石河子墾區2018年致災冰雹天氣特征分析

（新疆石河子氣象局，石河子市，832000) 蒲云錦 韓春光

冰雹是石河子墾區春夏季最常見的一種強對流天氣，給農業生產帶來嚴重危害，造成巨大損失。但因其具有時空尺度小、突發性強的特點，所以冰雹的預報和預警是短時臨近預報中的難點。近幾年隨著全國新一代天氣雷達網的建設，國內在利用新一代天氣雷達產品對冰雹等強對流天氣監測和分析方面的研究已有不少成果。

石河子墾區位于天山北坡中部、準噶爾盆地南緣的沙漠邊緣一帶，屬于干旱地區，春夏季由于下墊面增溫顯著，大氣不穩定度加大，極易發生強對流天氣，而強對流天氣帶來的冰雹是石河子墾區主要的氣象災害。近年來因冰雹襲擊，石河子墾區有幾十萬畝農作物受災，造成上千萬元、甚至上億萬元的經濟損失。

1 資料來源

選用2018 年石河子地區出現的4 次致災冰雹天氣過程的高空資料和C波段的多普勒雷達資料，對其在PPI上回波移動路徑和災情進行對比統計分析，用回波移動路徑識別強冰雹云，依據對流云回波頂高與45dBz頂高的差值識別強冰雹云。

2 天氣過程實況概述

5 月2 日17 時44 分到18 時之間莫索灣片區的149團、148團先后遭受冰雹襲擊。冰雹對莫索灣地區的部分地段造成災害，有些地塊需要重播，有些地要補種，受災面積為4 013.3 公頃，較嚴重受災為2 000.0 公頃，主要受災作物為棉花。5 月23 日晚20：07 分左右石河子下野地134 團出現強對流性天氣，產生冰雹，降雹時間約10min 左右，冰雹直徑普遍約1cm 左右，最大冰雹直徑約3cm 左右。5 月23日晚20：30左右石河子下野地133團出現出現強對流性天氣，產生冰雹，降雹時間約3min左右，冰雹直徑普遍約1cm，最大冰雹直徑約2cm。冰雹對下野地主要作物棉花造成了災害，受災較輕的為子葉或真葉葉片被擊破，受災較重的為生長點被打掉，造成棉花死亡。6 月28 日17:43～17:55 分左右石河子下野地136 團10 連出現冰雹，冰雹最大直徑約1.5cm。18時45分到19時47分，莫索灣站降水量為10.5mm，期間伴隨雷暴、颮、大風，19時02分到19時07分，148、149團出現冰雹，直徑為2～3cm。冰雹襲擊的主要農作物為棉花，部分棉花葉片被擊破，部分棉花蕾被擊掉。149團冰雹造成農作物受災面積為1 333.3公頃，重災面積為266.7公頃，重災棉田約50%棉花主莖被砸斷，部分蕾鈴和葉片被打掉。8月16日夜間20時左右，我地對流云加強，出現雷暴天氣，21時左右開始下陣雨，并產生冰雹，時間段約為21：17～21：34，17 日01：19～01：26，累 計 降雹25min左右，最大冰雹直徑1.5cm左右。次此冰雹共造成下野地墾區121團、133團、134團總過雹面積：7 559.3公頃，成災：813.3公頃。主要受害農作物為棉花，造成棉花部分葉片被擊破，少數擊落，成災的棉花地60%葉片被擊破，少部分擊落，少數蕾、鈴被擊落。

3 天氣背景概述

影響降冰雹的系統屬于中小尺度系統，它空間尺度小，時間尺度短，演變迅速。而大的天氣背景是中小尺度天氣系統形成和發展的前提，石河子地區冰雹天氣產生的環流形勢主要為低（渦）槽型和西北氣流型，且以西北氣流型為主。

08 時500hPa 高空圖上，5 月2 日貝湖以北為寬廣的冷渦，此冷渦深厚，到200hPa仍存在；石河子位于冷渦底部分裂出的低槽槽前，中緯維持弱的兩脊一槽型，烏拉爾山到里咸海和新疆東部為弱的脊區，巴爾喀什湖附近為兩支槽區，兩支槽區在巴湖有些匯合，新疆西北部有明顯冷平流，石河子受槽前弱西南氣流控制。5 月23 日新地島至新疆以北為深厚的冷渦，石河子同樣處于冷渦底部分裂出的低槽槽前，低槽也仍位于巴湖，呈弱的兩脊一槽型，且有≥20m/s 的偏西風密集區。低層石河子以北為偏西風，以南為偏北風，在石河子地區形成較強的偏北風切變。

