合肥“4·30”冰雹天氣的多源資料分析

范裕祥,魏春璇,陳 健,劉漢武,李 欣,翟振芳

(合肥市氣象局,安徽合肥 230031)

0 引言

冰雹是致災(zāi)性極強(qiáng)的中小尺度天氣,具有局地性強(qiáng)、時(shí)間短、破壞力大等特點(diǎn),做好冰雹預(yù)報(bào)和預(yù)警是防雹減災(zāi)的前提條件,也是預(yù)報(bào)的難點(diǎn)之一。很多氣象學(xué)者研究了產(chǎn)生冰雹的環(huán)流背景和對(duì)流環(huán)境條件,形成了冰雹天氣概念模型,對(duì)冰雹的潛勢(shì)預(yù)報(bào)有明顯改善[1-3]。俞小鼎等[4-5]對(duì)強(qiáng)冰雹產(chǎn)生的環(huán)境背景和雷達(dá)特征進(jìn)行總結(jié),冰雹的發(fā)生需要大氣層結(jié)不穩(wěn)定、水汽、抬升機(jī)制、較大的垂直風(fēng)切變和適宜的零度層高度。指出45 dBZ或50 dBZ的回波擴(kuò)展到-20 ℃等溫線(xiàn)高度之上,有界弱回波區(qū)與回波懸垂,垂直累積液態(tài)水(VIL),三體散射和強(qiáng)烈風(fēng)暴頂輻散是預(yù)警強(qiáng)冰雹的主要指標(biāo)。利用新一代天氣雷達(dá)觀測(cè)資料及其產(chǎn)品對(duì)冰雹監(jiān)測(cè)、預(yù)警和分析已經(jīng)取得較多成果。黃曉龍等[6]對(duì)冰雹天氣發(fā)生的中尺度天氣系統(tǒng)進(jìn)行了分析。江玉華等[7]對(duì)伴隨冰雹的超級(jí)單體風(fēng)暴的流場(chǎng)、結(jié)構(gòu)和雷達(dá)回波特征進(jìn)行了分析。謝啟玉等[8]研究了西寧地區(qū)冰雹VIL 變化特征。近年來(lái),風(fēng)廓線(xiàn)雷達(dá)開(kāi)始應(yīng)用到強(qiáng)對(duì)流天氣的監(jiān)測(cè)和分析研究中,風(fēng)廓線(xiàn)雷達(dá)可以24 h不間斷獲得測(cè)站上空每幾分鐘、幾十米層距的大氣風(fēng)場(chǎng)、垂直氣流隨高度分布和隨時(shí)間的變化[9-11],能揭示天氣尺度系統(tǒng)的存在及影響過(guò)程[12]。黃志勇等[13]利用風(fēng)廓線(xiàn)雷達(dá)分析了湖北咸寧一次冰雹天氣,發(fā)現(xiàn)在降雹前約0.5 h,0～4 km垂直速度大小隨高度的波動(dòng)明顯增大,不同高度垂直速度的最大差值可達(dá)11 m·s-1,在對(duì)流風(fēng)暴中大氣的不同層次之間熱力或動(dòng)力差異較大。周志敏等[14]利用風(fēng)廓線(xiàn)雷達(dá)資料對(duì)一次冰雹過(guò)程進(jìn)行了分析。李聰?shù)萚15]利用風(fēng)廓線(xiàn)雷達(dá)、雨滴譜儀和微波輻射計(jì)等觀測(cè)資料,對(duì)發(fā)生在南京的一次冰雹天氣進(jìn)行了分析,探討新型探測(cè)儀器在冰雹監(jiān)測(cè)預(yù)警中的應(yīng)用。

