泰安地區一次冰雹過程雷達回波特征分析

鄒大偉+王兆華+許長山+姚超

摘 要：運用泰山CINRAD/CD多普勒天氣雷達的資料，分析了發生在2013-09-15山東泰安市的一次冰雹天氣過程。經分析得出：在PPI反射率因子圖中冰雹特征不明顯的情況下，從PPI徑向速度圖像中的中氣旋結構可輔助判斷是否發生冰雹天氣。反射率因子垂直剖面圖上的懸垂狀回波和低層的弱回波可作為識別冰雹的特征；另外，可根據徑向速度垂直剖面圖判斷垂直流場的特征，進一步確定冰雹天氣。同時，垂直累積液態水含量（VIL）、回波頂高（ET）的躍增也是表征冰雹發生的重要指標。

關鍵詞：CINRAD/CD雷達；冰雹；回波特征；中氣旋

中圖分類號：P426.64 文獻標識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）14-0145-03

冰雹是一種危害嚴重的災害性天氣，具有突發性、短時性和局地性等特征，給國民經濟和人民的生命財產造成嚴重威脅。因此，做好冰雹天氣預報、預警服務，積極采取防范措施，具有重要的現實意義。

多年來，許多氣象工作者從環流背景、物理量場和多普勒天氣雷達產品等方面對冰雹天氣進行了研究，得到了一些成果。楊曉霞等利用1971—2008年山東省122個氣象站的觀測資料分析了山東地區冰雹發生的氣候特征，認為冰雹天氣主要集中在4—6月，且冰雹發生時多伴有8～9級的大風；李淑玲等分析了一次弓形回波的多普勒雷達資料，此次過程伴隨著冰雹、大風的發生，認為當回波強度>50 dBZ，垂直液態水的體積>35 kg/m2時，有利于冰雹的產生；高帆等利用濟南CINRAD/SA多普勒天氣雷達的資料分析了一次弓形回波演變特征，認為垂直累積的液態水體積和單體強中心高度的同步增長和快速減小對冰雹、大風的預報有一定的提前量。

綜上所述，對于冰雹發生機制和預報方法已有較多研究和論述，特別是新一代天氣雷達投入業務運行后，為冰雹監測預警提供了有效手段。實際業務中，在判斷冰雹發生時除了要對PPI反射率因子圖像進行分析外，對PPI徑向速度圖像的分析同樣非常重要；此外，在冰雹發生時，反射率因子剖面圖與徑向速度剖面圖往往具有更明顯的特征。本文對2013-09-15泰安地區冰雹發生時，反射率因子圖像和徑向速度圖像特征進行了分析，雖然反射率因子的圖像并不典型，但利用徑向速度圖像上的特征可以幫助判斷冰雹的發生。另外，合理應用反射率因子剖面、徑向速度剖面和其他雷達產品的圖像，可以更加準確地判斷冰雹天氣。對以上圖像特征的綜合運用，可以更有效地識別冰雹，為防雹預警服務提供參考。

1 冰雹天氣實況

2013-09-15T11：00—13：00（北京時間），泰安市所轄的大汶口、磁窯、蔣集等鄉鎮遭受了冰雹、雷電襲擊，最大風力達9級。54.6 km2的農作物受災，絕收0.8 km2，受災人數達10.4萬人，直接經濟損失達3 956.7萬元。

2 天氣背景分析

2.1 天氣形勢分析

對2013-09-15T08：00時500 hPa的高度場、溫度場和高空填圖情況進行分析得出：隨著東北冷渦東移，西太平洋副熱帶高壓（以下簡稱“副高”）與大陸高壓合并，控制了我國廣闊的南方地區。對2013-09-15T08：00山東地區的實況進行中尺度分析，如圖1所示，500 hPa槽后有較強的冷空氣南下，在魯中地區維持了中空急流的強度，同時溫度場上也出現明顯的冷槽，有較強的干冷空氣的侵入，對應的低層為暖濕空氣，特別是魯中地區在925 hPa有明顯的暖脊，高、低層冷暖空氣在魯中山區的匯合是此次強對流過程發生的重要原因。另外，850 hPa切變西伸到魯中西部，與500 hPa槽位相疊加，有明顯的前傾結構，同時在地面上分析出弱的輻合線與切變相對應。因此，雖然魯中地區位于500 hPa的槽后，但低層的動力抬升條件較好，為強對流天氣的發生提供了必要的抬升條件。最后，分析高低空濕度場的配置后發現，魯中地區為上干、下濕的不穩定結構，有利于冰雹天氣的發生。

2.2 不穩定條件和物理量條件分析

4 結束語

這是一次副高穩定維持下的局地冰雹、大風強對流天氣過程。500 hPa槽后偏北氣流配合850 hPa切變，造成了上下強烈的擾動，為冰雹天氣的發生提供了大尺度的動力條件。地面中尺度輻合線為冰雹天氣發生提供了中尺度抬升機制，促進了強對流天氣爆發。

