本溪市春季冰雹天氣個(gè)例分析

吳荷　孫越峰　崔耀鵬

摘要 利用天氣形勢(shì)及各種物理量值、衛(wèi)星云圖資料，分析了 2017 年 4 月 17 日傍晚發(fā)生在本溪的一次冰雹天氣過(guò)程成因。結(jié)果表明，東北冷渦和高空槽是這次過(guò)程的主要影響系統(tǒng)；高層冷平流、低層暖平流，增強(qiáng)了大氣層結(jié)的不穩(wěn)定性；高、低空及地面系統(tǒng)配合較好，為此次冰雹發(fā)生提供了有利氣象條件，此次降雹區(qū)域K指數(shù)及各物理量要素配合都符合降雹標(biāo)準(zhǔn)。冰雹發(fā)生前期0 ℃層高度和-20 ℃層高度有利于冰雹生長(zhǎng)；強(qiáng)對(duì)流天氣發(fā)生區(qū)域與云頂亮溫低值區(qū)對(duì)應(yīng)。

關(guān)鍵詞 冰雹；形勢(shì)場(chǎng)；物理量場(chǎng)；紅外云圖；遼寧本溪

中圖分類號(hào) P467 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1007-5739（2017）13-0206-01

冰雹是一種由強(qiáng)對(duì)流天氣系統(tǒng)引發(fā)的具有破壞性的災(zāi)害性天氣，具有突發(fā)性和較強(qiáng)的局地性，預(yù)報(bào)難度大，雖然持續(xù)時(shí)間不長(zhǎng)，但卻能對(duì)農(nóng)作物造成顯著危害。隨著技術(shù)的發(fā)展，運(yùn)用雷達(dá)圖識(shí)別和預(yù)報(bào)冰雹的研究越來(lái)越多[1-3]，但對(duì)其環(huán)流背景及重要?dú)庀笠氐难芯亢头治鋈匀徊豢苫蛉盵4]，張琳娜等[5]通過(guò)分析近30年北京地區(qū)出現(xiàn)冰雹的天氣系統(tǒng)，將發(fā)生冰雹的天氣系統(tǒng)分為三類，其中東北冷渦型發(fā)生次數(shù)最多。楊曉霞等[6]分析得出低層輻合是短時(shí)對(duì)流天氣產(chǎn)生和維持的重要?jiǎng)恿C(jī)制。本溪地區(qū)并無(wú)雷達(dá)及探空站，對(duì)依賴于雷達(dá)圖和探空資料的冰雹預(yù)報(bào)分析仍有局限性；遼寧地區(qū)冰雹多發(fā)生在初夏，并多伴隨有短時(shí)強(qiáng)降水、雷暴大風(fēng)等強(qiáng)對(duì)流天氣，春季冰雹也時(shí)有發(fā)生，并對(duì)春耕播種等農(nóng)業(yè)活動(dòng)造成重要影響。因此，了解此次冰雹發(fā)生的環(huán)流背景，分析冰雹發(fā)生的氣象條件，對(duì)提高本地冰雹的預(yù)報(bào)預(yù)警技術(shù)有重要意義。

1 天氣實(shí)況

2017年4月13—16日本溪市天氣晴好，日最高氣溫均在22 ℃以上，地面能量較高。受冷渦及高空槽共同影響，2017年4月17日本溪市區(qū)出現(xiàn)中雨天氣，19：25左右出現(xiàn)冰雹天氣，并伴有雷電，冰雹直徑為0.4～0.9 cm，持續(xù)時(shí)間5～7 min，局部地區(qū)持續(xù)10 min。

2 環(huán)流背景分析

冰雹發(fā)生的基本物理?xiàng)l件包括位勢(shì)不穩(wěn)定、存在觸發(fā)機(jī)制、水汽條件、0 ℃層和-20 ℃高度及強(qiáng)的垂直風(fēng)切變。因此，針對(duì)這些條件分析高低空環(huán)流場(chǎng)、地面形勢(shì)場(chǎng)及主要物理量，得出此次冰雹發(fā)生的氣象條件特征。

2.1 高、低空及地面形勢(shì)場(chǎng)分析

由圖1（a）可以看出，17日8：00遼寧東北部500 hPa存在一個(gè)冷渦系統(tǒng)，南部存在高空槽，2個(gè)天氣系統(tǒng)共同影響遼寧地區(qū)。本溪地區(qū)處于200 hPa高空急流軸的左側(cè)，500 hPa高空槽前，高空輻散，低空輻合，上升運(yùn)動(dòng)顯著。由圖1（b）可以看出，850 hPa有明顯切變和低空西南急流存在，本溪處于T-Td≤3 ℃的顯著濕區(qū)，T500-850≥25 ℃，本溪地區(qū)水汽條件充沛，存在低空急流，前期本溪地面溫度高，這種上干冷、下暖濕的不穩(wěn)定層結(jié)十分有利于強(qiáng)對(duì)流天氣的產(chǎn)生和發(fā)展。至17日20：00冷渦南壓與高空槽合并影響遼寧，850 hPa切變線東移，低空急流有所減弱，此時(shí)冰雹天氣已經(jīng)結(jié)束，本溪降水天氣仍在繼續(xù)。由圖1（c）可以看出，17日17：00本溪地面由低壓中心控制，且存在明顯的地面氣旋，利于上升運(yùn)動(dòng)的加強(qiáng)，地面形勢(shì)場(chǎng)存在切變線，存在不穩(wěn)定能量，利于冰雹天氣的發(fā)生。