2021年4月30日夜間,合肥市區(qū)及所轄的巢湖市、肥西縣和肥東縣出現(xiàn)冰雹天氣,冰雹最大直徑約3 cm。2021年中國(guó)氣象災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)普查結(jié)果表明,合肥市有氣象記錄以來(lái),春季、夏季出現(xiàn)冰雹占全年總數(shù)分別為40%、58%,可見(jiàn)合肥市冰雹天氣主要出現(xiàn)在夏季。合肥市大范圍出現(xiàn)大冰雹天氣也多在夏季,如1987年8月10日合肥市區(qū)、肥東縣、肥西縣和廬江縣出現(xiàn)冰雹,其中合肥市區(qū)、肥西縣和廬江縣冰雹最大直徑4 cm。合肥市2021年春季出現(xiàn)如此大范圍且最大直徑達(dá)3 cm的冰雹天氣,較為罕見(jiàn)。因此有必要研究此次冰雹天氣的環(huán)流背景、環(huán)境條件和中尺度系統(tǒng)特征。

所用資料為探空、自動(dòng)氣象站、氣象衛(wèi)星、多普勒天氣雷達(dá)、風(fēng)廓線(xiàn)雷達(dá)等監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和ERA5 再分析資料。其中探空數(shù)據(jù)的時(shí)間分辨率為12 h,自動(dòng)氣象站數(shù)據(jù)為1 h;氣象衛(wèi)星數(shù)據(jù)采用葵花8 衛(wèi)星TBB 資料,時(shí)間分辨率為10 min,空間分辨率為2 km;合肥多普勒天氣雷達(dá)(31.85 °N,117.23 °E)時(shí)間分辨率為6 min,反射率因子空間分辨率為1 km,徑向速度分辨率為0.25 km,距離肥西不足50 km,在有效探測(cè)范圍內(nèi);巢湖風(fēng)廓線(xiàn)雷達(dá)(31.58 °N,117.83 °E)是WP6000-LT邊界層風(fēng)廓線(xiàn)雷達(dá),時(shí)間分辨率為6 min,垂直分辨率60 m(1200 m以上為120 m),距離合肥多普勒雷達(dá)約60 km;ERA5 再分析資料的時(shí)間分辨率為1 h,空間分辨率為0.25°×0.25°。

1 天氣實(shí)況和環(huán)流背景

1.1 天氣實(shí)況

2021年4月30日20-24 時(shí)(北京時(shí)),合肥市、馬鞍山市和宣城市等自西北向東南先后出現(xiàn)強(qiáng)對(duì)流天氣(圖1),合肥市區(qū)20:50 出現(xiàn)直徑6 mm冰雹,20:56 肥西境內(nèi)出現(xiàn)最大直徑約3 cm的冰雹,其后合肥市所轄肥東、巢湖先后出現(xiàn)直徑不足1 cm的冰雹。21-24 時(shí)蕪湖、宣城先后出現(xiàn)雷雨大風(fēng),宣城市廣德縣獨(dú)山最大風(fēng)速達(dá)11 級(jí)(28.6 m·s-1)。過(guò)程累計(jì)降水量普遍小于10 mm。本文重點(diǎn)分析合肥市冰雹天氣的成因和中尺度特征。

圖1 2021年4月30日冰雹和雷雨大風(fēng)實(shí)況(圖中黑色圓圈為合肥多普勒雷達(dá)位置,黑色方框?yàn)槌埠L(fēng)廓線(xiàn)雷達(dá)位置)

1.2 環(huán)流背景和觸發(fā)機(jī)制

2021年4月29-30日貝加爾湖以東到中國(guó)東北地區(qū)有一深厚的東北冷渦,該低渦氣旋性環(huán)流自925 hPa延伸至100 hPa。500 hPa上,30日08 時(shí)(圖2a)冷渦中心盤(pán)踞在內(nèi)蒙古科爾山附近,20 時(shí)(圖2b)冷渦中心略有南落。東北冷渦使安徽出現(xiàn)冰雹典型環(huán)流形勢(shì),冷渦后部偏北風(fēng)攜帶中層冷空氣南下,這次過(guò)程中冷渦后部西北風(fēng)較大,黃淮至江淮地區(qū)建立一支急流核風(fēng)速超過(guò)40 m·s-1偏北急流,有利于中低層垂直風(fēng)切變的加強(qiáng),形成強(qiáng)對(duì)流天氣發(fā)生的有利環(huán)境。850 hPa上,08 時(shí)(圖2c)湖北有一超過(guò)22 ℃的暖中心,湖北至安徽以偏西氣流為主,合肥存在明顯的暖平流,20 時(shí)(圖2d)合肥處于西北風(fēng)與西南風(fēng)的輻合線(xiàn)上,輻合線(xiàn)南北兩側(cè)的風(fēng)力較08:00 明顯增強(qiáng),強(qiáng)烈的輻合有利于上升運(yùn)動(dòng)的發(fā)展。合肥持續(xù)數(shù)天晴好天氣,地面增溫明顯,最高氣溫接近34 ℃,地面為熱低壓(圖略)。

