尋甸一次降雹天氣過程的多普勒雷達特征分析

胡衛芬，黃初龍，鄧 祥，耿 瓊，董思平，曾麗莎

云南省尋甸回族彝族自治縣氣象局，云南昆明 655200

0 引言

尋甸縣屬于亞熱帶季風氣候，氣候垂直變化顯著，類型多樣。四季不分明，冬暖夏涼，氣溫年較差小，日較差大；干濕季分明，雨熱同季。近50年，氣溫升高，降水減少，氣候呈暖干趨勢。冬春兩季受平直西風環流控制，大陸季風氣候明顯，干旱少雨；夏秋季主要受太平洋西南或印度洋東南暖濕氣流控制，海洋季風突出，多雨，涼爽潮濕。5—10月為雨季，11月至翌年4月為旱季。明顯的特點有2個：河谷區與高山區氣候差別大、四季不分明。尋甸縣年平均氣溫14.9℃，1月平均氣溫7.9℃，極端最低氣溫-13.9℃；7月平均氣溫20.1℃，極端最高氣溫33.4℃。無霜期年平均236 d，年平均日照時數2 059.8 h，年平均雷暴日數70 d。年平均降雨量1 022.4 mm，其中5—10月降雨量896.2 mm，占全年降雨量的88%，月最大降雨量370.4 mm，月最小降雨量0.0 mm，降雨集中在每年6—9月，7月最多。氣象災害主要包括暴雨洪澇、干旱、低溫霜凍、雪災、冰雹等。

尋甸縣烤煙種植源遠流長，1943年云南煙草事務總管理處嵩尋事務所推廣美煙（烤煙），仁德、塘子、雞街3處有三戶農戶試種，至今已有70多年。尋甸縣是昆明市優質煙葉的主產區，年均烤煙種植面積9 333 hm2左右，種植面積和烤煙產量幾乎占到全市的1/3。烤煙在團棵后特別怕冰雹，一場冰雹災害可能造成很大面積的烤煙受損甚至絕收，所以人工防雹顯得尤為重要[1]。2002年，尋甸縣開始烤煙人工防雹，經過近20年的發展，基本形成了覆蓋全縣的人工防雹防災減災網絡體系，為煙農增收、企業增效、財政增長作出了積極的貢獻，人工防雹成為全縣農業防災減災體系的重要組成部分[2]。

強對流天氣，特別是局地強對流天氣，經常伴隨著中小尺度系統的衍生和消亡，強度大，持續時間短，冰雹、大風等災害性天氣常有發生，對烤煙等經濟作物極具破壞力[3]。由于其空間尺度狹小和生命史較短暫，常規預報方法無法確定其發生區域和發生時間，但是雷達回波可以在短時間內探測到中小尺度云團和局地強回波，有助于強對流天氣的預測預警，便于人影指揮等其他業務工作的開展[4]。本文選取2020年8月21日下午尋甸七星鎮必寨村委會的降雹天氣過程，針對尋甸特有的地理和天氣環境，使用雷達回波組合反射率、垂直剖面、回波躍增等分析此次過程，為今后人影科學指揮、高效作業提供有價值的參考。

1 多普勒雷達回波分析

1.1 組合反射率分析

2020年8月21 日17:33（圖1a）， 尋甸與沾益、馬龍交界處呈西北—東南向約50 km的帶狀對流回波，強中心在三縣交界沾益和馬龍境內，強度在40～50 dBz之間；尋甸與馬龍交界處的對流云處于發展階段，強中心為30 dBz，其西北外圍云系已覆蓋尋甸七星臘味作業點，強度為9 dBz。17:39（圖1b），尋甸與馬龍交界處的對流云西北向移動發展，速度較快，云體面積擴大，主體位于尋甸七星臘味、七星戈必、七星必寨3個作業點之間, 強中心為33 dBz，較上一 時 次“躍 增”24 dBz。17:45（圖1c），上述3個作業點之間的強對流云云體面積基本維持不變，移速緩慢但強度加強，中心強度為53 dBz，較上一時次“躍增”20 dBz。17:51（圖1d），強對流云云體面積北向擴大，強度繼續加強，中心強度為55 dBz。17:57（圖1e），強對流云北向移動，強中心云體面積加大，中心強度維持在55 dBz以上。18:03（圖1f），強對流云繼續北上，主體已移至七星戈必與七星必寨作業點之間，中心最大強度為58 dBz。18:09（圖1g），強對流云強度減弱，主體移出七星必寨，位于七星戈必西北向，中心最大強度為50 dBz。18:15（圖1h），強對流云強度減弱，繼續西北向移動，強中心云體面積從塊狀演變為條狀，之后回波逐漸減弱，強對流天氣過程趨于結束。此次降雹天氣過程大約發生在18:00，造成必寨村委會烤煙受災面積213 hm2，絕收面積67 hm2。

