單站冰雹分析和預報

摘要：冰雹，也叫“雹”，俗稱雹子，夏季或春夏之交最為常見，它是一 些小如綠豆、黃豆，雞蛋的冰粒，特大的冰雹比柚子還大。雹塊越大，破壞力就越大。冰雹降自對流特別旺盛的積雨云中，云中的上升氣流比一般雷雨云強。小冰雹是在對流云內由雹胚上下數次和過冷水滴碰并而增長起來的，當云中的上升氣流支托不住時就下降到地面。大冰雹是在具有一支很強的斜升氣流 、 液態水的含量很充沛的雷暴云中產生的。它出現的范圍雖然較小，時間也比較短促，但來勢猛、強度大，并常常伴隨著狂風、強降水、急劇降溫等陣發性災害性天氣過程。冰雹每年都給農業、建筑、通訊、電力、交通以及人民生命財產帶來巨大損失。因此，我們很有必要了解冰雹是怎樣形成的以及冰雹單站分析和預報，從而更好地防治冰雹災害，減少國家的經濟損失。

關鍵詞：冰雹天氣 冰雹預報 豪巴

一、冰雹的形成

發展特別強盛的積雨云，云體十分高大，云中有強烈的上升氣體，云內有充沛的水分，才會產生冰雹，這種云通常也稱為冰雹云。冰雹云是由水滴、冰晶和雪花組成的。在冰雹云中強烈的上升氣流攜帶著許多大大小小的水滴和冰晶運動著，其中有一些水滴和冰晶并合凍結成較大的冰粒，這些粒子和過冷水滴被上升氣流輸送到含水量累積區，就可以成為冰雹核心，這些冰雹初始生長的核心在含水量累積區有著良好生長條件。雹核A在上升氣流攜帶下進入生長區后，在水量多、溫度不太低的區域與過冷水滴碰并，長成一層透明的冰層，再向上進入水量較少的低溫區，這里主要由冰晶、雪花和少量過冷水滴組成，雹核與它們粘并凍結就形成一個不透明的冰層。這時冰雹已長大，而那里的上升氣流較弱，當它支托不住增長大了的冰雹時，冰雹便在上升氣流里下落，在下落中不斷地并合冰晶、雪花和水滴而繼續生長，當它落到較高溫度區時，碰并上去的過冷水滴便形成一個透明的冰層。這時如果落到另一股更強的上升氣流區，那么冰雹又將再次上升，重復上述的生長過程。這樣冰雹就一層透明一層不透明地增長；由于各次生長的時間、含水量和其它條件的差異，所以各層厚薄及其它特點也各有不同。最后，當上升氣流支撐不住冰雹時，它就從云中落下來，成為我們所看到的冰雹了。

1.天氣形勢分析

分析天氣形勢有利與否，是做好冰雹短時預報的前提。我們把可能使本站產生冰雹的天氣形勢歸納為兩種主要類型。一種是高原冷槽型。從資料分析，產生冰雹需具備兩個重要條件：第一、封面逆溫層頂部以上應有一個適當厚度的氣溫高度的氣溫高于0℃的層次，以便凝結物能能在0℃層上下運動成雹；第二、在狀態曲線上逆鋒面逆溫層頂部應有一個相當厚的不穩定層。第二種是冷峰低槽型。冷峰低槽型是本站最重要的成雹天氣形勢。特征是500毫巴低槽在小興安嶺東側分為南北兩部。700毫巴通常沿松花江有橫槽與小興安嶺低槽在本縣山區匯合，即我們通常所說的“人”字槽。從1980-1986年發生在4、5月的八次冰雹中。有5次屬于這種情況，且均較強。另3次700毫巴有小興安嶺低槽而無沿松花江橫槽，成雹均較弱。各次成雹的共同點是：自850—500毫巴各層均處于氣旋性曲率區，有相應的冷暖平流，褥以2.0℃間隔分析等溫線，，可明顯看出溫度場梯度小而波動大。

2.濕度點聚篩選

在冰雹天氣形勢下，濕度場結構是決定能否成雹的主要條件之一，濕度分布必須上層比較干，下層相當濕：中心相對干，外圍比較濕。500毫巴濕度可以很小，但700毫巴濕度不能太小(通常700毫巴溫度露點差≤11℃).這樣方可供給雹云以充分能量，不致為不利環境所沖淡，并充分發揮形勢、溫度、層結、地形等條件的成雹作用。

