黑龍江省6.9區(qū)域性冰雹中尺度分析

許英杰，謝玉靜，張林媛，任淑英

（1.佳木斯市氣象臺，黑龍江佳木斯 154004；2.黑龍江省氣象臺，黑龍江哈爾濱 150030；3.尚志市氣象局，黑龍江尚志 150600）

黑龍江省6.9區(qū)域性冰雹中尺度分析

許英杰1，謝玉靜2，張林媛1，任淑英3

（1.佳木斯市氣象臺，黑龍江佳木斯 154004；2.黑龍江省氣象臺，黑龍江哈爾濱 150030；3.尚志市氣象局，黑龍江尚志 150600）

利用哈爾濱新一代天氣雷達(dá)和常規(guī)觀測資料，對黑龍江2011年6月9日受東北冷渦影響產(chǎn)生的區(qū)域性冰雹天氣進(jìn)行中尺度分析，結(jié)果表明：500 hPa黑龍江中西部有閉合冷中心，850 hPa以下低空為暖脊，形成上冷下暖的不穩(wěn)定大氣層結(jié)。地面冷鋒及850 hPa干線是不穩(wěn)定能量釋放的主要條件；冰雹落區(qū)是在低空急流出口區(qū)、高空槽前及850 hPa干線前方的中尺度對流潛勢區(qū)內(nèi)；雷達(dá)回波演變分析表明，初始階段強(qiáng)回波高度迅速上升，降雹時有三體散射特征，消亡階段強(qiáng)回波高度迅速下降，最后演變成積層混合性回波，并且各階段強(qiáng)回波一直接地。

冰雹;中尺度分析;雷達(dá)回波演變

1 引言

冰雹天氣是黑龍江主要的災(zāi)害性天氣之一，是在一定大尺度天氣環(huán)流背景下產(chǎn)生的中小尺度天氣系統(tǒng)，具有生命史短、突發(fā)性強(qiáng)、天氣變化劇烈等特征，經(jīng)常造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。提高冰雹天氣及冰雹落區(qū)預(yù)報(bào)水平，對于防雹和減輕冰雹造成的經(jīng)濟(jì)損失具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。多年來，黑龍江氣象科技工作者對黑龍江降雹天氣進(jìn)行了大量的研究。鐘軍等［1］統(tǒng)計(jì)指出，黑龍江省降雹主要有4種天氣形勢，東北冷渦型；貝加爾湖低渦型；西北氣流型和冷槽型。張晰瑩等［2］利用衛(wèi)星云圖統(tǒng)計(jì)指出，從云型上分有3種降雹云型類型，第一類是冷渦天氣系統(tǒng)下的渦旋云型；第二類是冷鋒天氣系統(tǒng)下的冷鋒云帶和不規(guī)則零散分布的對流單體云型；第三類是冷鋒后部冷氣團(tuán)內(nèi)的不穩(wěn)定造成的孤立的中尺度云團(tuán)。李紅斌等［3］統(tǒng)計(jì)指出，黑龍江省有4條冰雹分布帶，北部的一條冰雹帶位于大興安嶺、黑河一帶；中部的一條冰雹帶位于小興安嶺西部，綏化中北部至伊春；南部的一條冰雹帶位于哈爾濱和佳木斯之間；東南部的一條冰雹帶位于牡丹江以東太平嶺一帶。

受東北冷渦影響，2011年6月9日11:18-13:07黑龍江綏棱縣、湯原縣、鐵力市、雞東縣、延壽縣、巴彥縣、綏芬河市和綏化市先后出現(xiàn)冰雹天氣，冰雹直徑2～8 mm,其中有5個站在6 mm以上。本文利用哈爾濱新一代多普勒天氣雷達(dá)和常規(guī)氣象觀測資料，運(yùn)用中尺度分析方法，對黑龍江2011年6月9日東北冷渦影響下產(chǎn)生的區(qū)域性的冰雹天氣進(jìn)行分析。

2 天氣形勢演變

6日08:00 東西伯利亞西北部低渦分裂出一股冷空氣沿著高壓脊前偏北氣流南下，7日08:00在貝加爾湖到內(nèi)蒙古東北部之間切渦，向東南方向移動加強(qiáng)成冷渦，9日08:00低渦折向東北方向移入黑龍江形成東北冷渦。溫度場上黑龍江中西部500 hPa有-20℃閉合冷中心，處于冷槽控制下，850 hPa黑龍江中西部處于暖脊控制，為下暖上冷的不穩(wěn)定大氣層結(jié)。系統(tǒng)較為深厚，各層高空槽線接近重合。地面冷鋒位于黑龍江西南部，冷鋒東移觸發(fā)產(chǎn)生強(qiáng)對流天氣，使黑龍江產(chǎn)生區(qū)域性冰雹天氣。

