石河子墾區(qū)2018年致災(zāi)冰雹天氣特征分析

（新疆石河子氣象局，石河子市，832000) 蒲云錦 韓春光

冰雹是石河子墾區(qū)春夏季最常見的一種強(qiáng)對流天氣，給農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來嚴(yán)重危害，造成巨大損失。但因其具有時空尺度小、突發(fā)性強(qiáng)的特點，所以冰雹的預(yù)報和預(yù)警是短時臨近預(yù)報中的難點。近幾年隨著全國新一代天氣雷達(dá)網(wǎng)的建設(shè)，國內(nèi)在利用新一代天氣雷達(dá)產(chǎn)品對冰雹等強(qiáng)對流天氣監(jiān)測和分析方面的研究已有不少成果。

石河子墾區(qū)位于天山北坡中部、準(zhǔn)噶爾盆地南緣的沙漠邊緣一帶，屬于干旱地區(qū)，春夏季由于下墊面增溫顯著，大氣不穩(wěn)定度加大，極易發(fā)生強(qiáng)對流天氣，而強(qiáng)對流天氣帶來的冰雹是石河子墾區(qū)主要的氣象災(zāi)害。近年來因冰雹襲擊，石河子墾區(qū)有幾十萬畝農(nóng)作物受災(zāi)，造成上千萬元、甚至上億萬元的經(jīng)濟(jì)損失。

1 資料來源

選用2018 年石河子地區(qū)出現(xiàn)的4 次致災(zāi)冰雹天氣過程的高空資料和C波段的多普勒雷達(dá)資料，對其在PPI上回波移動路徑和災(zāi)情進(jìn)行對比統(tǒng)計分析，用回波移動路徑識別強(qiáng)冰雹云，依據(jù)對流云回波頂高與45dBz頂高的差值識別強(qiáng)冰雹云。

2 天氣過程實況概述

5 月2 日17 時44 分到18 時之間莫索灣片區(qū)的149團(tuán)、148團(tuán)先后遭受冰雹襲擊。冰雹對莫索灣地區(qū)的部分地段造成災(zāi)害，有些地塊需要重播，有些地要補(bǔ)種，受災(zāi)面積為4 013.3 公頃，較嚴(yán)重受災(zāi)為2 000.0 公頃，主要受災(zāi)作物為棉花。5 月23 日晚20：07 分左右石河子下野地134 團(tuán)出現(xiàn)強(qiáng)對流性天氣，產(chǎn)生冰雹，降雹時間約10min 左右，冰雹直徑普遍約1cm 左右，最大冰雹直徑約3cm 左右。5 月23日晚20：30左右石河子下野地133團(tuán)出現(xiàn)出現(xiàn)強(qiáng)對流性天氣，產(chǎn)生冰雹，降雹時間約3min左右，冰雹直徑普遍約1cm，最大冰雹直徑約2cm。冰雹對下野地主要作物棉花造成了災(zāi)害，受災(zāi)較輕的為子葉或真葉葉片被擊破，受災(zāi)較重的為生長點被打掉，造成棉花死亡。6 月28 日17:43～17:55 分左右石河子下野地136 團(tuán)10 連出現(xiàn)冰雹，冰雹最大直徑約1.5cm。18時45分到19時47分，莫索灣站降水量為10.5mm，期間伴隨雷暴、颮、大風(fēng)，19時02分到19時07分，148、149團(tuán)出現(xiàn)冰雹，直徑為2～3cm。冰雹襲擊的主要農(nóng)作物為棉花，部分棉花葉片被擊破，部分棉花蕾被擊掉。149團(tuán)冰雹造成農(nóng)作物受災(zāi)面積為1 333.3公頃，重災(zāi)面積為266.7公頃，重災(zāi)棉田約50%棉花主莖被砸斷，部分蕾鈴和葉片被打掉。8月16日夜間20時左右，我地對流云加強(qiáng)，出現(xiàn)雷暴天氣，21時左右開始下陣雨，并產(chǎn)生冰雹，時間段約為21：17～21：34，17 日01：19～01：26，累 計 降雹25min左右，最大冰雹直徑1.5cm左右。次此冰雹共造成下野地墾區(qū)121團(tuán)、133團(tuán)、134團(tuán)總過雹面積：7 559.3公頃，成災(zāi)：813.3公頃。主要受害農(nóng)作物為棉花，造成棉花部分葉片被擊破，少數(shù)擊落，成災(zāi)的棉花地60%葉片被擊破，少部分擊落，少數(shù)蕾、鈴被擊落。

