吳忠市2次強對流冰雹天氣雷達回波特征對比分析

姬菲菲 劉沛 李金霞

摘要 ? ?為了提高吳忠市冰雹天氣的預報預警及服務能力，本文對2016年7月3日夜間及2018年6月21日2次冰雹天氣的多普勒雷達回波強度、徑向速度、垂直累積液態(tài)水含量、冰雹指數(shù)等雷達產(chǎn)品進行對比分析，總結出冰雹天氣在吳忠市新一代多普勒雷達產(chǎn)品上的一些指標：回波強度在55 dBZ及以上，最大達到65.5 dBZ，且強回波中心伸展高度較高;在雷達回波速度場可分析有逆風區(qū)的存在;垂直累積液態(tài)水含量48.0～57.5 kg/m2，其數(shù)值出現(xiàn)持續(xù)增大或者突然增大的現(xiàn)象，可以作為冰雹預警的指標之一;冰雹指數(shù)產(chǎn)品對冰雹預報有較好的指示作用。

關鍵詞 ? ?冰雹;雷達回波;垂直累積液態(tài)水含量;冰雹指數(shù);對比分析;寧夏吳忠

中圖分類號 ? ?P458.121.2 ? ? ? ?文獻標識碼 ? ?A

文章編號 ? 1007-5739（2019）23-0195-01 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 開放科學（資源服務）標識碼（OSID）

吳忠市位于寧夏中部，地處寧夏平原腹地，地勢南高北低，屬中溫帶干旱、半干旱氣候地區(qū)，干旱、暴雨、冰雹、雷暴、大風等災害性天氣頻發(fā)。冰雹作為吳忠市災害性天氣之一，由于其突發(fā)性和劇烈性，給全市造成了較大的經(jīng)濟損失。因冰雹等強對流天氣一直是天氣預報及短時臨近業(yè)務中的重點和難點，許多相關方面的專家都對此進行過研究[1-3]。

吳忠市新一代多普勒天氣雷達自2016年6月開始業(yè)務運行，主要對吳忠市的冰雹、雷暴大風、暴雨等強對流天氣進行監(jiān)測及預報預警。本文通過對2016年7月3日夜間及2018年6月21日2次冰雹天氣的多普勒雷達回波強度、徑向速度、垂直累積液態(tài)水含量、冰雹指數(shù)等雷達產(chǎn)品的對比分析，總結出冰雹天氣在吳忠市新一代多普勒雷達產(chǎn)品上的一些指標，以期為吳忠市強對流天氣預報預警提供參考依據(jù)。

1 ? ?天氣實況及災情

2016年7月3日夜間至4日7：00（簡稱“7·04”），吳忠市大部地區(qū)遭受雷雨大風、強降雨、冰雹災害性天氣。其中，同心縣東部下馬關、預旺等地遭受大風、強降雨、冰雹災害性天氣，冰雹持續(xù)20 min，直徑大約2 cm。此次強對流過程造成全市小麥、枸杞、玉米等農(nóng)作物受災，鹽池大水坑、花馬池鎮(zhèn)等鄉(xiāng)鎮(zhèn)出現(xiàn)不同程度的暴雨災害，給養(yǎng)殖業(yè)也造成了較大經(jīng)濟損失。

2018年6月21日（簡稱“6·21”），吳忠市出現(xiàn)對流性天氣過程，其中青銅峽市甘城子、同心縣下馬關白家灘村、池家峁村出現(xiàn)冰雹，最大直徑20 mm;鹽池縣馮記溝鄉(xiāng)馬兒莊村出現(xiàn)冰雹，最大直徑15 mm。此次冰雹災害造成同心縣下馬關、鹽池縣馮記溝鄉(xiāng)農(nóng)作物經(jīng)濟受損較為嚴重。

2 ? ?雷達產(chǎn)品對比分析

2.1 ? ?回波強度對比分析

“7·04”過程雷達回波移動方向由西北向東南方向移動，見圖1（a），雷達回波首先在鹽池北部出現(xiàn)，鹽池出現(xiàn)降水。隨后，青銅峽賀蘭山沿山地帶回波逐漸增強并向東南移動，21：42回波移動至利通區(qū)南部，分散性回波單體結構逐漸密實，形成弓形回波。隨著回波逐漸向東南方向移動，鹽池北部回波逐漸減弱。23：00回波東移至同心開始逐漸加強，23：40回波強度達65 dBZ以上，下馬關出現(xiàn)冰雹。隨著回波繼續(xù)東移，預旺、馬高莊地區(qū)相繼出現(xiàn)冰雹及暴雨。4日2：00之后回波逐漸減弱，降水強度也逐漸減弱，此次過程逐漸結束。

“6·21”過程雷達回波較為分散，強回波形成、減弱都較迅速，見圖1（b）。3個冰雹發(fā)生地雷達回波可達60 dBZ以上，最強達到了65 dBZ以上。冰雹最先發(fā)生地為青銅峽賀蘭山沿山甘城子地區(qū)，回波形狀為塊狀，強回波中心達到65.5 dBZ，在向東南移動過程中逐漸減弱。15：30鹽池縣馬兒莊村雷達回波逐漸增強，強回波中心伸展高度較高，出現(xiàn)冰雹概率大大增強。同心冰雹強單體回波出現(xiàn)時間與鹽池較為接近，強度相對較弱，但冰雹持續(xù)了約30 min。

