南靖縣一次春季冰雹天氣過程分析

李景祥+++鄧曉璐+++柯婉茹

摘 要：采用NCEP1°×1°再分析資料，常規(guī)氣象資料和多普勒雷達(dá)資料，結(jié)合天氣學(xué)和診斷方法對福建省南靖縣2016年4月8日的降雹過程進行分析。結(jié)果表明：冷平流入侵觸發(fā)不穩(wěn)定能量的釋放是造成強對流的主要因素。此次降雹過程是在南支槽前，700hPa西南急流，850hPa冷式切變和地面靜止鋒及倒槽等天氣系統(tǒng)背景下產(chǎn)生的。假相當(dāng)位溫、比濕、散度對強對流天氣有較好的指示作用。風(fēng)暴成熟前期存在VIL躍增現(xiàn)象。

關(guān)鍵詞：降雹；假相當(dāng)位溫；比濕；散度；VIL

中圖分類號：S427 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10.11974/nyyjs.20161032045

引言

2016年4月8日19：00—20：00時，福建省南靖縣書洋鎮(zhèn)上版村、下版村、塔下村、曲江村、上田村先后出現(xiàn)了冰雹。冰雹最大直徑達(dá)25mm，給農(nóng)業(yè)生產(chǎn)造成嚴(yán)重影響。此次降雹過程是從福建省永定縣東移影響的，在南靖縣境內(nèi)出現(xiàn)冰雹天氣為近年罕見。本文就此次降雹過程發(fā)生的環(huán)流背景以及多普勒雷達(dá)探測資料等進行分析。

1 環(huán)流背景分析

4月8日08：00 500hPa高度場天氣圖（圖1a）表明，我國東北與俄羅斯交界地區(qū)由一冷低渦控制，其底部形成2個低槽，分別位于俄羅斯遠(yuǎn)東地區(qū)與我國東北地區(qū)交界處和我國黃海，低槽后部西北氣流引導(dǎo)冷空氣從東路南下影響福建省。南支槽在107°E附近，副熱帶高壓控制整個南海，588線到達(dá)華南沿海。從溫度平流場看，河套及其東部至福建省為冷平流。20：00的高度場上，南支槽東移減弱，副高北測有一支26m/s的副熱帶急流。

700hPa圖上，7日08：00切變線在長江流域，切變南側(cè)有一支西南急流，20：00切變東移南壓，西南急流也隨之南移，8日西南急流軸維持在廣東中部至福建南部，低空西南急流作為暖濕氣流的輸送帶，為此次冰雹的產(chǎn)生提供充沛的水汽和不穩(wěn)定能量。

850hPa高度場天氣圖（圖1b）上，4月8日08：00，冷空氣活動較明顯，漢口以北到河套為冷高壓，西段切變線在江西中部、湖南南部至四川南部，為冷式切變適中型（Lm）[1]，152線經(jīng)福建省福州、龍巖、廣東河源至湛江，福建省永定縣、南靖縣受低層副高邊緣西南氣流控制，有較明顯的暖平流。20：00，西段切變線，略有北抬，位于浙江中部、閩贛交界至江西中部，152線南落至東南沿海，永定縣、南靖縣仍受西南氣流影響。

地面天氣圖上，4月8日08：00，冷鋒在日本南部、臺灣北部、福建省中部、廣東北部，福建省為地面倒槽控制，冷高壓在河套一帶，冷空氣從東路南下，分裂出一個冷高壓，中心在長江口附近。14：00，東路冷空氣繼續(xù)從沿海南下，東段冷鋒減弱消失，西段轉(zhuǎn)為（臺灣北部、福建中部、廣東北部）靜止鋒，永定縣、南靖縣處在靜止鋒前的地面倒槽中，輻合上升運動強烈。

2 物理量診斷分析

2.1 假相當(dāng)位溫θse

強對流天氣的發(fā)生發(fā)展與大氣穩(wěn)定度密切相關(guān)，往往發(fā)生在對流不穩(wěn)定的條件下。4月8日08：00θse沿24.5°N緯向剖面圖（圖2）可以看出，E118°以西，900hPa到500hPa中低層大氣中θse隨高度降低，且θse900-θse500>10k，表明南靖縣為高能區(qū)，低層大氣存在對流不穩(wěn)定。而從500～100hPa的高層大氣，θse隨高度升高，表明其高層大氣是對流穩(wěn)定的。θse分析表明，南靖縣在降雹前處于低層對流不穩(wěn)定區(qū)中，有利于對流天氣的發(fā)生發(fā)展。

2.2 比濕

大氣比濕是指一團由干空氣和水汽組成的濕空氣中的水汽質(zhì)量與濕空氣總質(zhì)量之比[2]。比濕可以用來表示大氣的潮濕程度。比濕越大，說明空氣中的水汽含量越高。從4月8日08：00各層的比濕場可以看出南靖縣500hPa以上的比濕小于3g/kg，空氣較干燥； 700hPa以下低層大氣的比濕8g/kg-1以上，空氣中的水汽含量較高。說明符合上干，下濕的降雹條件。

