咸陽市冰雹路徑研究

王 宇，謝 越，馬 文，王孜瑄

(1. 渭城區(qū)氣象局，陜西咸陽 712000；2. 咸陽市氣象局，陜西咸陽 712000)

咸陽市地處陜西關(guān)中平原中部，地勢(shì)自北向南為高原丘陵、臺(tái)塬和涇渭平原。果業(yè)是當(dāng)?shù)剞r(nóng)民脫貧致富的主要產(chǎn)業(yè)。冰雹是咸陽市主要?dú)庀鬄?zāi)害之一,對(duì)本地果業(yè)生產(chǎn)造成嚴(yán)重危害。近40年來，眾多學(xué)者對(duì)陜西渭北地區(qū)的強(qiáng)對(duì)流及冰雹天氣開展了持續(xù)研究。詹維泰等[1]、朱愛榮[2]、姚靜等[3]對(duì)陜西冰雹天氣氣候特征、預(yù)報(bào)方法和對(duì)流指標(biāo)等進(jìn)行了研究。樊鵬等[4]、劉嘉慧敏等[5]、岳治國等[6]、李秀琳等[7]研究了陜西渭北冰云雷達(dá)回波識(shí)別方法。陳保國等[8]、岳治國等[9]對(duì)渭北冰雹譜開展了研究。丁敏等[10]研究了冰雹對(duì)渭北蘋果的危害。萬紅蓮等[11]、梁軼等[12]、劉引鴿等[13]研究了渭北冰雹的時(shí)空分布。冰雹云的生成、移動(dòng)路徑受氣候、天氣系統(tǒng)、地形條件等多種因素影響，研究冰雹移動(dòng)規(guī)律對(duì)調(diào)整農(nóng)業(yè)及果業(yè)生產(chǎn)種植分布、科學(xué)規(guī)劃防雹作業(yè)火力網(wǎng)點(diǎn)、提高冰雹預(yù)警能力和提升防雹作業(yè)效果有重要意義。然而，近年來針對(duì)咸陽市冰雹路徑的研究工作并不多見。

早在30多年前，咸陽氣象工作者只能依據(jù)冰雹災(zāi)害調(diào)查資料、地形、當(dāng)?shù)厝罕妼?duì)冰雹云移動(dòng)情況描述，結(jié)合氣象學(xué)理論繪制出咸陽市冰雹移動(dòng)路徑[14]。盡管該冰雹路徑有一定的局限性，但也在咸陽農(nóng)業(yè)及果業(yè)布局、防雹作業(yè)站點(diǎn)布設(shè)方面發(fā)揮了較大作用。然而，受近幾十年來人類活動(dòng)、氣候變化、農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整等因素影響，以前的冰雹移動(dòng)路徑規(guī)律可能發(fā)生了變化。最近20年來，隨著數(shù)字化天氣雷達(dá)廣泛投入氣象業(yè)務(wù)應(yīng)用，雷達(dá)回波資料可以較為準(zhǔn)確、連續(xù)記錄每一次冰雹云發(fā)生、發(fā)展和移動(dòng)情況，這使準(zhǔn)確分析冰雹移動(dòng)路徑成為可能。本文使用2007—2016年旬邑711型(X波段)數(shù)字化天氣雷達(dá)資料和咸陽市降雹資料，統(tǒng)計(jì)分析咸陽市冰雹云的發(fā)生、發(fā)展、移動(dòng)規(guī)律，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人工防雹業(yè)務(wù)工作提供技術(shù)依據(jù)。

1 資料和分析方法

1.1 資料

主要依據(jù)冰雹云移動(dòng)和發(fā)展的過程分析冰雹路徑，資料選取標(biāo)準(zhǔn)為：

(1)2007—2016年咸陽市旬邑縣711型(X波段)數(shù)字化天氣雷達(dá)有完整回波資料的降雹天氣個(gè)例；

(2)一日中出現(xiàn)多次降雹過程時(shí)分別繪制移動(dòng)路徑；

(3)冰雹云(雷達(dá)回波頂高>7 km、45 dBz回波頂高度>0 ℃層高度)在咸陽市移動(dòng)距離大于10 km；

(4)日降雹范圍大于3個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)。

2007—2016年10年間咸陽市出現(xiàn)冰雹日94 d，符合上述標(biāo)準(zhǔn)的冰雹日共有49 d、128個(gè)冰雹云過程。

1.2 分析方法

影響咸陽市的冰雹云以外地移入為主，雹云雷達(dá)回波的形態(tài)以單體雹云居多，其次是帶狀分布的多單體和超級(jí)單體雹云，造成區(qū)域性冰雹災(zāi)害的大多為多單體、超級(jí)單體雹云以及單體雹云的合并加強(qiáng)。冰雹移動(dòng)路徑按照下列原則分析。