3 中尺度天氣分析

3.1 不穩(wěn)定及熱力條件

24 h變溫場中，700 hPa、500 hPa上黑龍江中西部處于-3℃以上負(fù)變溫區(qū)，負(fù)變溫中心在哈爾濱，最大值為-7℃。黑龍江省西南部500 hPa為冷中心，850 hPa上暖脊伸向黑龍江中南部，因此黑龍江中南部形成上冷下暖的熱力不穩(wěn)定層結(jié)。500 hPa黑龍江有干舌從東南部伸向西北部，造成黑龍江中南部700 hPa附近下層暖濕上層冷干的大氣不穩(wěn)定層結(jié)。低空急流位于吉林與黑龍江中南部，暖濕氣流的推進(jìn)增加了大氣的位勢不穩(wěn)定，對流層下層暖濕上層干冷的配置，導(dǎo)致大氣層結(jié)不穩(wěn)定性增強(qiáng)。

低層哈爾濱南部有干空氣堆積，為干區(qū)，其它地區(qū)為濕區(qū)。在綏化北部、哈爾濱北部形成明顯的干濕分界面，同時700 hPa槽前中南急流暖濕輸送，黑龍江都為濕區(qū)。

850 hPa與500 hPa溫度差表示垂直溫度遞減率，可反映大氣穩(wěn)定狀態(tài)，垂直溫度遞減率越大，表示大氣越不穩(wěn)定，850 hPa與500 hPa溫度差>28℃的大值區(qū)沿溫度脊從東北中南部一直向北伸至黑龍江中南部，哈爾濱北部，綏化北部、伊春南部，佳木斯西部處在大值區(qū)前方，造成更大的熱力不穩(wěn)定，產(chǎn)生冰雹。

3.2 動力抬升條件

黑龍江中西部位于高空槽前，具有上升運(yùn)動，中南部位于中低空急流出口左側(cè)，輻合上升運(yùn)動得到加強(qiáng)。同時850 hPa上綏化北部到哈爾濱北部有一條近似西北東南向的干線，處于850 hPa急流出口的前方，干線是具有自身垂直環(huán)流的中尺度系統(tǒng)，垂直伸展高度達(dá)地面1～3 km,干線可導(dǎo)致強(qiáng)烈的對流風(fēng)暴，是對流的觸發(fā)機(jī)制之一。干線的北側(cè)具有中尺度對流潛勢，當(dāng)?shù)孛胬滗h移近中尺度對流潛勢區(qū)時，造成該處強(qiáng)迫抬升增強(qiáng)，觸發(fā)不穩(wěn)定能量快速釋放，產(chǎn)生了冰雹等強(qiáng)對流天氣。

4 探空曲線分析

2011年6月9日8 ：00哈爾濱和伊春站探空曲線（見圖1），兩站凝結(jié)高度分別在939 hPa、924 hPa，凝結(jié)高度較低，哈爾濱低層為干區(qū)，850 hPa以上到600 hPa為濕區(qū)，伊春600 hPa以下為濕區(qū)，哈爾濱至伊春間低層925 hPa～850 hPa有干空氣與濕空氣交界面，形成干線。哈爾濱濕對流有效位能達(dá)771.8 J/kg，伊春濕對流有效位能為0 J/kg，中低空西南急流將濕對流有效位能從南向北輸送。造成綏化北部、哈爾濱北部、伊春南部、佳木斯西部上空濕對流有效位能增加。同時哈爾濱的低層對流抑制有效位能為113.1 J/kg，哈爾濱在大的對流抑制有效位能作用下，使不穩(wěn)定能量得到充分的積累。

圖1 2011年6月9日08：00探空曲線

5 雷達(dá)回波演變

11:52 在巴彥縣以北有一近似倒“V”型帶狀多單體回波，在向北移動過程中靠近巴彥一側(cè)的帶狀多單體風(fēng)暴有加強(qiáng)趨勢，另一側(cè)的帶狀多單體有減弱趨勢。11:57在倒“V”型帶狀多單體頂部激發(fā)出一個風(fēng)暴單體，回波頂高6km，45 dBZ以上強(qiáng)回波高度接近2 km并接地。12:03風(fēng)暴回波上升到8km，45 dBZ以上強(qiáng)回波高度上升到6 km且在中空懸垂，12:09風(fēng)暴回波上升到10 km,45 dBz以上強(qiáng)回波高度在8 km，風(fēng)暴質(zhì)心下降，出現(xiàn)斜升結(jié)構(gòu)，12:15風(fēng)暴加強(qiáng)成冰雹云，出現(xiàn)三體散射特征，回波頂高在8 km，50 dBZ以上強(qiáng)回波達(dá)到6 km，風(fēng)暴質(zhì)心又上升到6 km，12:26回波達(dá)到最強(qiáng)出現(xiàn)60 dBZ左右，回波頂高上升到10 km，45 dBZ以上強(qiáng)回波高度保持在6 km以上，60 dBZ風(fēng)暴質(zhì)心下降到3 km，保留有三體散射特征，三體散射特征持續(xù)三個體掃，12:32強(qiáng)回波范圍縮小，回波高度下降到8 km，強(qiáng)回波頂高下降到6 km，三體散射特征消失圖，12:37強(qiáng)回波進(jìn)一步下降到2 km以下，以后演變成普通層積混合云回波，整個過程強(qiáng)回波一直接地。其它時間出現(xiàn)的冰雹的雷達(dá)回波演變基本相同。