圖2 2021年4月30日系統(tǒng)配置500 hPa 位勢(shì)高度、風(fēng)場(chǎng)和850 hPa 溫度場(chǎng)、風(fēng)場(chǎng)(黑色實(shí)心圓圈為合肥所在位置)

30日17-20 時(shí)地面一直存在一條近東西向中尺度輻合線(xiàn)(圖3),輻合線(xiàn)北側(cè)為偏北風(fēng),南側(cè)為西南風(fēng),位置少動(dòng)。20 時(shí)925 hPa也有一條近東西向中尺度輻合線(xiàn)(圖略),該輻合線(xiàn)北側(cè)為東北風(fēng),南側(cè)為西南風(fēng)形成氣旋性旋轉(zhuǎn)輻合,而且925 hPa輻合線(xiàn)與地面輻合線(xiàn)位置基本重疊,邊界層形成強(qiáng)烈的輻合。強(qiáng)對(duì)流天氣最初出現(xiàn)在輻合線(xiàn)北側(cè)附近。

圖3 地面中尺度輻合線(xiàn)

可見(jiàn)這次合肥大冰雹出現(xiàn)在安徽冰雹典型的環(huán)流背景下,低層和地面的輻合為大冰雹天氣提供了觸發(fā)條件。地面午后增溫,中層?xùn)|北冷渦攜帶冷空氣南下,溫度直減率加大,中低層垂直風(fēng)切變加大,均為強(qiáng)對(duì)流天氣的發(fā)生提供了有利的熱力和動(dòng)力條件。

2 物理量分析

2.1 不穩(wěn)定潛勢(shì)分析

通過(guò)分析中低層溫度直減率,可以判斷大氣層結(jié)的熱力不穩(wěn)定。選擇與合肥接近的安慶和南京的探空資料(表1)發(fā)現(xiàn),2021年4月30日08:00-20:00,安慶和南京上空對(duì)流層中低層t850-500均大于30 ℃,尤其20:00 安慶t850-500接近35 ℃,遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)熱力不穩(wěn)定的閾值。08:00 對(duì)流有效位能(CAPE)安慶和南京均為零,20:00 都超過(guò)了1500 J/kg,為中等對(duì)流不穩(wěn)定,表明夜間適合對(duì)流發(fā)展。20:00 強(qiáng)天氣威脅指數(shù)(SWEAT)超過(guò)400,最大抬升指數(shù)(BLI)低于-7℃,TT都超過(guò)50 ℃,表明適合強(qiáng)雷暴發(fā)展。以上指數(shù)表征合肥地區(qū)有較好的對(duì)流潛勢(shì)。0～6 km垂直風(fēng)切變均大于26 m/s,屬于深厚的強(qiáng)垂直風(fēng)切變,而且0℃濕球溫度高度位于3100 m左右,-20 ℃濕球溫度高度位于6300 m左右。由上可知,合肥存在有利于發(fā)生冰雹的環(huán)境條件[16]。