3 天氣背景概述

影響降冰雹的系統(tǒng)屬于中小尺度系統(tǒng)，它空間尺度小，時間尺度短，演變迅速。而大的天氣背景是中小尺度天氣系統(tǒng)形成和發(fā)展的前提，石河子地區(qū)冰雹天氣產(chǎn)生的環(huán)流形勢主要為低（渦）槽型和西北氣流型，且以西北氣流型為主。

08 時500hPa 高空圖上，5 月2 日貝湖以北為寬廣的冷渦，此冷渦深厚，到200hPa仍存在；石河子位于冷渦底部分裂出的低槽槽前，中緯維持弱的兩脊一槽型，烏拉爾山到里咸海和新疆東部為弱的脊區(qū)，巴爾喀什湖附近為兩支槽區(qū)，兩支槽區(qū)在巴湖有些匯合，新疆西北部有明顯冷平流，石河子受槽前弱西南氣流控制。5 月23 日新地島至新疆以北為深厚的冷渦，石河子同樣處于冷渦底部分裂出的低槽槽前，低槽也仍位于巴湖，呈弱的兩脊一槽型，且有≥20m/s 的偏西風(fēng)密集區(qū)。低層石河子以北為偏西風(fēng)，以南為偏北風(fēng)，在石河子地區(qū)形成較強(qiáng)的偏北風(fēng)切變。

圖1 2018年5月2日和5月23日08時500hPa形勢場（單位：dgpm）

圖2 2018年5月2日和5月23日08時500hPa形勢場（單位：dgpm）

6 月28 日低渦位于新地島和泰梅爾半島之間，低渦底部分裂的低槽范圍較廣較深厚，從新西伯利亞到青藏高原都為低槽活動區(qū)，石河子處于兩支槽區(qū)之間，屬于比較明顯的低槽活動區(qū)，有冷空氣不斷南下補(bǔ)充。8月16日呈兩脊一槽型，西伯利亞到北疆沿天山一帶有一深厚大槽，南疆為若得暖脊，石河子處于槽底脊上，冷暖空氣在此匯合。

以上過程除受天氣系統(tǒng)和引導(dǎo)氣流制約外，還受石河子地區(qū)的地形影響，石河子屬于北部沿天山一帶的天山腳下。一般說來垂直于山脈的抬升作用較強(qiáng)，容易形成對流天氣。

4 雷達(dá)回波分析

4.1 在PPI上，用回波移動路徑識別強(qiáng)冰雹云

圖3 2018年5月2日（圖a）和5月23日（圖b）雷達(dá)回波強(qiáng)度圖

分析石河子4次典型強(qiáng)冰雹天氣在多普勒C波段雷達(dá)上的回波移動路徑特征（圖3、圖4）：圖a）5月2 日在石河子北部的136 團(tuán)和150 團(tuán)附近有強(qiáng)回波帶生成，回波頂高7～8km，強(qiáng)度48dBz，以10km/h的速度向東南方向移動，17:52～17:58回波合并增強(qiáng)并使得149 團(tuán)和148 團(tuán)先后降雹，此時回波頂高達(dá)9km，強(qiáng)度達(dá)57dBz，。圖b）5 月23 日19:18 石河子132 團(tuán)以西到135 團(tuán)有多個對流單體生成，對流單體在東移過程中加強(qiáng)，在移動過程中，云頂高度達(dá)8km，45dBz 高度達(dá)5.2km，回波中心強(qiáng)度增強(qiáng)到57dBz，強(qiáng)回波位于133 團(tuán)和134 團(tuán)附近，后減弱東移。