2.2 冰雹發(fā)生前期主要物理?xiàng)l件分析

大范圍強(qiáng)對(duì)流天氣在滿足降雹的大環(huán)流形勢(shì)下，還需具備一定的局地環(huán)境條件。為此，對(duì)冰雹發(fā)生前期本溪地區(qū)風(fēng)場(chǎng)垂直結(jié)構(gòu)、大氣層結(jié)穩(wěn)定度等進(jìn)行了分析：0 ℃層高度為2 650 m，-20 ℃層高度為5 350 m，T500-850>25 ℃，K指數(shù)>30 ℃，存在地面切變。由表1可以看出，17日8：00風(fēng)速由低層的14 m/s迅速增加到200 hPa的34 m/s，風(fēng)速差達(dá)到20 m/s，有較強(qiáng)垂直風(fēng)切變，非常有利于強(qiáng)對(duì)流天氣的發(fā)生、發(fā)展和維持。另外，本溪地區(qū)8：00 0 ℃層高度為2 650 m，使對(duì)流云可以向高處發(fā)展，為冰雹的生成提供水汽條件；-20 ℃層高度在5 350 m，與0 ℃層厚度適宜，有利于冰雹生成有利于冰雹的形成。K指數(shù)>30 ℃，T500-850>25 ℃，表示大氣層結(jié)不穩(wěn)定，滿足冰雹等強(qiáng)對(duì)流天氣發(fā)生的條件。

3 云圖特征分析

由圖2可以看出，遼寧上空低云不斷發(fā)展并集合成對(duì)流云團(tuán)，18：30對(duì)流云團(tuán)發(fā)展東移至遼寧東部本溪地區(qū)上空，云頂亮溫進(jìn)一步降低，云圖特征呈現(xiàn)為明顯的白色，有對(duì)流單體生成，本溪地區(qū)隨之發(fā)生冰雹天氣。

4 結(jié)論

分析結(jié)果表明，此次冰雹天氣過(guò)程受東北冷渦和高空槽共同影響，各項(xiàng)物理量預(yù)報(bào)指標(biāo)均利于強(qiáng)對(duì)流天氣發(fā)生。

（1）東北冷渦和高空槽是這次本溪冰雹天氣的主要影響系統(tǒng)，上干冷下暖濕的不穩(wěn)定層結(jié)、不穩(wěn)定度的增大為冰雹的產(chǎn)生提供了充足的不穩(wěn)定能量。

（2）本次降雹的0 ℃層和-20 ℃層高度在700 hPa和500 hPa等壓面高度附近，適宜冰雹的生成，降雹區(qū)域K指數(shù)及各層物理量要素配合等都符合降雹標(biāo)準(zhǔn)。

（3）東北冷渦外圍東南部的云系局地發(fā)展成中尺度對(duì)流系統(tǒng)，是此次強(qiáng)對(duì)流天氣產(chǎn)生的主要云系。

5 參考文獻(xiàn)

[1] 俞小鼎，王迎春，陳明軒.新一代天氣雷達(dá)與強(qiáng)對(duì)流天氣預(yù)警[J].高原氣象，2005，24（3）：456-464.

[2] 俞小鼎，周小剛，王秀明.雷暴與強(qiáng)對(duì)流臨近天氣預(yù)報(bào)技術(shù)進(jìn)展[J].氣象學(xué)報(bào)，2012，70（3）：311-337.

[3] 姜麟，王衛(wèi)芳，韓桂榮，等.江蘇一次夏季強(qiáng)雷暴天氣過(guò)程的綜合分析[J].氣象科學(xué)，2006，26（3）：316-322.

[4] 宋曉輝，柴東紅，蔡守新，等.冰雹天氣過(guò)程的綜合分析[J].氣象科技，2007，35（3）：330-335.

[5] 張琳娜，郭銳，何娜，等.北京地區(qū)冰雹天氣特征[J].氣象科技，2013，41（1）：114-120.

[6] 楊曉霞，張愛(ài)華，賀業(yè)坤.連續(xù)冰雹天氣的物理特征分析[J].氣象，2000，26（4）：50-54.