表1 2021年4月30日安慶和南京探空站物理量資料

2.2 渦度和散度

30日08:00 冰雹發(fā)生地(31 °N～32 °N)低層有向南傾斜的950 hPa附近出現(xiàn)21×10-5s-1的正渦度中心(以下簡(jiǎn)稱(chēng)南方正渦度中心)并伴隨著-0.5 Pa·s-1上升氣流(圖4a),33 °N～33.5 °N 850 hPa附近有一中心為9×10-5s-1的垂直的正渦度柱(簡(jiǎn)稱(chēng)北方正渦度柱)。08:00 后南方正渦度中心強(qiáng)度逐漸減弱,北方正渦度柱則呈范圍增大、強(qiáng)度增強(qiáng)并且向?qū)α鲗痈邔友由鞈B(tài)勢(shì)。16:00 北方正渦度柱(圖4b)南北范圍增大為33 °N～35 °N,高度達(dá)200 hPa,垂直方向有多個(gè)正渦度中心,強(qiáng)烈的上升氣流兩側(cè)為下沉氣流,正渦度柱開(kāi)始向南移動(dòng)。此時(shí),南方正渦度中心僅為12×10-5s-1。18:00(圖4c)北方正渦度柱南移至32.5 °N～34 °N附近,強(qiáng)度略減,南北兩個(gè)正渦度中心水平距離越來(lái)越近,二者在31.5 °N～32 °N對(duì)流層低層負(fù)渦度開(kāi)始加強(qiáng)。20:00(圖4d)南方正渦度中心強(qiáng)烈發(fā)展,頂部上升到200 hPa,形成正渦度柱(簡(jiǎn)稱(chēng)南方正渦度柱),南北正渦度柱之間負(fù)渦度從低層延伸到200 hPa,300 hPa附近負(fù)渦度中心低于-18×10-5s-1。負(fù)渦度對(duì)應(yīng)反氣旋旋轉(zhuǎn),有利低空輻散,與31.5 °N～32 °N地面至800 hPa散度為正(圖4f)相對(duì)應(yīng),因此有最大達(dá)1.4 Pa·s-1的強(qiáng)烈下沉氣流,該下沉氣流在低層產(chǎn)生強(qiáng)烈輻散,對(duì)南北兩個(gè)正渦度柱有正反饋?zhàn)饔?有利于對(duì)流的發(fā)展維持和傳播移動(dòng)。21:00(圖4e)北方正渦度柱中心達(dá)27×10-5s-1,并伴隨強(qiáng)烈的上升氣流(最大-2.2 Pa·s-1)。合肥位于邊界層正負(fù)渦度相鄰梯度大值區(qū),此時(shí)合肥市區(qū)出現(xiàn)冰雹天氣。

圖4 2021年4月30日渦度和垂直速度沿117.2°E 垂直剖面(a)08:00、(b)16:00、(c)18:00、(d)20:00、(e)21:00(等值線(xiàn)為渦度、色斑為垂直速度);(f)20:00 散度和垂直速度沿117.2°E 垂直剖面(等值線(xiàn)為散度、色斑為垂直速度)

3 中尺度特征分析

3.1 TBB 分析

葵花8 號(hào)衛(wèi)星資料具有較高的時(shí)空分辨率,在監(jiān)測(cè)對(duì)流云團(tuán)活動(dòng)方面具有一定的優(yōu)勢(shì)[17]。本文采用葵花8 號(hào)衛(wèi)星的TBB 圖像分析中尺度對(duì)流系統(tǒng)的演變[18]。圖5 給出對(duì)流云團(tuán)自西北向東南移動(dòng)過(guò)程中每10 min 的TBB 分布。30日20:00,安徽無(wú)對(duì)流云發(fā)展(圖略),20:10,合肥西北側(cè)有數(shù)個(gè)呈東西向排列的γ 中尺度對(duì)流云(γ_MCS)新生發(fā)展,20:20 這些γ_MCS 開(kāi)始合并,20:30 γ_MCS 完全合并形成東西向β中尺度對(duì)流系統(tǒng)(β_MCS),尺度增大,中心鑲嵌低于-52 ℃的強(qiáng)對(duì)流核,上沖云頂?shù)某霈F(xiàn),表明對(duì)流云團(tuán)發(fā)展到旺盛狀態(tài)。20:40,β_MCS 進(jìn)一步發(fā)展呈“啞鈴狀”并開(kāi)始影響合肥市區(qū),部分地區(qū)出現(xiàn)了雷電和陣性降水。21:00 對(duì)流云團(tuán)發(fā)展成為α 中尺度對(duì)流系統(tǒng)(α_MCS),合肥市區(qū)處于系統(tǒng)中心,四周均是低于-52 ℃的強(qiáng)對(duì)流核,合肥多地出現(xiàn)雷陣雨和冰雹天氣。21:30 對(duì)流云團(tuán)進(jìn)一步發(fā)展呈橢圓形,22:00 該MCS繼續(xù)向東南方向移動(dòng),對(duì)合肥地區(qū)的影響結(jié)束。