圖1 2018年5月2日和5月23日08時500hPa形勢場（單位：dgpm）

圖2 2018年5月2日和5月23日08時500hPa形勢場（單位：dgpm）

6 月28 日低渦位于新地島和泰梅爾半島之間，低渦底部分裂的低槽范圍較廣較深厚，從新西伯利亞到青藏高原都為低槽活動區，石河子處于兩支槽區之間，屬于比較明顯的低槽活動區，有冷空氣不斷南下補充。8月16日呈兩脊一槽型，西伯利亞到北疆沿天山一帶有一深厚大槽，南疆為若得暖脊，石河子處于槽底脊上，冷暖空氣在此匯合。

以上過程除受天氣系統和引導氣流制約外，還受石河子地區的地形影響，石河子屬于北部沿天山一帶的天山腳下。一般說來垂直于山脈的抬升作用較強，容易形成對流天氣。

4 雷達回波分析

4.1 在PPI上，用回波移動路徑識別強冰雹云

圖3 2018年5月2日（圖a）和5月23日（圖b）雷達回波強度圖

分析石河子4次典型強冰雹天氣在多普勒C波段雷達上的回波移動路徑特征（圖3、圖4）：圖a）5月2 日在石河子北部的136 團和150 團附近有強回波帶生成，回波頂高7～8km，強度48dBz，以10km/h的速度向東南方向移動，17:52～17:58回波合并增強并使得149 團和148 團先后降雹，此時回波頂高達9km，強度達57dBz，。圖b）5 月23 日19:18 石河子132 團以西到135 團有多個對流單體生成，對流單體在東移過程中加強，在移動過程中，云頂高度達8km，45dBz 高度達5.2km，回波中心強度增強到57dBz，強回波位于133 團和134 團附近，后減弱東移。

表1 回波頂高與45d Bz強回波頂高差值統計

圖4 2018年6月28日（圖d）和8月16日（圖d）雷達回波強度圖

圖c） 6 月28 日16:50 在石河子136 團和133團的西北方向分別兩塊狀回波生成，云頂高度達10km，強度51dBz，以45km/h 的速度向東南方向移動。回波移動緩慢，云體高聳寬廣，高達10km，45dBz 高度9km，回波中心強度67dBz，為典型的冰雹云回波，136團和莫索灣片區地面產生降雹，之后繼續減弱向東南方向移出我區。圖d）8 月16 日在石河子135 團附近有強對流回波生成，強回波區呈點狀密集在塊狀回波區中，同時以30km/h的速度向東南方向移至121團，在移動過程中強度持續增強，21:28 回波強度高達65dBz，高度10km。21:56 繼續向東南移動。

4.2 在RHI回波上，依據回波頂高度與45dBz頂高的差值識別強冰雹云

冰雹的生長主要源地是大量過冷卻水滴組成的含水量累積區，在雷達回波上，對應的是強回波區，即冰雹生長的“雹源”，上升氣流速度決定了水凝物在云中的滯留時間和部位及垂直運動的強度，而水凝物在雹云中形成雹胚，隨上升氣流最大速度的增大和最大速度出現的高度的增大而增大，當云內上升氣流速度越大，最大速度出現的高度也增高，強回波中心高度（上升氣流極值區）就越高，雹云發展越旺盛。利用RHI 上冰雹云回波頂高度與45dBz頂高的差值識別強冰雹云。

利用雷達回波資料（表1），經過統計、對比分析，得出回波頂高h 與45dBz 回波頂高h45dBz 不同差值范圍與降雹強度的對應關系：當h-h45≤1.5 km 時，為強冰雹云并帶來嚴重雹災；當1.5km＜hh45≤2.5km時，中等雹云并有較重雹災；當2.5km＜hh45≤3.5km時，為弱雹云，雹災較輕。

5 小結

5.1 源于石河子西北一帶生成的對流單體，合并加強后沿東南方向入侵我區，其移動路徑為西北—東南時的強冰雹云，所帶來的冰雹天氣來勢較猛，強度大，災害非常嚴重。

5.2 在RHI 上，利用回波頂高（h）與45dBz 回波頂高（h45）的差值來判別冰雹云的強弱。h-h45≤1.5km時，為強冰雹云并帶來嚴重雹災；當1.5km＜hh45≤2.5km時，中等雹云并有較重雹災；當2.5km＜hh45≤3.5km時，為弱雹云，雹災較輕。

5.3 以低（渦）槽型和西北氣流型的天氣系統與石河子地區的地形抬升作用的共同影響，是石河子地區產生強冰雹天氣的主要原因。