表1 回波頂高與45d Bz強(qiáng)回波頂高差值統(tǒng)計

圖4 2018年6月28日（圖d）和8月16日（圖d）雷達(dá)回波強(qiáng)度圖

圖c） 6 月28 日16:50 在石河子136 團(tuán)和133團(tuán)的西北方向分別兩塊狀回波生成，云頂高度達(dá)10km，強(qiáng)度51dBz，以45km/h 的速度向東南方向移動?；夭ㄒ苿泳徛企w高聳寬廣，高達(dá)10km，45dBz 高度9km，回波中心強(qiáng)度67dBz，為典型的冰雹云回波，136團(tuán)和莫索灣片區(qū)地面產(chǎn)生降雹，之后繼續(xù)減弱向東南方向移出我區(qū)。圖d）8 月16 日在石河子135 團(tuán)附近有強(qiáng)對流回波生成，強(qiáng)回波區(qū)呈點狀密集在塊狀回波區(qū)中，同時以30km/h的速度向東南方向移至121團(tuán)，在移動過程中強(qiáng)度持續(xù)增強(qiáng)，21:28 回波強(qiáng)度高達(dá)65dBz，高度10km。21:56 繼續(xù)向東南移動。

4.2 在RHI回波上，依據(jù)回波頂高度與45dBz頂高的差值識別強(qiáng)冰雹云

冰雹的生長主要源地是大量過冷卻水滴組成的含水量累積區(qū)，在雷達(dá)回波上，對應(yīng)的是強(qiáng)回波區(qū)，即冰雹生長的“雹源”，上升氣流速度決定了水凝物在云中的滯留時間和部位及垂直運(yùn)動的強(qiáng)度，而水凝物在雹云中形成雹胚，隨上升氣流最大速度的增大和最大速度出現(xiàn)的高度的增大而增大，當(dāng)云內(nèi)上升氣流速度越大，最大速度出現(xiàn)的高度也增高，強(qiáng)回波中心高度（上升氣流極值區(qū)）就越高，雹云發(fā)展越旺盛。利用RHI 上冰雹云回波頂高度與45dBz頂高的差值識別強(qiáng)冰雹云。

利用雷達(dá)回波資料（表1），經(jīng)過統(tǒng)計、對比分析，得出回波頂高h(yuǎn) 與45dBz 回波頂高h(yuǎn)45dBz 不同差值范圍與降雹強(qiáng)度的對應(yīng)關(guān)系：當(dāng)h-h45≤1.5 km 時，為強(qiáng)冰雹云并帶來嚴(yán)重雹災(zāi)；當(dāng)1.5km＜hh45≤2.5km時，中等雹云并有較重雹災(zāi)；當(dāng)2.5km＜hh45≤3.5km時，為弱雹云，雹災(zāi)較輕。

5 小結(jié)

5.1 源于石河子西北一帶生成的對流單體，合并加強(qiáng)后沿東南方向入侵我區(qū)，其移動路徑為西北—東南時的強(qiáng)冰雹云，所帶來的冰雹天氣來勢較猛，強(qiáng)度大，災(zāi)害非常嚴(yán)重。

5.2 在RHI 上，利用回波頂高（h）與45dBz 回波頂高（h45）的差值來判別冰雹云的強(qiáng)弱。h-h45≤1.5km時，為強(qiáng)冰雹云并帶來嚴(yán)重雹災(zāi)；當(dāng)1.5km＜hh45≤2.5km時，中等雹云并有較重雹災(zāi)；當(dāng)2.5km＜hh45≤3.5km時，為弱雹云，雹災(zāi)較輕。

5.3 以低（渦）槽型和西北氣流型的天氣系統(tǒng)與石河子地區(qū)的地形抬升作用的共同影響，是石河子地區(qū)產(chǎn)生強(qiáng)冰雹天氣的主要原因。