貴州一次典型冰雹云單體回波多階躍增特征分析

曾 勇，李麗麗，李 迪，張淑霞，楊 哲，曹 水

(1.貴州省人工影響天氣辦公室，貴州 貴陽(yáng) 550001；2.貴州省氣象災(zāi)害防御技術(shù)中心，貴州 貴陽(yáng) 550001；3.貴州省山地環(huán)境氣候研究所，貴州 貴陽(yáng) 550001)

0 引言

貴州地處云貴高原東側(cè)，屬典型的山區(qū)省份。特殊的地理環(huán)境和地形地貌，造成冷暖空氣交匯活動(dòng)頻繁，氣象災(zāi)害頻發(fā)，冰雹災(zāi)害尤為嚴(yán)重。冰雹災(zāi)害是貴州春夏常發(fā)生的對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)危害較大的災(zāi)害性天氣之一[1-3]。冰雹災(zāi)害是一種中小尺度天氣現(xiàn)象，具有明顯的季節(jié)性、地域性特點(diǎn)，還與降雹發(fā)生地域內(nèi)的大氣層結(jié)和下墊面有很大關(guān)系，主要體現(xiàn)在冰雹強(qiáng)度、出現(xiàn)頻次和移動(dòng)路徑等方面[4]。貴州特殊的地形地貌使冰雹云對(duì)流云團(tuán)持續(xù)發(fā)展，其演變可持續(xù)1～3小時(shí)。

王昂生等[5]在20世紀(jì)80年代針對(duì)冰雹云與雷雨云開(kāi)展相關(guān)研究，發(fā)現(xiàn)冰雹云單體在降雹之前云內(nèi)的某些參量如回波強(qiáng)度、回波頂高急速增長(zhǎng)，尤其以閃電頻次急速增長(zhǎng)更為突出。雷達(dá)觀測(cè)結(jié)果也表明回波強(qiáng)度和回波頂高在降雹前呈現(xiàn)明顯的急速增長(zhǎng)現(xiàn)象。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外專家利用天氣雷達(dá)識(shí)別冰雹云開(kāi)展了大量研究，揭示了冰雹云回波特征參量隨對(duì)流云不同發(fā)展階段變化特征，建立本地化的冰雹云雷達(dá)識(shí)別指標(biāo)體系[6-7]。王若升等[8]對(duì)甘肅平?jīng)龅貐^(qū)冰雹天氣的氣候特征和雷達(dá)回波進(jìn)行分析，得到平?jīng)龅貐^(qū)冰雹氣候時(shí)空分布特征和冰雹云雷達(dá)回波強(qiáng)度、回波頂高及垂直液態(tài)含水量指標(biāo)。張磊等[9]利用常規(guī)氣象資料和CINRAD/CC雷達(dá)資料對(duì)34個(gè)冰雹天氣個(gè)例進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，歸納出南疆阿克蘇冰雹天氣發(fā)生前的環(huán)境條件和判別冰雹云的雷達(dá)指標(biāo)。覃靖等[10]利用柳州SB多普勒雷達(dá)產(chǎn)品和冰雹災(zāi)情資料，對(duì)2008年至2016年5月柳州及相鄰地區(qū)20塊冰雹云進(jìn)行分析，得出桂北地區(qū)強(qiáng)冰雹的風(fēng)暴頂高、50 dBz強(qiáng)回波伸展高、冰化區(qū)厚度等臨近預(yù)警指標(biāo)。貴州氣象工作者針對(duì)區(qū)域冰雹個(gè)例開(kāi)展了相關(guān)研究，如陳軍等[11]、劉小艷等[12]分別對(duì)貴州銅仁和安順地區(qū)冰雹云個(gè)例進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，獲得本地化判別冰雹云雷達(dá)指標(biāo)。上述研究主要基于冰雹個(gè)例雷達(dá)資料的統(tǒng)計(jì)分析，對(duì)多次降雹雹云單體整體演變特征分析較少，針對(duì)冰雹云回波多階躍增特性的研究幾乎沒(méi)有。

