通遼市冰雹天氣各物理量的性能分析

王雨琪 烏文奇

（通遼市氣象局，內蒙古 通遼 028000）

通遼市自然災害繁多，干旱、洪澇，大風、沙塵、冰雹、霜凍、低溫、龍卷等，給農牧林業生產造成的損失是巨大的。冰雹天氣可造成農作物減產甚至絕收；毀壞草原牧草、造成牲畜傷、亡。通遼市為了抗擊和防御冰雹災害，一是進行人工防雹作業試驗，取得了一定的成效；二是進行冰雹的氣候分析工作，70 年代、80 年代就有此類論文發表，但由于資料、技術等原因，分析工作有待進一步深入。

1 冰雹天氣各物理量的性能分析

1.1 主要物理量

強天氣威脅指數、沙氏指數、總指數、瑞士雷暴指數、KI 指數、深厚對流指數、對流有效位能、抑制有效位能、風暴相對環境螺旋度、抬升指數。

1.2 0℃層高度和-20℃層高度

物理量沙氏指數SI、抬升指數LI、深厚對流指數DCI、KI指數、總指數TT、850 百帕與500 百帕的溫度差、SWEAT（強天氣威脅指數）、0℃層高度和-20℃層高度、瑞士雷暴指數SWISS 與通遼市冰雹天氣的發生具有密切的關聯性，而且物理意義明確，可作為冰雹天氣的預報因子。

1.2.1 SI：沙氏指數

SI=T500-TS，可以說明這個層次中的條件性不穩定情況。當SI 大于0 時，大氣層結是穩定的，反之亦然，且負值越大，不穩定程度越強。

1.2.2 LI：抬升指數

LI=T500-TS，表示這個層次中的條件性不穩定情況。當LI 大于0 時，大氣層結是穩定的；反之亦然，且負值越大，不穩定程度越大。

1.2.3 DCI：深厚對流指數

判別深厚對流潛勢區域。

DCI=（T850+Td850）-LI

在DCI 高值區，常有明顯的對流發生。

1.2.4 KI 指數

KI 指數能夠反映大氣的層結穩定情況，KI 指數越大，層結越不穩定。

1.2.5 TT：總指數

TT=T850+Td850-2T500

TT 越大，表示越不穩定。

1.2.6 △T=T850-T500：850 百帕與500 百帕的溫度差

如果△T 值越大，即表明上冷下暖越明顯，越有利于對流的發展和形成。

1.2.7 SWEAT：強天氣威脅指數

SWEAT=12Td850+20（TT-49）+2f850+f500+125（S+0.2）

Td850為850hpa 露點溫度（℃），若Td850是負數，此項為0；TT=T850+Td850-2T500，為總指數，f850為850hpa風速，f550為500hpa 風速，S=sin(α500-α850),α500與α850分別代表500hpa 風向與850hpa 風向。SWEAT 是一個無量綱的單位。

表5 通遼市冰雹天氣的高空系統比例

1.2.8 0℃層高度和-20℃高度

積雨云在0℃層以下是水滴和過飽和水汽區，0℃層以上至-16℃層以下是過冷水和冰晶的混合體，再向上則以雪花、冰晶等固態云滴為主。冰雹在云體中增長的情況同這些水分位相的垂直分布有關。0℃層的高度對冰雹的形成是有影響的。

根據觀測分析發現，最有利于冰雹形成的0℃層海拔高度大約在3.0-4.5km或700-600hpa。大水滴在-20℃左右的溫度，5500-6900m（500-400hpa 附近）最容易形成冰雹。

表2 通遼市各地平均每年冰雹日數/d

不難看出，當高層為冷平流時，-20℃層的高度要下降，低層為暖平流時，0℃層的高度要升高，這樣0℃層到-20℃層之間距離△H0--20℃值也可用來表示雹云的特征。

1.2.9 SWISS（瑞士雷暴指數）

SWISS 指數是用于確定是否有雷暴發生，它類似于美國氣象學家提出的強天氣威脅指數。SWISS=SI850+0.4Shr3-6+0.1(T-Td)600。其中SI850為傳統的沙氏指數的數值（單位取℃）；Shr3-6為3-6 公里垂直風切變的值（單位取m·s-1·(3km)-1）；（T-Td）600是600百帕溫度露點差的數值（單位取℃），當5.1≤SWISS≤7時預報有雷暴。[1]