(1)外地移入咸陽市的冰雹云，以進(jìn)入地點(diǎn)作為冰雹路徑的起點(diǎn)。本地生成的雹云以初始回波形成后回波躍增(10 min增強(qiáng)10 dBz以上)或強(qiáng)中心達(dá)45 dBz以上的地點(diǎn)作為冰雹路徑的起點(diǎn)。

(2)以冰雹云明顯轉(zhuǎn)化為雷雨云(頂高迅速降低，強(qiáng)中心迅速減弱且處云體中下部或接地)，不再發(fā)展成雹云的地點(diǎn)作為冰雹路徑終點(diǎn)。

(3)單體雹云以回波強(qiáng)中心所經(jīng)路徑作為此次冰雹過程路徑；帶狀分布的多單體雹云以其中強(qiáng)度最強(qiáng)、造成災(zāi)害最重的一塊回波強(qiáng)中心所經(jīng)路徑作為此次冰雹過程路徑；分散單體雹云其移動(dòng)路徑分別繪制；雹云在合并前分別按單體移動(dòng)路徑繪制，合并后作為一塊雹云，以強(qiáng)中心所經(jīng)路徑繪制。

2 冰雹移動(dòng)路徑逐年分析

通過10年(2007—2016年)冰雹云移動(dòng)情況分析，發(fā)現(xiàn)咸陽市冰雹云移動(dòng)路徑、影響區(qū)域等在同一年多次反復(fù)出現(xiàn)，即具有較明顯的年際變化特征(圖1)。

2007年以西北、北、東北來向路徑為主，且經(jīng)向跨度較大，發(fā)生頻次高(14次)，災(zāi)害重，其中，6月3—7日出現(xiàn)連續(xù)性強(qiáng)對(duì)流天氣；2008年以西北、東北來向路徑為主，東西向移動(dòng)距離大，發(fā)生頻次較高(11次)，災(zāi)害較重；2009年以西北、西、北來向路徑為主，大多為從北到南走向，出現(xiàn)頻次少；2010年以東北、北、西來向路徑為主，徑向度一般，災(zāi)害一般；2011年以西北、西、東北來向路徑為主，大多為從西到東走向，災(zāi)害重，7月12—19日出現(xiàn)了連續(xù)8日的強(qiáng)對(duì)流天氣；2012年西、西北、北、東北來向冰雹均有出現(xiàn)，緯向型較多，同時(shí)出現(xiàn)了3次東北向西南的冰雹運(yùn)移動(dòng)路徑，冰雹云移動(dòng)以短距離居多，頻次較高(12次)，局部災(zāi)害重；2013年西、西北、東北路來向冰雹影響各占三分之一，大部移動(dòng)距離較長，影響較大，災(zāi)害較重；2014年以西北、北、東北路來向?yàn)橹鳎苿?dòng)距離長，東西向跨度大，影響范圍廣，6月23日出現(xiàn)了一次從東南至西北移動(dòng)的罕見冰雹過程；2015年以西北來向冰雹為主，北路和東北路有少量出現(xiàn)，大多以緯向型出現(xiàn)，移動(dòng)距離較長，頻次高(12次)，影響范圍大，災(zāi)害重，7月16—24日出現(xiàn)持續(xù)9日的大范圍連續(xù)性冰雹天氣；2016年西、西北、北、東北來向冰雹均有出現(xiàn)，頻次相當(dāng)，出現(xiàn)冰雹頻次接近常年，每次雹云移動(dòng)距離較長，影響范圍大，災(zāi)害重。

3 冰雹路徑特征分析

對(duì)49 d冰雹日128個(gè)冰雹云過程分別繪制冰雹路徑圖，根據(jù)走向歸類匯總，分析總結(jié)咸陽市冰雹移動(dòng)規(guī)律，得到5條主要冰雹移動(dòng)路徑(圖2)和3條冰雹出現(xiàn)頻次少于3次的次要冰雹路徑(圖3)。

A路和B路統(tǒng)稱為西北路冰雹路徑，發(fā)生頻率分別占所有冰雹路徑的26.9%和15.6%。A路冰雹云從甘肅的靈臺(tái)進(jìn)入長武縣的丁家、棗園、巨家一帶，向東或東南移動(dòng)。B路冰雹云從甘肅的寧縣進(jìn)入長武縣的地掌、彭公、芋園一帶，向東南移動(dòng)。A路和B路冰雹云均經(jīng)長武冉店進(jìn)入彬州市的義門、小章、城關(guān)一帶，其后分為三路：一路向東北經(jīng)彬州市的新民，旬邑縣的鄭家、太村、湫坡頭進(jìn)入職田；一路向東南經(jīng)彬州市炭店，旬邑縣原底、丈八寺，彬州市的香廟、龍高，淳化縣的胡家廟、關(guān)莊，永壽縣的上邑、竇家，淳化縣的馬家進(jìn)入禮泉縣南方、叱干一帶；一路向東南經(jīng)彬州市的新堡子、太峪，永壽縣的永太、渠子、常寧、馬坊御駕宮進(jìn)入乾縣的峰陽、陽峪、注泔一帶。A路和B路云系常會(huì)同時(shí)出現(xiàn)，在彬州市的義門、小章、城關(guān)一帶合并加強(qiáng)，對(duì)下游地區(qū)造成嚴(yán)重冰雹災(zāi)害。