圖1 2018年4月21日19∶00—22∶00累積降水與降雹分布(紅色三角形表示5 mm≤冰雹直徑<10 mm，橙色三角形表示10 mm≤冰雹直徑<20 mm，黑色三角形表示冰雹直徑≥20 mm)Fig.1 Distribution of accumulated precipitation and hail from 19∶00 BT to 22∶00 BT on Apr.21, 2018 (red triangle indicates 5 mm < hail diameter < 10 mm, orange triangle indicates 10 mm < hail diameter < 20 mm, black triangle indicates hail diameter ≥ 20 mm)

貴州冰雹云具有較為固定的初生源地，部分冰雹云從貴州西部高原生成并向貴州中東部發(fā)展，給中東部地區(qū)帶來(lái)風(fēng)暴災(zāi)害。因山高谷深，地形遮擋使得部分新一代天氣雷達(dá)存在探測(cè)盲區(qū)，對(duì)山區(qū)局地強(qiáng)對(duì)流天氣分析判斷產(chǎn)生一定影響，特別是多站次降雹冰雹云的演變，不能以一次降雹判定雹云單體的消亡，上游降雹可能只是雹云發(fā)展的開(kāi)始，因此有必要對(duì)多站降雹雹云單體回波特征進(jìn)行系統(tǒng)性分析，揭示多階躍增冰雹云發(fā)展演變特征。本文對(duì)2018年4月21日發(fā)生在貴州中西部一次典型冰雹云單體造成的多站次降雹冰雹云回波演變特征進(jìn)行分析，旨在揭示此類多站次降雹雹云單體回波演變特征，為冰雹云實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)預(yù)警、上下游冰雹聯(lián)防、人工防雹提供參考。

1 資料和方法

1.1 資料

雷達(dá)資料來(lái)源于貴陽(yáng)CINRAD/CD雷達(dá)，該雷達(dá)采用VCP21體掃模式，約6 min完成一次9層仰角(0.5°、1.5°、2.4°、3.4°、4.3°、6.0°、9.9°、14.6°、19.9°)的立體掃描，有效探測(cè)距離為150 km。探空資料采用貴陽(yáng)探空站L波段探空雷達(dá)8時(shí)和20時(shí)探空數(shù)據(jù)。閃電數(shù)據(jù)來(lái)自貴州省VLF/LF三維閃電監(jiān)測(cè)網(wǎng)。降雹資料采用地面天氣報(bào)文與人影作業(yè)站點(diǎn)地面觀測(cè)記錄。

1.2 方法

采用雙線性插值技術(shù)把極坐標(biāo)形式下的體掃基數(shù)據(jù)內(nèi)插到笛卡爾坐標(biāo)系下，生成需要的雷達(dá)基數(shù)據(jù)圖形產(chǎn)品，按照方位、距離和高度格點(diǎn)數(shù)據(jù)，利用冰雹云雷達(dá)回波特征參數(shù)提取技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)0 dBz、5 dBz、10 dBz等直到最大回波強(qiáng)度的回波強(qiáng)度衰減提取，有效追蹤雹云單體，可獲得冰雹云雷達(dá)回波最大強(qiáng)度、方位、距離信息與不同強(qiáng)度對(duì)應(yīng)回波頂高信息，最終得到冰雹云雷達(dá)回波強(qiáng)度和高度時(shí)間序列變化特征?；谔崛～@得雷達(dá)回波強(qiáng)度、高度信息，利用數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法對(duì)冰雹云演變過(guò)程回波特征時(shí)序變化進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 天氣實(shí)況與環(huán)境場(chǎng)分析

2.1 天氣實(shí)況

圖1給出了2018年4月21日19∶00— 22∶00(北京時(shí)，下同)累積降水與降雹分布。2018年4月21日17∶00—22∶00貴州自行向東出現(xiàn)冰雹、雷雨天氣過(guò)程，雹云回波于17∶17在畢節(jié)厙東關(guān)生成并快速發(fā)展，于19∶00—20∶00先后在畢節(jié)市大方縣小屯鄉(xiāng)、羊場(chǎng)鎮(zhèn)、黃泥塘鎮(zhèn)降雹，之后雹云回波繼續(xù)發(fā)展加強(qiáng)并向中部移動(dòng)，于21∶00—22∶00先后在貴陽(yáng)清鎮(zhèn)市新店、衛(wèi)城、王莊降雹，最大冰雹直徑20 mm。表1給出具體降雹統(tǒng)計(jì)信息。

