漢中市近40年冰雹分布特征研究

胡江波，劉元珺，何豫秦，楊睿敏

（漢中市氣象局，陜西 漢中723000）

1 引言

冰雹是一種常見的自然災害，它是強對流天氣的產物，具有明顯的局地性、分散性及突發性，往往來勢兇猛、強度大，給工農業生產、交通運輸、通訊、電力等設施以及人民群眾的日常生活和生命財產造成嚴重危害和經濟損失［1］。

漢中市位于陜西省西南部，地處秦巴山區西段，北依秦嶺，南屏巴山，中部為漢中盆地，全市轄11個縣（區），氣候為亞熱帶山地季風氣候，年平均氣溫11.5～14.6℃，年降水量780～1280mm，年日照時數為1269.7～1739.1h。由于受天氣系統及地形、地貌的共同影響，漢中市多冰雹天氣發生，尤其是山區冰雹氣象災害頻繁發生，對漢中市的工、農業生產造成了嚴重的損失。本文利用漢中市11個縣（區）氣象觀測站1971～2010年40年的冰雹實況觀測資料，分析漢中市冰雹的空間分布、月際和年際變化特征，總結研究漢中市冰雹的天氣分型，以期更好地為漢中市開展防雹減災工作及冰雹天氣的潛勢預報提供科學依據。

2 資料與方法

冰雹觀測資料來源于漢中市11個縣（區）氣象觀測站1971～2010年40年的冰雹實況觀測資料，分析漢中市冰雹的時空分布特征。選取1994～2010年漢中市出現的34個典型冰雹個例，利用出現冰雹當日08：00時高空觀測資料，進行漢中市冰雹天氣分型研究。

3 冰雹時空分布特征

3.1 冰雹的空間分布特征

漢中市降雹的空間分布與海拔高度、地形及下墊面性質密切相關，總的分布特征是高山、丘陵地區年降雹日數多于平川地區（圖1）。根據1971～2010年近40年漢中市的冰雹統計資料，漢中市冰雹高發區主要位于秦嶺南麓的佛坪和留壩，年降雹日數佛坪最多，達29d，其次為留壩，為25d，次高發區位于漢中市南部巴山沿線的寧強及鎮巴一帶，年降雹日數鎮巴為22d，寧強為16d，而平川地區年降雹日數相對較少，基本上在3～12d，冰雹災害相對較輕?？赡苁怯捎谏絽^地形復雜，下墊面受熱不均勻，有利于局地熱力對流的產生，在一定的天氣系統背景下，較容易出現局地性的降雹。

圖1 1971～2010年漢中市年降雹日數分布

表1為漢中市11個縣（區）年平均降雹日數和海拔高度的對比情況，可以可出，降雹與地域海拔高度的關系非常大，年均降雹日數與海拔高度成明顯的正相關（R＝0.7388＞r0.01（9）＝0.7348），用年均降雹日數與海拔高度建立一元線性回歸方程：Y＝－0.1879＋0.0007H（R＝0.7388，F＝10.8181，P＝0.0094），通過顯著性檢驗，達到極顯著水平，表明海拔高度越高，對應區域的年降雹日越多，海拔高度每增加1000m，年平均降雹日數增加0.7d。

表1 漢中市年平均降雹日數與海拔高度

3.2 冰雹的日變化

冰雹是強對流天氣，具有明顯的日變化特征［2］。漢中市冰雹的日變化分為上午型（08～11時）、中午型（11～13時）、下午型（13～17時）、傍晚型（17～20時）及夜間型（20～08時）5種，但主要為下午型、傍晚型和夜間型3種。經過統計分析，下午型為本地主要降雹高頻時段，占總降雹日數的45%，傍晚型降雹占總降雹日數的32.1%，夜間型降雹占17.6%。另外，上午型及中午型降雹頻次較少，分別占總降雹日數的1.5%和3.8%。可見，漢中市降雹主要集中在下午13～17時，這種變化與午后氣溫高，熱力對流增強，不穩定能量加大有直接關系［3］。

據相關研究，一次降雹過程的持續時間與冰雹的強度呈正比關系［4］。據統計，漢中市降雹平均持續時間為8min，最長持續時間為45min（寧強站1973年5月26日），最短持續時間不足1min，持續時間0～5min的降雹最多，占總數的53%，其次是5～10min降雹，占18.3%，＞20min的降雹最少，僅占5.2%。說明漢中市主要為小尺度冰雹天氣過程，冰雹持續時間短、強度較弱。

3.3 降雹的月變化

由圖2可知，漢中市冰雹月際變化呈單峰型，變化為比較標準的拋物線。3～10月都可能出現冰雹，11月到次年2月為無雹期。降雹時段主要發生在4～10月，集中在4～8月，占全年降雹總日數的90.6%，其中，5月份最多，占25.9%，其次是4月占18.7%。1981～2010年40年間最早降雹日出現在3月5日（鎮巴），最晚出現在10月30日（留壩）。