圖5 2021年4月30日20:10-22:00 葵花8 衛(wèi)星云頂黑體亮溫(實(shí)心圓圈為合肥所在位置,空心圓圈為巢湖所在位置)

由上分析可見(jiàn),此次影響合肥的降雹天氣與中尺度對(duì)流系統(tǒng)關(guān)系密切,是由數(shù)個(gè)分散的東西向?qū)α髟坪喜?合并后尺度增大、TBB 強(qiáng)度增強(qiáng),冰雹發(fā)生于TBB 低于-52℃強(qiáng)對(duì)流核附近。

3.2 雷達(dá)回波分析

3.2.1 對(duì)流風(fēng)暴觸發(fā)階段

圖6 是合肥多普勒天氣雷達(dá)20:11-21:59 組合反射率因子演變特征圖。30日20:11(圖6a),在地面中尺度輻合線(xiàn)和925 hPa輻合線(xiàn)的北側(cè)有分散、孤立的對(duì)流單體生成。

圖6 2021年4月30日合肥多普勒天氣雷達(dá)組合反射率因子和地面風(fēng)場(chǎng)疊加(a)20:11 雷達(dá)回波和20:00 地面風(fēng)場(chǎng),(b)20:22(c)20:45,(d)21:13 雷達(dá)回波和21:00 地面風(fēng)場(chǎng),(e)21:36 ,(f)21:59(圖中隱去35dBZ 以下的回波)

3.2.2 對(duì)流風(fēng)暴發(fā)展成熟階段

20:22(圖6b)對(duì)流單體逐漸彌合,反射率因子增強(qiáng)至48 dBZ,回波頂高抬升至11 km,并形成一條東西向的對(duì)流回波帶,在高空西北引導(dǎo)氣流下向東南方向移動(dòng)。20:39 對(duì)流單體進(jìn)一步合并,其中風(fēng)暴A 在2.4°～6.0°仰角出現(xiàn)三體散射長(zhǎng)釘,由圖7(a)、(c)可見(jiàn)20:45,6°、2.4°仰角反射率因子三體散射長(zhǎng)釘。20:45(圖6c)回波帶中對(duì)流單體基本合并,風(fēng)暴A 最大反射率因子達(dá)到65 dBZ,沿P1(116.48 °E,31.94 °N)和P2(116.7 °E,31.79 °N)兩點(diǎn)(圖6c)作反射率因子垂直剖面(圖7d),可見(jiàn),強(qiáng)回波呈前傾懸垂結(jié)構(gòu),強(qiáng)回波右下側(cè)有弱回波區(qū),表明存在強(qiáng)垂直風(fēng)切變,斜上升氣流強(qiáng)烈,因而風(fēng)暴A 得以持續(xù)發(fā)展,這點(diǎn)在前面物理量分析中得到印證?；夭敻呋旧熘?0～12 km,最高達(dá)15 km,強(qiáng)回波已及地,表明風(fēng)暴A 已達(dá)成熟階段。6.0°仰角徑向速度圖(圖7b)上,風(fēng)暴A 人工去速度模糊后轉(zhuǎn)動(dòng)速度為23.8 m·s-1,且維持3 個(gè)體掃,距離合肥69 km,屬于強(qiáng)中氣旋,因此風(fēng)暴A 為超級(jí)單體風(fēng)暴。20:56 肥西縣境內(nèi)出現(xiàn)3 cm大冰雹,三體散射回波出現(xiàn)時(shí)間早于地面降雹17 min。探空顯示,濕球零度層高度3100 m左右,-20 ℃濕球溫度高度位于6300 m左右,60 dBZ強(qiáng)回波伸展至9 km以上,遠(yuǎn)超-20度層高度,因此易產(chǎn)生冰雹天氣。