表1 2018年4月21日冰雹天氣過(guò)程降雹信息表

圖2 2018年4月21日8時(shí)500 hPa風(fēng)場(chǎng)、溫度場(chǎng)分布(a)和700 hPa風(fēng)場(chǎng)分布(b)(紅色短線條為500 hPa等溫度線，棕色實(shí)線為700 hPa顯著流線，黑色實(shí)線為588線)Fig.2 The distributions of 500 hPa wind field and temperature field (a) and 700 hPa wind field (b) at 8∶00 BT on Apr.21, 2018 (the red short lines represent 500 hPa isotherm, the brown solid lines represent 700 hPa significant streamline, the black solid line represents 588 line)

2.2 環(huán)境場(chǎng)分析

圖2給出了2018年4月21日8時(shí)500 hPa風(fēng)場(chǎng)、溫度場(chǎng)分布和700 hPa風(fēng)場(chǎng)分布。8時(shí)500 hPa亞洲中高緯為多槽脊形勢(shì)，貝加爾湖西側(cè)和河套西側(cè)多短波槽東移，副熱帶高壓(簡(jiǎn)稱副高)在20°N附近貫穿阿拉伯海-孟加拉灣-南海-西太平洋呈東西帶狀分布。貴州處于副高北側(cè)，河套西側(cè)至川西高原的短波槽沿橫斷山脈至貴州的西北氣流南下引導(dǎo)弱冷空氣影響貴州；700 hPa巴塘附近的西南渦在高空槽帶動(dòng)下自西向東移動(dòng)，在貴州北部加深，使得850 hPa在貴州北部形成切變線；海平面氣壓場(chǎng)上我國(guó)西南地區(qū)到西北地區(qū)直至江南地區(qū)為龐大的熱低壓控制。這種形勢(shì)配置以及下暖上冷的結(jié)構(gòu)為強(qiáng)對(duì)流天氣的發(fā)生提供了有利的環(huán)流背景條件。

由于冰雹落區(qū)位于威寧、貴陽(yáng)兩個(gè)探空站之間，且直徑大于20 mm的降雹點(diǎn)距離貴陽(yáng)探空站100 km以內(nèi)，又因冰雹出現(xiàn)在20時(shí)前后，直徑大于20 mm的冰雹均出現(xiàn)在21時(shí)以后，所以可以用貴陽(yáng)20時(shí)探空分析大氣垂直狀態(tài)。圖3給出了2018年4月21日20時(shí)貴陽(yáng)站探空T-LnP圖。

圖3 2018年4月21日20時(shí)陽(yáng)站探空T-lnP圖Fig.3 The T-LnP diagram of Guiyang station at 20∶00 BT on Apr.21, 2018

從圖3可以看出，20時(shí)前后貴陽(yáng)附近660 hPa到550 hPa之間有條件不穩(wěn)定層結(jié)存在，且660 hPa到365 hPa之間有潛在不穩(wěn)定能量(CAPE)積聚，CAPE值達(dá)到358 J·kg-1，而660 hPa到750 hPa之間相對(duì)濕度大于93%，在西南渦觸發(fā)下貴陽(yáng)附近大氣中層積聚的CAPE會(huì)使得對(duì)流發(fā)展為深濕對(duì)流，形成強(qiáng)對(duì)流天氣。由于20時(shí)0 ℃層高度在4.5 km(570 hPa)左右，-20 ℃層高度在7.8 km(370 hPa)左右，位于CAPE能量區(qū)間，對(duì)流發(fā)展將使得對(duì)流云伸展超過(guò)-20 ℃層，有利于冰雹甚至至大冰雹的產(chǎn)生。計(jì)算貴陽(yáng)探空0～6 km垂直風(fēng)切變?yōu)?7 m/s，屬于中等強(qiáng)度切變，有利于對(duì)流云的組織發(fā)展，對(duì)冰雹天氣的形成有促進(jìn)作用。