圖2 漢中市1971～2010年降雹日數月變化

3.4 降雹的年變化

經統計，漢中市各站在1971～2010年間共出現冰雹日139d，年平均3.5d，由圖3可知，漢中市1981～2010年冰雹日總體呈減少趨勢，氣候傾向率為－0.806d/10a，未能通過顯著性檢驗，1990年以后至2010年，漢中市年降雹日數呈現明顯下降趨勢，氣候傾向率為－2.932d/10a，經檢驗達到極顯著水平。尤其是進入21世紀的前10年，漢中市冰雹日數明顯減少，除2001年（6d）、2002年（7d）外，年降雹日數均低于多年平均值。冰雹日最多的年份為1985年，共出現冰雹日12d，有8年未出現冰雹，且無雹年多為連續出現，分別為1998～1999、2005～2007年。1990年以后，漢中市年降雹日數的顯著減少與西北地區年降雹日數減少變化趨勢一致，這可能與自然氣候變化及人工防雹工作有關［5］。

圖3 漢中市1971～2010年降雹日數年際變化

4 冰雹的天氣分型

冰雹天氣過程都是在特定的環流背景和天氣影響系統下產生的，考慮上干冷下暖濕的不穩定條件、促使不穩定能量釋放的動力條件及水汽條件等冰雹發生的天氣學條件，根據降雹當日08時500hPa高空形勢，歸納出3種有利于漢中市產生冰雹的天氣形勢，分別為冷渦型、西北氣流型、低槽型。

4.1 冷渦型

如圖4所示，500hPa高空圖上新疆高脊發展加強，東亞上空大氣環流經向特征明顯，在我國東北地區存在一個深厚的冷性低渦，漢中市處于冷渦西側較強的西北氣流中，風速可達8～14m/s，中高空干冷，低層有切變，從成都到漢中有偏南風發展，不斷輸送水汽和不穩定能量，850hPa和500hPa的溫差達25～31℃。由此可見，冷渦型主要表現在冷渦天氣形勢下冷渦后部不斷分裂的干冷空氣與低層暖濕空氣在漢中市上空交匯，這種中高層干冷，低層暖濕的配置，形成強的位勢不穩定，十分有利于冰雹天氣的產生。冷渦型是漢中市冰雹天氣的最主要形勢，主要出現在4～6月。

圖4 冷渦型天氣形勢（實線為等高線，虛線為等溫線）

4.2 西北氣流型

如圖5所示，本型屬于西高東低型，也是漢中市多冰雹天氣的又一種形勢。影響系統是西北氣流中的冷溫度槽，且溫度槽落后于高度槽，漢中市處于槽后一致的西北氣流控制中，風速達10～16m/s，中高空有強的干冷空氣侵入，低層有切變幅合或濕舌配合，這種上層干冷、下層暖濕的不穩定層結，往往午后到夜里易出現冰雹天氣。因此，西北氣流型主要表現為中層強烈的干冷空氣侵入和強的垂直風切變，地面上常有弱冷鋒存在。

圖5 西北氣流型天氣形勢（實線為等高線，虛線為等溫線）

4.3 低槽型

如圖6所示，500hPa高空圖上，漢中市上游有高空槽東移，槽后冷平流較強，槽前存在正渦度平流造成的動力性上升運動，漢中以南的地方為西北氣流控制，水汽通道不暢，漢中為干區控制，低層有切變輻合，850 hPa水汽條件較好，850hPa溫度露點差小于6℃，基本形成了中上層干冷、下層暖濕的不穩定形勢，動力抬升往往造成強烈的冰雹天氣。因此，高空槽前正渦度平流的動力抬升作用和低層暖濕氣流造成的上層干冷、下層暖濕的不穩定層結是形成該類冰雹天氣的主要機制。

5 結論

（1）漢中市冰雹總的分布特征是高山、丘陵地區年降雹日數多于平川地區。冰雹高發區主要位于秦嶺南麓的佛坪和留壩，近40年降雹日數佛坪最多，達29d，平川地區年降雹日數相對較少，在3～12d之間。另外，年均降雹日數與海拔高度成明顯的正相關。

圖6 低槽型天氣形勢（實線為等高線，虛線為等溫線）

（2）漢中市冰雹日變化主要分為下午型、傍晚型和夜間型，其中，以下午型（13～17時）為主，占總降雹日數的45%。漢中市降雹平均持續時間為8min，其中，以持續時間0～5min的降雹最多，主要為小尺度冰雹天氣過程，冰雹持續時間短、強度較弱。

（3）漢中市冰雹月際變化呈單峰型，3～10月都可能出現冰雹，11月到次年2月為無雹期，降雹主要集中在4～8月，5月份降雹最多。

（4）漢中市1981～2010年降雹日數總體呈減少趨勢，未能通過顯著性檢驗，1990年以后漢中市年降雹日數呈現明顯下降趨勢，尤其是進入21世紀后的前10年，漢中市降雹日數明顯減少。降雹日數最多的年份為1985年（12d），有8年未出現冰雹，且無雹年多為連續出現。

（5）根據降雹當日08時500hPa高空形勢，歸納出冷渦型、西北氣流型、低槽型這3種天氣形勢有利于漢中市冰雹天氣產生。

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

［2］趙月蘭，何臨平，楊子和，等.和政縣冰雹時空分布特征及防御對策［J］.現代農業科技，2013（4）：256～257.

［3］劉引鴿，文彥君，張轉霞.隴縣冰雹災害特征分析［J］.寶雞文理學院學報：自然科學版，2007（2）：159～163.

［4］吳勝勇，王 云，姬 升，等.神木縣冰雹災害氣候特征分析［J］.陜西氣象，2013（6）：12～14.

［5］安 林，張 強，康風琴，等.人工防雹消雹業務技術問題的討論［J］.干旱氣象，2006，24（1）：54～56.