C路和D路分別稱為北路和東北路冰雹路徑，C路和D路發(fā)生頻率分別占所有冰雹路徑的31.3%和17.2%。C路是影響咸陽市頻率最高的冰雹路徑，C路從甘肅的正寧縣進(jìn)入彬州市的底廟，旬邑縣的湫坡頭、職田，向南移動(dòng)。D路從甘肅正寧縣東部及銅川市進(jìn)入旬邑縣馬欄一帶，向西南移動(dòng)。C路和D路均進(jìn)入旬邑縣的清塬、赤道、排夏、丈八寺、土橋，淳化縣的十里塬、胡家廟一帶，其后分為三路：一路向東南經(jīng)淳化縣的卜家、潤鎮(zhèn)、城關(guān)、到達(dá)方里、固賢一帶；一路向東南經(jīng)彬州市龍高，淳化縣的胡家廟、關(guān)莊，永壽縣上邑、竇家，淳化縣馬家進(jìn)入禮泉縣南方、叱干一帶，與A路和B路的東南方向路徑的后半段重合；一路向西南東經(jīng)彬州市的龍高，永壽縣的渠子、常寧、上邑進(jìn)入馬坊一帶。C路和D路常在旬邑縣的清塬、赤道、排夏、丈八寺、土橋，淳化縣的十里塬、胡家廟一帶合并加強(qiáng)，常對(duì)下游地區(qū)造成嚴(yán)重災(zāi)害。

圖1 2007—2016年咸陽逐年冰雹移動(dòng)路徑圖

圖2 2007—2016年咸陽市主要冰雹移動(dòng)路徑圖

圖3 咸陽市次要冰雹移動(dòng)路徑圖

E路稱為西路冰雹路徑，發(fā)生頻率占所有冰雹路徑的14.1%。E路從寶雞的麟游縣進(jìn)入彬州市的韓家、底店，永壽縣的永平，向東移動(dòng)，經(jīng)彬州市的水口、太峪、新堡子、香廟、龍高，永壽縣的永太、渠子、常寧、上邑，淳化縣的胡家廟、官莊、十里塬進(jìn)入潤鎮(zhèn)、卜家、秦河一帶。

次要冰雹路徑有3條(圖3)，出現(xiàn)頻率小，偶然性大；但雹云移動(dòng)距離長，影響范圍大。

4 新舊冰雹移動(dòng)路徑對(duì)比分析

2007—2016年咸陽市冰雹路徑圖(圖2，簡稱新圖)與1988年冰雹路徑圖(圖4，簡稱舊圖)[14]差異明顯，一是舊圖主要是沿涇河河谷和幾條相對(duì)明顯山溝走勢(shì)繪制，無東西向移動(dòng)路徑，與實(shí)際情況差異較大，而近10年間西—東走向的冰雹路徑占31.1%。二是舊冰雹路徑總體趨勢(shì)為自北向南，無交叉，而近10年的雷達(dá)回波資料和降雹實(shí)況資料均已表明49 d冰雹日分別有128條線路，即每個(gè)雹日平均有2.6個(gè)影響路徑，而且兩條路徑雹云合并加強(qiáng)造成災(zāi)害的占總冰雹災(zāi)害的26.1%。兩條以上路徑雹云同時(shí)影響、合并加強(qiáng)是造成咸陽市冰雹災(zāi)害的重要特征之一。

圖4 咸陽市冰雹移動(dòng)路徑圖(舊圖)

5 結(jié)論及討論

(1)依據(jù)2007—2016年10年間數(shù)字化天氣雷達(dá)回波資料獲得了咸陽市冰雹移動(dòng)路徑，客觀全面反映冰雹云在咸陽境內(nèi)的生成、移動(dòng)、合并等演變特征。

(2)冰雹云移動(dòng)路徑、影響區(qū)域等在同一年多次反復(fù)出現(xiàn)，即具有較明顯的年際變化特征。

(3)兩條或多條路徑雹云相互作用、合并加強(qiáng)是造成咸陽市冰雹災(zāi)害的一個(gè)明顯特征，因此兩條路徑雹云合并可作為咸陽市冰雹預(yù)報(bào)的重要指標(biāo)。

(4)在冰雹頻發(fā)路徑、或易出現(xiàn)雹云合并地區(qū)增加高炮火箭作業(yè)站點(diǎn)，可有效阻止雹云加強(qiáng)、合并，進(jìn)一步提高防御效果。新的冰雹移動(dòng)路徑圖對(duì)調(diào)整農(nóng)業(yè)及果業(yè)布局、科學(xué)規(guī)劃防雹作業(yè)站點(diǎn)、提高冰雹預(yù)警能力和防御效果有重要意義。