2 對相關數據的分析

2.1 通遼市各地冰雹數據統計概況

通遼市冰雹最早出現時間為4 月1 日（1982 年甘旗卡），與甘旗卡較近的庫倫、保康為4 月6 日，舍伯吐為5 月7 日，其余各地在4 月中旬。最晚出現時間為10 月14 日（1966 年科爾沁和1978 年庫倫）。冰雹在一年中出現月份為單峰型，以6 月份為峰值，占總冰雹日的三分之一，該月冷、暖空氣活躍，多受對流天氣系統影響，易于產生強烈對流云系而發生冰雹天氣。其余月份隨著與六月份的遠離，冰雹天氣頻數逐漸減少（表1）。

表1 通遼市1960-2015 年各月冰雹頻數及比例

在地理分布上，北部的巴雅爾最多，平均每年2.1d，西南部的青龍山次之，平均每年1.5d，其余各地平均每年1d 左右。巴雅爾和青龍山為山區或近山區，可見地形在冰雹活動中的作用是明顯的。

2.2 線性趨勢

圖1 為通遼市九站冰雹總日數演變圖。從圖1 可以看出，冰雹日數最多22d（1971 年），最少1d（2007年）相差21d。階段性十分明顯，在前29 年（1960-1988年）為數量偏多、年際間波動較大時期，這一時期平均每年13.9d；在后27 年（1989-2015 年）則為數量偏少、波動中減少時期，此時期平均每年7.0d，幾乎為前一時期的一半，減少趨勢是十分明顯的。

圖1 通遼市冰雹總日數演變圖

2.3 區域性

通遼市冰雹天氣在同一天中有單站發生和多站發生的情況。如果定義在同一天中有≥2 站（相鄰兩站）發生冰雹天氣為區域性冰雹天氣，只有1 站降雹為局地冰雹天氣，則各月區域性冰雹天氣所占比例見表3，從表3 可以看出，6 月份區域性冰雹比例最大，達42.5%，該月曾出現5 個站同一天降雹（1975 年6 月6日）；其次是5 月份為16.1%。[2]

表3 通遼市各月區域性冰雹天氣比例

2.4 日變化

一天中10 時以前出現冰雹的頻率很小，0-10 時的頻率和為2.4%，每個小時的頻率不足1%，10 時以后驟然增加，10-11 時和11-12 時頻率各為2.2%，此后繼續增加，15-16 時和16-17 時達到高峰，冰雹頻率分別為15.4%和15.3%，以后呈直線減少趨勢，至19-20時頻率只有4.0%，20-21 時為1.2%，21 時以后每個小時的頻率又不足1%。

2.5 持續時間

冰雹持續時間有很大差異，有的降雹時間不足1分鐘，有的可達3 小時以上，巴雅爾在1962 年6 月5 日和1982 年7 月21 日分別出現持續時間183 分鐘和186 分鐘的冰雹，但持續時間在4 分鐘以內的占52.9%，在8 分鐘以內的累計為78.2%，在30 分鐘以上的只占2.4%（表4）。

表4 通遼市冰雹持續時間出現頻率

2.6 高空系統

根據對20 年6-8 月冰雹天氣高空系統的統計（表5），低壓系統（包括蒙古低壓，貝湖低壓，西來低壓，東北冷渦、臺風東北上等）占42.6%；低槽系統（包括西來低槽、西北低槽、北來低槽、橫槽底部等）占34.6%，切變線占5.6%，上述三類占82.8%，其它（包括高脊附近、西北氣流、西南氣流、偏西氣流等）占17.2%。可見在分析和預報服務時，把重點放在高空的低壓、低槽和切變線上，應該是正確的。[3-4]

3 結論與討論

1.通遼市從4 月上旬至10 月中旬均可出現冰雹，集中于5-7 月，以6 月為最多，占總冰雹日的三分之一。地域上以山地或近山區偏多。年際變化大，減少趨勢顯著，從1980 年代中期起持續下降。

2.在同一天有≥2 站（相鄰兩站）降雹的區域性冰雹天氣，以六月份為最多，而且其比例更多，接近10%，這是由于區域性冰雹天氣與一定的天氣形勢相關聯。根據對2020 年6-8 月冰雹天氣的高空系統的統計表明，受低壓系統和低槽系統影響的分別占42.6%和34.6%，二者加起來達77.2%。因此，做好冰雹天氣預報，抓住此二類系統有重要的意義。