圖7 2021年4月30日20:45 合肥多普勒天氣雷達(dá)

21:13(圖6d)對(duì)流回波移出合肥市區(qū),回波帶中對(duì)流單體開(kāi)始分散,但對(duì)流單體核心強(qiáng)度仍可達(dá)65 dBZ。21:36(圖6e)回波帶西半段對(duì)流單體呈減弱消散趨勢(shì),東半段對(duì)流單體尺度呈增大趨勢(shì)并在巢湖市形成雨夾冰雹天氣。21:59(圖6f)對(duì)流回波移出合肥,至此,合肥境內(nèi)本輪強(qiáng)對(duì)流天氣結(jié)束。

對(duì)流風(fēng)暴A 在發(fā)展過(guò)程中,VIL 出現(xiàn)連續(xù)躍增現(xiàn)象。30日20:11-20:22 風(fēng)暴處于初生階段,VIL 維持在1～10 kg·m-2。20:28-20:45,VIL 連續(xù)躍增(圖8),VIL 由20:22 的10 kg·m-2增加到20:28 的30 kg·m-2,20:33 躍增到60 kg·m-2,維持2 個(gè)體掃后,20:45 躍增至70 kg·m-2,此時(shí)VIL 最大,反射率因子最強(qiáng)(65 dBZ)。20:51 降為65 kg·m-2,其后快速下降?？梢?jiàn),20:28 VIL開(kāi)始躍增,合肥市降雹時(shí)間為20:50,VIL 躍增時(shí)間較地面降雹時(shí)間提前了22 min。VIL 躍增時(shí)間對(duì)應(yīng)著冰雹云發(fā)展的躍增階段,此時(shí)冰雹云內(nèi)的冰雹粒子在生長(zhǎng)區(qū)迅速碰并長(zhǎng)大[19],VIL 躍增能作為預(yù)警冰雹的一個(gè)重要依據(jù)。從圖8 還可以看到,隨著VIL 的增大,反射率因子隨之增強(qiáng),但隨著風(fēng)暴減弱,VIL 減小,但反射率因子最大值仍保持55 dBZ或以上的高值,這與羅菊英等[20]的分析結(jié)果較為一致。

圖8 2021年4月30日20:22-21:36 風(fēng)暴A 的VIL 和最強(qiáng)反射率因子隨時(shí)間變化

綜上所述,地面中尺度輻合線(xiàn)和925 hPa中尺度輻合線(xiàn)對(duì)此次對(duì)流風(fēng)暴起觸發(fā)作用,對(duì)流單體經(jīng)過(guò)合并而加強(qiáng),3 cm大冰雹發(fā)生在超級(jí)單體成熟階段。三體散射回波出現(xiàn)時(shí)間早于地面降雹17 min,三體散射長(zhǎng)釘可以作為強(qiáng)冰雹預(yù)警的一個(gè)重要輔助指標(biāo)[21]。VIL躍增時(shí)間較地面降雹提前22 min,VIL 躍增能作為預(yù)警冰雹的一個(gè)重要依據(jù)。

3.3 風(fēng)廓線(xiàn)雷達(dá)分析

大氣邊界層是指直接受地球表面的影響,并與地表進(jìn)行熱量、動(dòng)量和水汽及其他物質(zhì)成分的交換,其厚度一般是從地面至500 m到1.5 km,湍流運(yùn)動(dòng)是該層大氣的最基本特征。在巢湖風(fēng)廓線(xiàn)雷達(dá)垂直風(fēng)切變的時(shí)間-高度剖面(圖9a)上,17:00-19:00 垂直風(fēng)切變大值區(qū)出現(xiàn)在1200～1300 m、500～700 m,極大值達(dá)到0.06 s-1。可見(jiàn)在強(qiáng)對(duì)流開(kāi)始前的數(shù)小時(shí),巢湖邊界層有2 個(gè)垂直風(fēng)切變強(qiáng)中心,低層垂直風(fēng)切變?cè)龃?不僅加速高、低空冷暖氣流混合,利于大氣不穩(wěn)定,而且加強(qiáng)了低層的氣流輻合抬升,非常有利于對(duì)流的發(fā)展。Rasmussen 等[22]通過(guò)研究指出,當(dāng)有強(qiáng)對(duì)流存在時(shí)0～4 km的平均垂直風(fēng)切變會(huì)達(dá)到0.015 s-1左右,而本文中垂直風(fēng)切變極值達(dá)到了0.06 s-1,表明冰雹發(fā)生前,局部垂直風(fēng)切變會(huì)大得多。