500 hPa槽后有干冷空氣侵入，對應近地層925 hPa有暖中心、850 hPa有濕區，大氣層上干冷、下暖濕，結構極不穩定。在T-lnp圖上，較強的風垂直切變使上、下層空氣產生水平運動的動量交換，變得更加不穩定，2013-09-15T08：00的cape值的顯著增大為冰雹提供了不穩定能量。此外，0 ℃高度和-20 ℃高度分別在600 hPa 和400 hPa 附近略低的高度，適宜的0 ℃高度和-20 ℃高度為降雹提供了有利條件。

PPI反射率因子圖像上出現頂點指向雷達站方向的V型缺口結構，反射率因子剖面圖上垂直方向上對流發展十分旺盛，有明顯的懸垂結構，低層出現弱回波區域，有明顯的冰雹云特征；PPI徑向速度圖中的中氣旋結構可以輔以判斷冰雹的發生，并通過徑向速度剖面確定垂直流場的特征，對冰雹的預報有較好的指示意義；垂直累積液態水的體積和單體強中心回波頂高的躍增與冰雹的發生有較好的對應關系。

參考文獻

[1]楊曉霞，萬明波，王文青，等.山東省雷暴大風天氣的氣候特征[J].山東氣象，2012，32（4）：16-20.

[2]李淑玲，臧傳花.一次弓形回波的多普勒雷達資料分析[J].山東氣象，2007，27（3）：14-16.

[3]高帆，胡鵬，李瑞，等.一次弓形回波演變特征分析[J].山東氣象，2012，32（4）：14-16.

[4]曹鋼鋒，張善君，朱官忠，等.山東天氣分析與預報[M].北京：氣象出版社，1998：280.

[5]張培昌，杜秉玉，戴鐵丕.雷達氣象學[M].北京：氣象出版社，2001：378.

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[7]刁秀廣，朱君鑒，黃秀韶，等.VIL和VIL密度在冰雹云判據中的應用[J].高原氣象，2008，27（5）：1131-1138.

[8]李薇，金德鎮，鄭嬌恒，等.垂直累積液態水含量應用拓展淺析[J].南京氣象學院學報，2005，28（4）：275-279.

[9]易笑園，宮全勝，李培彥，等.華北颮線系統中地閃活動與雷達回波頂高ET的關系及預警指標初探[J].氣象，2009（2）.

作者簡介：鄒大偉（1988—），男，漢族，山東泰安人，學士，重力工程師，主要從事天氣預報工作。

〔編輯：張思楠〕

Abstract： The radar echo characteristics of a heavy hail occurred on September 15， 2013 in Shandong Province is analyzed by means of CINRAD/ CD data from the Taishan radar station. The results indicate that Cyclone structure can determine the occurrence of hail in the case of poor Reflectance characteristics. To make further efforts to determine the hail， we can also look for Drape-like echo， Weak echo， Judgement of the vertical flow characteristics. It is a significant incase in vertically integrated liquid water or in Echo top Indicate the occurrence of a hail.

Key words： CINRAD/ SA radar； hail； echo characteristics， cyclone

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作者簡介：鄒大偉（1988—），男，漢族，山東泰安人，學士，重力工程師，主要從事天氣預報工作。

〔編輯：張思楠〕

Abstract： The radar echo characteristics of a heavy hail occurred on September 15， 2013 in Shandong Province is analyzed by means of CINRAD/ CD data from the Taishan radar station. The results indicate that Cyclone structure can determine the occurrence of hail in the case of poor Reflectance characteristics. To make further efforts to determine the hail， we can also look for Drape-like echo， Weak echo， Judgement of the vertical flow characteristics. It is a significant incase in vertically integrated liquid water or in Echo top Indicate the occurrence of a hail.

Key words： CINRAD/ SA radar； hail； echo characteristics， cyclone

[5]張培昌，杜秉玉，戴鐵丕.雷達氣象學[M].北京：氣象出版社，2001：378.

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[9]易笑園，宮全勝，李培彥，等.華北颮線系統中地閃活動與雷達回波頂高ET的關系及預警指標初探[J].氣象，2009（2）.

作者簡介：鄒大偉（1988—），男，漢族，山東泰安人，學士，重力工程師，主要從事天氣預報工作。

〔編輯：張思楠〕

Abstract： The radar echo characteristics of a heavy hail occurred on September 15， 2013 in Shandong Province is analyzed by means of CINRAD/ CD data from the Taishan radar station. The results indicate that Cyclone structure can determine the occurrence of hail in the case of poor Reflectance characteristics. To make further efforts to determine the hail， we can also look for Drape-like echo， Weak echo， Judgement of the vertical flow characteristics. It is a significant incase in vertically integrated liquid water or in Echo top Indicate the occurrence of a hail.

Key words： CINRAD/ SA radar； hail； echo characteristics， cyclone