3 分析結(jié)果

3.1 冰雹云單體回波強(qiáng)度時(shí)序變化特征

冰雹云是一種發(fā)展較為旺盛的對(duì)流云，其發(fā)展過(guò)程經(jīng)歷積云階段、成熟階段和消散階段。黃美元等[13]通過(guò)觀測(cè)分析研究將冰雹云演變過(guò)程細(xì)分為發(fā)生、躍增、孕育、降雹和消亡5個(gè)階段，這是對(duì)積云發(fā)展三個(gè)階段的細(xì)分。發(fā)生階段對(duì)應(yīng)初始雹云的生成，是對(duì)流云生成到云體逐漸發(fā)展增強(qiáng)的階段；躍增階段是對(duì)流云體尺度、強(qiáng)度、高度相對(duì)快速增長(zhǎng)階段；孕育階段是云體經(jīng)歷躍增后進(jìn)入相對(duì)穩(wěn)定的階段；降雹階段是地面出現(xiàn)降雹到降雹結(jié)束階段；消亡階段是對(duì)流云體逐漸減弱消散瓦解階段。

為了更好地認(rèn)識(shí)多階躍增冰雹云單體發(fā)展演變規(guī)律，對(duì)2018年4月21日冰雹天氣過(guò)程從對(duì)流云生成發(fā)展、孕育降雹和減弱消散整個(gè)過(guò)程雷達(dá)體掃基數(shù)據(jù)最大回波強(qiáng)度、18 dBz回波頂高進(jìn)行了提取，制作冰雹云回波強(qiáng)度與18 dBz回波頂高時(shí)間序列變化圖，如圖4所示。所提取回波強(qiáng)度是指冰雹云回波中心核強(qiáng)度最大值Zmax，18 dBz回波頂高的選取主要考慮業(yè)務(wù)觀測(cè)中對(duì)降水具有指示意義的回波高度，能夠反映風(fēng)暴發(fā)展的強(qiáng)烈程度。

圖4 2018年4月21日17∶17—22∶47回波強(qiáng)度、18 dBz回波頂高時(shí)間演變(豎線箭頭表示降雹時(shí)間)Fig.4 The evolution of echo intensity and 18 dBz echo top height from 17∶17 BT to 22∶47 BT on Apr.21, 2018 (The vertical arrow indicates the hail time)

梯度用來(lái)表示物理量在一定時(shí)間內(nèi)的最大變化。本文回波強(qiáng)度梯度和高度梯度的計(jì)算主要基于以下公式：

▽Z=△Z/△T

(1)

▽H=△H/△T

(2)

式中，△Z為回波強(qiáng)度變化值(dBz)；△H為回波高度變化值(km)；△T為變化值持續(xù)時(shí)間(min)；▽Z和▽H分別為回波強(qiáng)度梯度(dBz·min-1)和回波高度梯度(km·min-1)?；诒⒃频?個(gè)階段特征，結(jié)合圖4最大回波強(qiáng)度和18 dBz回波頂高演變及站點(diǎn)觀測(cè)到的降雹時(shí)間，對(duì)此次冰雹云發(fā)展演變過(guò)程劃分為7個(gè)階段,如表2所示。

表2 2018年4月21日冰雹云回波7個(gè)階段回波強(qiáng)度和高度變化

圖5 2018年4月21日主要時(shí)次雷達(dá)回波組合反射率與垂直剖面圖(貴陽(yáng)雷達(dá))Fig.5 The radar echo combination reflectivity (unit:dBz) and vertical sectional of echo intensity on Apr.21, 2018 (Guiyang radar)

圖5給出了2018年4月21日主要時(shí)次的雷達(dá)回波強(qiáng)度組合反射率以及RHI組合圖，RHI為最大回波強(qiáng)度所在鏡像的垂直剖面。從圖5可以看出，回波單體沿著雷達(dá)徑向方向(西北—東南)移動(dòng)，單體形狀呈圓形，結(jié)構(gòu)密實(shí)，中心梯度較大，移動(dòng)速度達(dá)到60 km·h-1。18∶33單體經(jīng)歷一次躍增，最大回波強(qiáng)度達(dá)65 dBz，回波發(fā)展旺盛，運(yùn)動(dòng)方向上有界弱回波區(qū)(BWER)已有顯現(xiàn)，并不斷加強(qiáng)，回波強(qiáng)度≥45dBZ的回波高度剛剛達(dá)到-20℃層高度。19∶06—19∶49產(chǎn)生一次降雹，冰雹直徑較小，之后在19∶49—21∶15單體二次躍增，最大回波強(qiáng)度達(dá)到76 dBz，，回波強(qiáng)度≥45dBZ的回波頂高穩(wěn)定在8 km左右，運(yùn)動(dòng)方向上有界弱回波區(qū)。