圖9 2021年4月30日巢湖風(fēng)廓線(xiàn)雷達(dá)

利用4月30日巢湖風(fēng)廓線(xiàn)雷達(dá)資料(圖9b)對(duì)巢湖上空風(fēng)場(chǎng)變化進(jìn)行分析。20:34-21:35,1200 m高度以上為西風(fēng),其下風(fēng)場(chǎng)明顯轉(zhuǎn)向,從20:34 的西南風(fēng)到20:40 轉(zhuǎn)為西北風(fēng),并且西北風(fēng)高度逐漸向下延展,1200 m高度風(fēng)向不連續(xù)一直持續(xù)到21:35,該不連續(xù)線(xiàn)印證了前文所提的925 hPa輻合線(xiàn)。1200 m以下西北氣流為雷暴冷池出流和北方冷空氣共同影響所致(圖6d),冷空氣在邊界層向巢湖伸展形成冷墊,并與地面南風(fēng)入流在雷暴東南側(cè)產(chǎn)生強(qiáng)輻合,暖濕斜升氣流沿冷墊爬升,潛在不穩(wěn)定的氣團(tuán)迅速上升至自由對(duì)流高度(LFC)以上,不斷觸發(fā)新的對(duì)流單體,21:35 巢湖出現(xiàn)雨夾冰雹天氣。

4 結(jié)論與討論

(1)此次冰雹天氣發(fā)生在深厚的東北冷渦背景下,500 hPa黃淮至江淮地區(qū)一支超過(guò)40 m·s-1偏北急流,急流攜帶冷空氣南下進(jìn)一步促進(jìn)大氣層結(jié)不穩(wěn)定,增強(qiáng)中低層垂直風(fēng)切變,構(gòu)建了強(qiáng)對(duì)流天氣發(fā)生的有利環(huán)流背景條件。

(2)冰雹發(fā)生在強(qiáng)的溫度直減率、中等強(qiáng)度對(duì)流有效位能、深厚的強(qiáng)垂直風(fēng)切變、較低的濕球零度層高度環(huán)境條件下。地面中尺度輻合線(xiàn)和925 hPa的輻合線(xiàn)共同觸發(fā)了此次強(qiáng)對(duì)流天氣。

(3)衛(wèi)星云圖顯示,降雹云團(tuán)由數(shù)個(gè)分散的東西向?qū)α髟坪喜?冰雹發(fā)生于TBB 低于-52 ℃強(qiáng)對(duì)流核附近。雷達(dá)回波表明VIL 躍增時(shí)間較地面降雹時(shí)間提前了22 min,三體散射回波出現(xiàn)時(shí)間早于肥西降大冰雹時(shí)間17 min。巢湖風(fēng)廓線(xiàn)雷達(dá)顯示強(qiáng)對(duì)流發(fā)生前邊界層有兩個(gè)垂直風(fēng)切變強(qiáng)中心,1200 m高度的風(fēng)向不連續(xù)線(xiàn)觸發(fā)了巢湖新的對(duì)流單體。

此次冰雹過(guò)程分析使用的新型探測(cè)資料不多,今后將采用雙極化雷達(dá)、相控陣?yán)走_(dá)、云雷達(dá)、微波輻射計(jì)等新資料對(duì)冰雹過(guò)程進(jìn)行研究,探索冰雹最新預(yù)警預(yù)報(bào)指標(biāo)。應(yīng)用高分辨率數(shù)值模式模擬冰雹單體,分析超級(jí)單體內(nèi)部結(jié)構(gòu),研究降雹的具體位置和時(shí)間。