2.3 散度場

散度是表示速度場輻合和輻散強度的物理量，從4月8日08：00各層的散度場可以看出，700hPa以下的散度場為輻合，500hPa的散度場為輻散，400hPa以上的散度場為輻合，這樣的大氣結(jié)構(gòu)對強對流天氣的發(fā)展不太有利。但從4月8日20：00各層的散度場可以看出，400hPa以上各層的散度場為輻散，500hPa以下的散度場為輻合。這種低層大氣輻合，高層大氣輻散的大氣結(jié)構(gòu)有利于強對流天氣的發(fā)展。到4月9日08：00 700hPa以下的散度場為輻散，這樣的大氣結(jié)構(gòu)不利于對流天氣系統(tǒng)的發(fā)展。

3 探空分析

從福建省龍巖站的探空圖（圖3）中看出，溫度線和溫度露點線在600hPa以上呈喇叭狀，水汽的垂直分布呈上干下濕結(jié)構(gòu)，即600hPa以下濕度大，600hPa以上濕度明顯減小。K指數(shù)為36.0℃，表明此處大氣層結(jié)處于不穩(wěn)定狀態(tài)。0℃層高度4505m，有利于低層的水汽通過強烈的上升運動能夠達(dá)到該高度，-20℃層高度7801.3m，有利于冰雹的形成。

環(huán)境風(fēng)場的垂直切變特征對雷暴的結(jié)構(gòu)、形態(tài)、生命史以及活動有著重要的影響[1]。從龍巖站風(fēng)的垂直分布分析表明，500hPa以下風(fēng)隨高度順轉(zhuǎn)，有暖平流，有利于能量的輸送，500～400hPa，風(fēng)隨高度逆轉(zhuǎn)，有冷平流，這種低層暖平流，高層冷平流的配置，表明大氣層結(jié)處于不穩(wěn)定狀態(tài)。從風(fēng)隨高度的變化看，500hPa以下風(fēng)速隨高度明顯增大，最大風(fēng)速出現(xiàn)在500hPa達(dá)22m/s，700hPa為16m/s，925 hPa僅4m/s，低層風(fēng)速的垂直風(fēng)切變較強，有利于雷暴的發(fā)展、維持。

4 雷達(dá)資料分析

4.1 雷達(dá)回波強度分析

從龍巖雷達(dá)站探測的雷達(dá)回波演變顯示，仰角為2.4°的回波圖上，4月8日17：58，在雷達(dá)站西南91.7km處的廣東省梅縣境內(nèi)有一小塊回波強度為45dBZ的對流單體。該對流單體發(fā)展迅速，18：04，回波強度達(dá)55dBZ。18：10，移到與永定縣交界處，增強到60dBZ。18：28，回波強度增強到65dBZ。18：47（圖4a），在雷達(dá)站西南60.3km處的永定縣境內(nèi)出現(xiàn)了三體散射現(xiàn)象，表明已經(jīng)出現(xiàn)冰雹天氣。19：11（圖4b），對流單體移到南靖縣書洋鎮(zhèn)境內(nèi)。三體散射現(xiàn)象維持到19：17。65dBZ的回波強度持續(xù)到19：19，總的持續(xù)時間達(dá)41min。

4.2 VIL分析

研究表明，風(fēng)暴成熟前期存在VIL躍增現(xiàn)象[3]（前后時間差一個體掃）。從龍巖的雷達(dá)資料看出，4月8日18：22，在雷達(dá)站西南方向72.1km處，VIL25kg/m2，8日18：28，該塊回波移到雷達(dá)站西南方向65.3km處，VIL躍增到35kg/m2，躍增量10kg/m2，此時回波強度也增強5dBZ。

5 小結(jié)

5.1 這次降雹 過程是在南支槽前，700hPa西南急流，850hPa冷式切變和地面靜止鋒及倒槽等天氣系統(tǒng)背景下產(chǎn)生的。

5.2 上層干冷、下層暖濕的大氣層結(jié)結(jié)構(gòu)符合降雹的條件，冷平流入侵觸發(fā)不穩(wěn)定能量釋放造成強對流天氣過程。

5.3 風(fēng)暴成熟 前期存在VIL躍增現(xiàn)象，回波頂高也達(dá)到最高。風(fēng)暴成熟時雷達(dá)回波強度最強，出現(xiàn)了三體散射現(xiàn)象。

參考文獻(xiàn)

[1]林新彬，劉愛鳴，林毅，等，福建省天氣預(yù)報技術(shù)手冊[M]. 北京：氣象出版社，2013（6）：186-204.

[2]盛裴軒，毛節(jié)泰，李建國，等.大氣物理學(xué)[M].北京：北京大學(xué)出版社，2005：119-121.

[3]陳金敏，刁秀廣.冰雹與對流性強降水天氣的物理量和雷達(dá)參數(shù)對比分析[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2010（5）：2451-2453.

作者簡介：李景祥（1962-），男，福建南安人，本科，高級工程師，從事綜合氣象業(yè)務(wù)工作。