波明顯加強，從56 kg/m2再次躍增到近70 kg/m2。對照鄒平地形分布，可以看到回波進入鄒平后，地形改變，由平原進入山區。受山地抬升作用，回波得到加強（圖12）。

3 結論

（1）本次強對流天氣的特點是強對流天氣強，雷雨陣風較大，冰雹影響范圍廣，主要出現在凌晨前后。

（2）本次強對流天氣的影響系統是高空冷渦、低空切變線和地面倒槽。

（3）底層暖脊與高層冷槽的配置，以及地面升溫建立了高空不穩定層結。冷渦東移南壓進入關鍵區后，在西到西北氣流中，地面輻合線觸發不穩定能量，濱州產生強對流天氣。

（4）有明顯對流不穩定層結，指示層結不穩定的物理量均在強對流天氣發生閾值內，較強的垂直風切變導致強對流的發生并使強對流長時間維持。

（5）受沿海雷暴出流風場影響，沿海轉東北風，低層輸送水汽，相對濕度出現躍增，并且與東南風形成地面輻合線。

（6）回波由平原進入山區后，因地形抬升作用造成回波再次加強。

4 參考文獻

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