本次冰雹有共同特點(diǎn)，強(qiáng)回波始終接地，強(qiáng)回波從低層開始發(fā)展，初始就有降水，并不斷向上發(fā)展，在降水的拖曳作用下，斜升氣流不明顯。發(fā)展成熟后產(chǎn)生冰雹，伴有三體散射特征。消亡時強(qiáng)回波質(zhì)心迅速下降，與經(jīng)典冰雹初始強(qiáng)回波從中空向上發(fā)展，強(qiáng)回波懸垂，有斜升氣流和有界弱回波等識別特點(diǎn)不同。

6 結(jié)論

（1）降雹過程發(fā)生在東北低渦控制下，低層有暖脊，700 hPa以上中層有冷槽和閉合冷中心配合，形成上冷下暖的大氣不穩(wěn)定層結(jié)。

（2）低層西南急流把濕對流有效位能輸送到急流出口前方，500 hPa上有干冷空氣，形成上層干冷，700 hPa附近暖濕的大氣不穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，在高空槽右側(cè)，西南急流出口左側(cè)同時又有850 hPa干線配合具有強(qiáng)烈的上升運(yùn)動。該區(qū)域具有發(fā)生中尺度天氣的潛勢，地面冷鋒移近使干線變得活躍，觸發(fā)不穩(wěn)定能量，產(chǎn)生冰雹天氣。

（3）本次冰雹回波演變有共同特點(diǎn)，強(qiáng)回波始終接地有降水，初始時強(qiáng)回波從低層開始向上發(fā)展，斜升氣流不明顯。發(fā)展成熟后產(chǎn)生降雹伴有三體散射特征。消亡時強(qiáng)回波質(zhì)心迅速下降，與經(jīng)典冰雹初始強(qiáng)回波從中空向上發(fā)展，強(qiáng)回波懸垂，有斜升氣流和有界弱回波等識別特點(diǎn)不同。

[1]鐘軍，景學(xué)義，王明杰，等.黑龍江省降雹天氣形勢及預(yù)報(bào)[J].黑龍江氣象，1996，3：9-11.

[2]張晰瑩，方麗娟，景學(xué)義，等.黑龍江省產(chǎn)生冰雹的衛(wèi)星云圖特征[J].南京氣象學(xué)院學(xué)報(bào)，2004，27（1）：106-111.

[3]李紅斌，麻服偉，董銀山.黑龍江省冰雹天氣氣候特征及防雹預(yù)警指標(biāo)[J].黑龍江氣象，2001，1：37-40.

Meso-scale Analysis to the Regional Hail Happened on 9thJun.in Heilongjiang Province

XU Ying-jie1，XIE Yu-jing2，ZHANG Lin-yuan1，REN Shu-ying3
（1.Jiamusi Observatory,Jiamusi,Heilongjiang Province,Postal code:154004;2.Heilongjiang Province Observatory, Haerbin Heilongjiang Province;Postal code:150030;Shangzhi Observatory,Shangzhi,Heilongjiang Province,Postal Code:150600）

in this article,we applied the data of Haerbin Doppler radar to analyze the middle scale regional storm hail happened on 9th Jun.Heilongjiang province,it was showed that the unstable atmosphere was formed with a circle could center in west Heilongjiang province on 500hPa weather map and a warm ridge on the lower level 850 hPa;could front and dry line on 850hPa were the main unstable energy realizing conditions.The storm hail fall region was near the follow mouth of lower jet and before the high level trough.The changes of radar echo showed that the strong echo developed quickly at beginning,and there was scatter characteristic when storm hail began to fall,and the strong echo reduced quickly too at the reducing stage,and changed to the mixed echo at last,and the echo connected to the ground at every stages.

storm hail;middle scale analysis;radar echo changing

P458.1+21.2

A

1002－252X（2011）03－0003－02

2011－6－6

許英杰（1963-），男，遼寧省丹東市人，成都信息工程學(xué)院，本科生，工程師.