但是，在形勢、濕度都都有利的情況下，不成雹的比數仍然較大。其中有些是附近成雹而未波及本站。也有一些是因為天氣形勢演變過程中，成雹條件從有利轉向不利。例如1983年4月25日，天氣形勢、濕度都有利降雹。07時850毫巴溫度露點差2℃，500毫巴溫度露點差為12℃，落點在點聚圖成雹區中心。但于850毫巴槽后偏北風(6-8米∕秒)強于槽前偏南風(4-6米∕秒)，而700毫巴槽前偏南風(10-12米∕秒)強于槽偏北風(4-6米∕秒)，500毫巴槽前偏南風也比槽后偏北風強一些。以至底層冷空氣南下速度過快，近地面速在35公里以上。16時鋒過，本站由東南風6米∕秒轉西北風5米∕秒，當時無天氣表現。6小時后(午夜01時)才發生較弱雷雨。類似情況而不能成雹的共5次。普查證實，本站成雹時地面鋒南進時速度≦17公里，并須在午夜前過境。如果鋒面在午夜后過境，則低層的熱力條件不利：對這兩點必須十分注意。

3.組合判據檢驗

經過濕度點聚篩選以后，再用以下六項要素組成三組判據進行檢驗。根據本站夏季冰雹大抵發生在傍晚至前半夜的特點和短期預報的需要，選定要素時以08時探空和14時地面觀察為依據。六項要素中，地面和空中各占三項。第一組兩項為空中第一情況。第二組兩項為局地個別情況，他與地面起始條件有密切關系，影響雹云單體發展的先后強弱。第三組為兩項則是空中與地面結合，一般和個別結合，所以檢驗效果最好。從確保安全的角度出發，六項要素所取指標值均略寬于成雹時所出現過的極值。三組判據及其檢驗情況如下：X1.08時850與700毫巴假相當位溫(Θse)之差≤15.0℃，同時400-700毫巴垂直遞減率≥0.55℃∕100米。這組判據反應了底層和中層的穩定度情況。

X214時地面氣溫正距平≥2.5℃，同時地面氣壓負距平≥1.5毫巴。這組判斷反應地面升溫降溫。

X308時700毫巴偏南風≤18米∕秒，并且14時地面風≤6米∕秒。這組判據反映即要有利于能量儲積，又要有利于能量輸送。沒有發生報無實有的漏報事例。但報有實無的空報率仍占55%左右，由此可見，冰雹是于大型天氣過程相聯系的的局部強烈不穩定的特殊特殊天氣現象，必須具備充分的集中的動量和能量，個別要素組合還不足以很好的反映某地成雹的應有條件，還要進一步綜合考慮上述各組判據的人共同影響，才能較好地作出局地冰雹的短期預報。

4.求解預報方程

我們選用“多因子交叉相關預報方法”，采取容量較小的三因子六項方程得；

Y=0.127X1+ 0.127X2+0.127X3+0.190X1X2+0.238X1X3+0.190X2X3……

按此式通過24個個例計算得出：當Y值為0.999，則有冰雹，機率6/6；當Y值小于或等于0.492時，則無雹，機率18/18據此驗證了1981和1984年共七例均正確。1985年在試用中出現了四次冰雹天氣形勢，用上述方程預報一次有冰雹，三次無冰雹，都符合實際情況。但是該年四月份多次出現的鋒后高原冷槽型冰雹未包括在內，得出方程如下：

Y=0.113x1+0.125x2+0.139X3+0.188X1X2+0.227X1X3有雹時值為“1”，無雹時Y為0.0-0.479.

冰雹短時預報的四個步驟是互相聯系的，特別是不能單純依靠溫濕度點聚和判據、方程。在分析是否是冰雹天氣形勢時，必須充分考慮地面鋒、槽、切變的移速和過境時間，我們必須按照實際情況認真分析天氣形勢和要素變化，密切注視當時當地的天氣形勢和要素的變化，密切注視當時當地的天氣物象，不要拘泥于現成的“公式”。

由于冰雹不是常見的天氣現象而且這個預報方程容量較小客觀上有相當大的不確定性。加之我們對大氣內部矛盾性認識還不很夠，天氣形勢的普查還很粗疏。選定某些預報因子還不夠理想，所以是否正確地反應了客觀外界的規律，還有待于在今后的實踐中繼續驗證。

參考文獻：

[1] 高華翔;冰雹是怎樣形成的[J];陜西氣象;1981年07期

[2] 馬旭峰;我們是怎樣預報單站冰雹天氣的[J];山東氣象;1982年02期

[3] 黃美元，徐華英，周玲;中國人工防雹四十年[J];氣候與環境研究;2000年03期