鄒書(shū)平等[14]對(duì)貴州山區(qū)冰雹云回波特征開(kāi)展研究，基于雷達(dá)回波強(qiáng)度和高度梯度對(duì)冰雹云躍增特征進(jìn)行了分類，即強(qiáng)度梯度<3 dBz·min-1，高度梯度<0.1 km·min-1為波動(dòng)型增長(zhǎng)；強(qiáng)度梯度>6 dBz·min-1，高度梯度<0.3 km·min-1為躍增型增長(zhǎng)，介于兩者之間為遞增型增長(zhǎng)。結(jié)合上述兩次躍增階段回波強(qiáng)度和高度梯度變化特征，一次躍增階段屬于遞增型增長(zhǎng)，二次躍增階段屬于波動(dòng)型增長(zhǎng)，一次躍增回波強(qiáng)度和高度梯度大于一次躍增階段。

3.2 冰雹云回波高度時(shí)序變化特征

為了認(rèn)識(shí)整個(gè)過(guò)程云體垂直發(fā)展?fàn)顩r，提取雷達(dá)體掃時(shí)間序列對(duì)應(yīng)18 dBz、30 dBz、45 dBz回波頂高，制作18 dBz、30 dBz、45 dBz回波頂高時(shí)序變化圖(見(jiàn)圖6)。從圖6可以看出，3個(gè)回波頂高具有一致性波動(dòng)變化特征，主要特征反映在第一階段降雹過(guò)程3個(gè)回波頂高沒(méi)有表現(xiàn)出減小趨勢(shì)，反而呈現(xiàn)波動(dòng)增加，然而在經(jīng)過(guò)二次增長(zhǎng)降雹后3個(gè)回波頂高逐漸減小，這與常規(guī)降雹后回波頂高變化吻合。結(jié)合表2中雹云單體演變過(guò)程階段劃分，18 dBz、30 dBz回波頂高更能直觀反映雹云單體各階段特征?？傮w上，3個(gè)回波高度變化呈現(xiàn)多階躍增特點(diǎn)。

圖6 2018年4月21日冰雹云18 dBz、30 dBz、45 dBz回波高度時(shí)間序列變化(豎線箭頭表示降雹時(shí)間)Fig.6 The time series variation of hail cloud echo height variation of 18 dBz, 30 dBz and 45 dBz on Apr.21, 2018 (The vertical arrow indicates the hail time)

樊鵬等[15]對(duì)風(fēng)暴剖面45 dBz強(qiáng)回波識(shí)別冰雹云進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)在0 ℃層以下出現(xiàn)45 dBz的強(qiáng)回波時(shí)，該回波區(qū)域內(nèi)主要出現(xiàn)由中數(shù)體積直徑大小為0.4 cm以上的大雨滴組成，45 dBz的強(qiáng)回波出現(xiàn)在0 ℃層以上，該強(qiáng)回波區(qū)域內(nèi)由大于0.4 cm的水粒子和冰粒子混合組成。Witt等[16]提出相應(yīng)反射率因子越強(qiáng)，相對(duì)高度越高，產(chǎn)生強(qiáng)冰雹的可能性和嚴(yán)重性越大。將45 dBz回波高度分別與2018年4月21日20時(shí)0 ℃層高度和-20 ℃層高度作減法運(yùn)算，即對(duì)應(yīng)的負(fù)溫區(qū)厚度(H45dBz-H0℃)和冰化區(qū)厚度(H45dBz-H-20℃)，得到負(fù)溫區(qū)和冰化區(qū)厚度時(shí)間序列變化曲線見(jiàn)圖7。時(shí)間起點(diǎn)選取為17∶50，雹云單體處于一次躍增階段，此時(shí)回波強(qiáng)度開(kāi)始出現(xiàn)大于45 dBz強(qiáng)度值。從圖7可以看出，45 dBz強(qiáng)回波高度與0 ℃高度差始終大于零，隨時(shí)間發(fā)展高度差增大，且一次躍增階段高度差增長(zhǎng)幅度小于二次躍增階段，說(shuō)明云體內(nèi)上升氣流在不斷增強(qiáng)，二次躍增階段45 dBz強(qiáng)回波高度與0 ℃高度差的迅速增長(zhǎng)為地面降落大冰雹提供了冰相粒子發(fā)展基礎(chǔ)。H45dBz-H-20℃>0主要集中在19∶22—20∶54時(shí)段內(nèi)，對(duì)應(yīng)一次降雹階段和二次躍增階段，最大高度差為1.1 km，而在一次躍增階段45 dBz回波高度完全處于-20 ℃層高度以下，說(shuō)明一次躍增階段冰雹云垂直方向發(fā)展不如二次躍增階段，二次躍增階段云體內(nèi)上升氣流發(fā)展極為旺盛，小冰相粒子在強(qiáng)上升氣流作用下在深厚的冰化區(qū)翻滾增長(zhǎng)，為大冰雹形成創(chuàng)造有利條件。根據(jù)降雹觀測(cè)記錄，前3次降雹直徑均為5 mm左右，最后3次降雹最大冰雹直徑為20 mm，最小10 mm，冰雹直徑相差較大。因此，一次降雹階段后45 dBz強(qiáng)回波在冰化區(qū)厚度的增加為后續(xù)生成大冰雹創(chuàng)造有利條件。