圖1 2020年8月21日17:33～18:15 0°仰角的組合反射率因子演變圖

1.2 垂直結構分析

由圖2可知，按照冰雹云雷達回波垂直結構分類，把冰雹云雷達回波垂直結構大致分為懸垂體、紡錘體和錐狀體三類。尋甸七星鎮此次強對流云距昆明棋盤山雷達站90 km左右，分析17:33~18:15強對流云的雷達回波垂直結構，可知17:33~17:39冰雹云雷達回波垂直結構為懸垂體，這個過程中強回波區主體位于回波中上部，總體呈現上寬下窄的結構體，表明強對流天氣處于形成、發展階段，預示將可能出現雷雨、冰雹天氣過程；17:39~18:03冰雹云雷達回波垂直結構為紡錘體，這個過程中強回波區主體處于回波中部，總體呈現中部寬且上下發布較為均勻的結構體，通常表明強對流天氣處于發展和趨于成熟穩定階段，即將或已出現雷雨、冰雹天氣過程；18:03~18:15冰雹云雷達回波垂直結構為錐狀體，這個過程中強回波區主體處于回波中下部，總體呈現上窄下寬的結構，通常表明強對流天氣過程開始減弱并逐漸消散。

圖2 2020年8月21日17:33～18:15垂直結構演變圖

1.3 回波躍增分析

17:39（圖3b），尋甸與馬龍交界處的對流云中心強度為33 dBz，較上一時次17:33（圖3a）9 dBz“躍 增”24 dBz。應該說，此次降雹天氣很明顯的前兆特征之一就是這兩個時次的躍增。至于17:45（圖3c）53 dBz較17:39（圖3b）33 dBz“躍增”20 dBz，在常規的防雹工作中，工作人員很容易就能發現并采取相應措施。這里著重分析了17:33~17:39這6 min的 回 波 躍 增 演 變。17:33（圖3a），尋甸與馬龍交界處的對流云處于發展階段，其西北外圍云系已覆蓋尋甸七星臘味作業點，強度為9 dBz。17:39（圖3b），上一時次的對流云主體于位移尋甸七星臘味、七星戈必、七星必寨3個作業點之間, 強中心為33 dBz，較上一時次“躍增”24 dBz。

通過事后走訪了解和總結分析得知，指揮人員和作業人員在這個節骨眼上未能捕捉到這個具有指示性意義的關鍵信息——“躍增”，就未能及時申請作業。七星必寨作業人員和村兩委干部事后這樣描述：“那天的天氣十分罕見，這么多年來也沒碰到過。云從馬龍那邊過來，風也沒刮、雨也沒下，但是一來就是狂風暴雨和豌豆大的冰雹砸下來，來不及反應。”從描述中，可以獲取一些信息，這次對流云發展迅速，大家來不及反應，特別是作業人員的前哨觀察幾乎未能起到預警作用，這點是可以分析出來的。17:39（圖3b），對流單體最強部分30 dBz以上區域高度位于5.2～9.9 km之間，最大寬度為4.2 km。且6 min之內就躍增24 dBz，是典型的強對流單體，正處于旺盛發展階段，證明下層水汽正加速輻合上升。最先與強對流云“相遇”的七星臘味作業點海拔1 937 m，距強對流單體最強底部（5.2 km）有3 263 m。因強對流單體就位于作業點上空及其東南方，肉眼很難看到30 dBz以上區域，也無從判斷其危險性。故而縣指揮中心17:40提醒該作業點注意觀察時，他們覺得“沒打雷、也沒刮亂風，不危險，再等等看。”17:45（圖3c），強對流云發展至七星鎮這3個作業點之間，雖然都積極申請防雹作業，但是因安全射界和空域限制，待17:57批復下來，即便都已作業，但已錯過了最佳的作業時機，降雹也就隨之而來。

圖3 2020年8月21日17:33～18:15回波躍增演變圖

2 結論

（1）多普勒雷達和省市縣三級一體化指揮平臺各具優勢，要緊密結合起來使用，以便發揮各自的最大效益。

（2）強對流云的垂直結構對冰雹云的發生發展具有很好的直觀判斷作用。

（3）強對流云的“躍增”是冰雹云維持和發展的重要信號，也是防雹的一個提前量判定指標。

3 冰雹災害防御建議

人工防雹是目前防御冰雹災害的有效手段，此外為長遠考慮，有提出3點建議：

（1）合理布局，擇優種植，避開雹擊帶。根據冰雹多發生在冷空氣路徑的迎風坡、峽谷大曲道地區等。在雹災多發區不種或少種烤煙，盡量將烤煙種植在少雹區。

（2）加強管護。苗期要用拱棚或大棚育苗，防止塑料薄膜損壞。移栽后一旦發生雹災，應加強肥水管理，促進新葉生長，減少損失。

（3）植樹造林，綠化荒山，改善局地小氣候。植樹造林，綠化荒山，增加森林植被，改善生態條件，減緩上午地面增溫幅度，降低下午熱對流強度，從而減少局地冰雹災害。