2.2 ? ?回波速度場對比分析

張沛源等[4]認為，逆風區(qū)是中尺度輻散輻合共軛系統(tǒng)風場在多普勒速度圖上的表現(xiàn)形式，反映了水平動量垂直交換過程。分析“7·04”過程基本徑向速度圖，23：40在0.5°仰角徑向速度上，同心縣下馬關鎮(zhèn)出現(xiàn)大片負速度區(qū)包圍正速度區(qū)的區(qū)域，即存在逆風區(qū)，其仰角越高，正速度區(qū)范圍越大。隨著回波逐漸向東南方向移動，整個逆風區(qū)也逐漸南移，強度也越強。

“6·21”過程中青銅峽市甘城子、同心縣下馬關白家灘村等降雹區(qū)上空有很強的輻合區(qū)，在13：56甘城子出現(xiàn)大片負速度區(qū)包圍正速度區(qū)的區(qū)域，14：24逆風區(qū)逐漸南移，伴有明顯的氣旋旋轉特征。鹽池縣馮記溝鄉(xiāng)馬兒莊村在15：15出現(xiàn)大片正速度區(qū)包圍負速度區(qū)的區(qū)域，15：20逆風區(qū)范圍增大，并伴有強的輻合。

2.3 ? ?垂直累積液態(tài)水含量對比分析

對“7·04”過程冰雹發(fā)生地的垂直累積液態(tài)水含量進行分析，從3日23：00開始，同心縣垂直累積液態(tài)水含量數(shù)值逐漸增大，隨著時間推移，高值區(qū)逐漸南移，23：49垂直液態(tài)水含量為52.5 kg/m2，至23：51垂直累積液態(tài)水含量最大值達到57.5 kg/m2。從此次過程垂直累積液態(tài)水含量隨時間變化來看，其持續(xù)時間不太長，大值區(qū)范圍也較小。

在“6·21”過程中，青銅峽甘城子14：07垂直累積液態(tài)水含量達到48 kg/m2，但維持時間較短，之后數(shù)值持續(xù)降低。同心縣下馬關冰雹出現(xiàn)時間與垂直累積液態(tài)水含量最大值時間較為一致，最大達到48 kg/m2，維持時間較短。鹽池縣馮記溝鄉(xiāng)在15：20冰雹出現(xiàn)時，垂直累積液態(tài)水含量達53 kg/m2，并且維持了4個體掃時間，另外垂直累積液態(tài)水含量大值區(qū)范圍也較其他2個冰雹范圍大。

2.4 ? ?冰雹指數(shù)對比分析

冰雹指數(shù)是冰雹結構是否產(chǎn)生冰雹的一個指標，通過相關算法產(chǎn)生的圖像產(chǎn)品，可識別產(chǎn)生或可能產(chǎn)生冰雹的對流風暴[5]。從“7·04”和“6·21”2次過程可以看出，冰雹指數(shù)對強對流天氣的預報具有一定的指示意義?！?·04”過程中甘城子和下馬關都出現(xiàn)了連續(xù)的實心的三角冰雹指數(shù)，鹽池縣馮記溝鄉(xiāng)冰雹指數(shù)持續(xù)時間最長、范圍也最廣，從14：00靈武市一直持續(xù)至15：00鹽池縣。在整個強回波南移過程中，冰雹指數(shù)范圍逐漸減小，強度有所減弱。值得注意的是，在整個強對流天氣過程中，出現(xiàn)冰雹指數(shù)的地區(qū)并不一定會出現(xiàn)冰雹，有些地區(qū)冰雹指數(shù)范圍過大，可能出現(xiàn)虛報。

3 ? ?結論

通過對2016年7月3日夜間以及2018年6月21日2次冰雹過程雷達產(chǎn)品的對比分析，總結了冰雹天氣雷達產(chǎn)品特征：2次過程組合反射率達到55 dBZ及以上，最大達到了65.5 dBZ，雷達回波多為分散的雷暴單體，且強回波中心伸展高度較高;在雷達回波速度場中可分析有逆風區(qū)的存在，在移動過程中轉變伴有強的輻合;在冰雹發(fā)生前到降雹時，垂直累積液態(tài)水含量持續(xù)增大或者出現(xiàn)突然增大的現(xiàn)象，可以作為冰雹預警的指標之一;冰雹指數(shù)產(chǎn)品對冰雹預報有較好的指示作用，但在使用過程中存在虛報，只能作為參考。

4 ? ?參考文獻

[1] 孫繼松，陶祖鈺.強對流天氣分析與預報中的若干基本問題[J].氣象，2012，38（2）：164-173.

[2] 俞小鼎，周小剛，王秀明.雷暴與強對流臨近天氣預報技術進展[J].氣象學報，2012，70（3）：311-337.

[3] 張小玲，諶蕓，張濤.對流天氣預報中的環(huán)境場條件分析[J].氣象學報，2012，70（4）：642-654.

[4] 張沛源，陳永林.多普勒速度圖上的暴雨判據(jù)研究[J].應用氣象學報，1995，6（3）：371-374.

[5] 鄭芬，馮德花，王酈，等.文山州兩次冰雹天氣的環(huán)流背景和雷達產(chǎn)品對比分析[J].貴州氣象，2013（37）：51-55.