圖7 2018年4月21日冰雹云45 dBz強(qiáng)回波頂高度與0 ℃、-20 ℃層高度差(豎線箭頭表示降雹時(shí)間)Fig.7 The height difference between 45 dBz echo top height of hail cloud and 0 ℃, -20 ℃ layers on Apr.21, 2018 (The vertical arrow indicates the hail time)

3.3 垂直累積液態(tài)含水量演變特征

垂直累積液態(tài)含水量(VIL)是假定反射率因子強(qiáng)度來(lái)自于液態(tài)水滴，應(yīng)用一定算法生成每個(gè)網(wǎng)格點(diǎn)上任意仰角的液態(tài)水含量，然后再對(duì)每個(gè)網(wǎng)格點(diǎn)進(jìn)行垂直積分后得到。在業(yè)務(wù)工作中更多關(guān)注的是VIL最大值，為了認(rèn)識(shí)此次多階躍增冰雹天氣過(guò)程VIL變化特征，提取雷達(dá)體掃時(shí)間對(duì)應(yīng)VIL最大值(VILmax)，制作VILmax時(shí)間序列變化曲線，如圖8所示。

圖8 2018年4月21日冰雹云VILmax時(shí)間序列變化(豎線箭頭表示降雹時(shí)間)Fig.8 The time series variation of hail cloud VILmax on Apr.21, 2018 (The vertical arrow indicates the hail time)

對(duì)每個(gè)體掃時(shí)間VILmax與最大回波強(qiáng)度作皮爾遜(Pearson)相關(guān)分析，得到相關(guān)系數(shù)為0.651，通過(guò)0.05的顯著性水平校驗(yàn)，說(shuō)明整個(gè)過(guò)程VILmax與回波強(qiáng)度之間具有較好相關(guān)性。從圖8 中VILmax總體變化曲線可以看出， VILmax變化特征分為4個(gè)階段：

(1)初生發(fā)展階段。17∶17—18∶06為VIL初生發(fā)展階段，VIL從1 kg·m-2增加至20 kg·m-2，此階段VIL增加主要源于發(fā)展云體內(nèi)粒子數(shù)濃度逐漸增加，回波強(qiáng)度逐漸增強(qiáng)。

(2)躍增階段。18∶06—19∶16為VIL躍增階段。VIL呈現(xiàn)階梯遞增，從20 kg·m-2躍增至40 kg·m-2，增幅20 kg·m-2，此階段VIL躍增主要是隨著云體對(duì)流高度發(fā)展加強(qiáng)，云體內(nèi)粒子直徑增大，粒子后向散射由瑞利散射轉(zhuǎn)為米散射，回波強(qiáng)度迅速增大，VIL計(jì)算值隨之增大。VILmax在躍增階段的變化總體呈現(xiàn)階梯“躍增”特性。

(3)穩(wěn)定維持階段。19∶11—20∶54為VIL維持階段。此階段VIL值維持在40 kg·m-2與50 kg·m-2之間，維持時(shí)間近103min，雹云單體從上游向下游發(fā)展。在維持階段結(jié)束21 min開(kāi)始降雹。

(4)減小階段。20∶54—22∶15VIL值逐漸減小，從40 kg·m-2減少至20 kg·m-2，期間先后清鎮(zhèn)新店、王莊和衛(wèi)城產(chǎn)生降雹。

張正國(guó)、刁秀廣等[17-18]對(duì)廣西冰雹云VIL演變特征進(jìn)行了研究，獲得了VIL變化的總體特征，與上述變化特征不同之處在于其穩(wěn)定維持階段出現(xiàn)在躍增階段之前，而本次過(guò)程VIL躍增階段在前，穩(wěn)定維持階段在后。造成此現(xiàn)象原因主要為冰雹云生成發(fā)展的天氣背景和下墊面地理環(huán)境不同。貴州地形西高東低，中西部屬云貴高原斜坡過(guò)渡帶，冰雹云自西部生成后在天氣系統(tǒng)和地形的配合下從西部向中部發(fā)展，在發(fā)展移動(dòng)過(guò)程中VIL值不斷積累，在降雹之前存在一個(gè)穩(wěn)定維持階段，為大冰雹形成創(chuàng)造條件。此次過(guò)程前3次降雹主要出現(xiàn)在VIL值穩(wěn)定維持階段，冰雹直徑較小，沒(méi)有對(duì)VIL產(chǎn)生過(guò)大的消耗，而后3次降雹出現(xiàn)在VIL值減弱階段，冰雹直徑大，大冰雹的降落使VIL值減小?？傊⒃平?jīng)歷上游的發(fā)展，積累了較大的VIL值，在上游發(fā)展過(guò)程中降小冰雹沒(méi)有消耗VIL值而繼續(xù)增長(zhǎng)，為下游降大冰雹提供了較大的VIL值。

4 結(jié)論與討論

(1)此次多站次降雹冰雹過(guò)程是在有利環(huán)境背景下，由西南渦和地面輻合線共同觸發(fā)，生成于貴州西部的對(duì)流單體沿地面輻合線移動(dòng)快速增長(zhǎng)并向中部發(fā)展，造成多地降雹。

(2)冰雹云發(fā)展演變過(guò)程存在兩次躍增階段，區(qū)別于以往一次躍增階段降雹冰雹云，一次躍增階段屬于遞增型增長(zhǎng)，二次躍增階段屬于波動(dòng)型增長(zhǎng)。

(3)雹云發(fā)展過(guò)程雷達(dá)回波移動(dòng)較快，形態(tài)密實(shí)，邊緣強(qiáng)度梯度大、具有有界弱回波區(qū)，雷達(dá)中心回波強(qiáng)度一直維持在60 dBZ以上。18 dBz、30 dBz和45dBz回波高度演變能直觀反映雹云單體發(fā)展各階段特征；45 dBz回波高度始終處于0 ℃層高度之上，與-20 ℃層高度差大于零時(shí)間維持92 min，為下游大大冰雹增長(zhǎng)創(chuàng)造條件。

(4)垂直累積液態(tài)含水量最大值VILmax經(jīng)歷發(fā)生、躍增、穩(wěn)定維持、減小四個(gè)階段，躍增階段出現(xiàn)階梯遞增特征。一次弱降雹階段對(duì)VIL沒(méi)有過(guò)度消耗，二次強(qiáng)降雹出現(xiàn)在VILmax穩(wěn)定維持階段后21 min，二次強(qiáng)降雹階段對(duì)應(yīng)VILmax顯著減小。

此次冰雹過(guò)程持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)達(dá)5小時(shí)左右，具有典型性。貴州西高東低的山地地形再加之有利的天氣系統(tǒng)配合，為冰雹云提供了能量補(bǔ)充，進(jìn)而為冰雹云持續(xù)發(fā)展創(chuàng)造條件，產(chǎn)生二次躍增和多站點(diǎn)降雹，今后將繼續(xù)對(duì)此類多階躍增冰雹過(guò)程開(kāi)展詳細(xì)研究，揭示此類多階躍增冰雹云演變特征。