T639模式對哈爾濱2014年8月5日冰雹預報能力檢驗

牛忠清，王恒宇，張苗苗（黑龍江省人工影響天氣辦公室，黑龍江 哈爾濱150030）

T639模式對哈爾濱2014年8月5日冰雹預報能力檢驗

牛忠清，王恒宇，張苗苗
（黑龍江省人工影響天氣辦公室，黑龍江 哈爾濱150030）

本文利用T639數值預報產品對2014年哈爾濱一次降雹過程從高空形勢及有關物理量預報場進行分析，結果表明：通過對2014年8月5日08時-8月7日08時500 hPa預報場與實況進行分析對比，發現T639 500 hPa高度場、溫度場的預報可對此次冰雹天氣的主要影響系統有一定的預報能力。通過對物理量預報場分析，發現假相當位溫、垂直速度、散度、渦度、K指數、相對濕度等物理量對這次冰雹預報都有較好的預報效果，可見T639各種物理量預報場對冰雹天氣預報有一定的指示意義，為此次天氣過程提供了有力的預報依據。今后在做防雹指導預報時，可以充分利用T639數值預報產品，提高冰雹天氣的預報能力。

T639模式；冰雹；物理量場分析

1　引言

冰雹是由強對流天氣引起的一種氣象災害，冰雹天氣出現的范圍較小，時間短，突發性強，但來勢猛、強度大，可給農林牧業、工礦企業等造成較大危害，造成嚴重的經濟損失。提高冰雹天氣及冰雹落區預報水平，增強對市（地）防雹作業指導能力，對于防雹和減輕冰雹造成的經濟損失具有非常重要的現實意義。

關于冰雹天氣的研究，氣象學者分別從天氣形勢、物理量場等方面進行了分析，并己取得了一些成果［1-3］。研究表明，最有利于冰雹天氣產生的結構為低層暖濕，中高層有干冷空氣，不穩定度較大，風垂直切變較大。在冰雹天氣發生前，對流層低層一般為上升運動，這些研究對冰雹的天氣形勢及物理量特征有了一定的認識，指出了有利于冰雹天氣產生的條件。

隨著數值預報技術的快速發展，T639數值預報產品在強降水、冰雹等強對流天氣預報業務中得到越來越廣泛的應用。T639資料的時間和空間分辨率高，要素預報種類豐富、預報值精確度較大、預報時效長且運行穩定，己經成為廣大預報員在日常天氣預報中的參考依據［4-5］。但各種數值預報模式均受到模式初始場、邊界條件、物理過程、以及模式本身的設計等諸多因素的影響，數值預報產品都不可避免地存在一定的誤差。因此，在應用T639數值預報產品預報冰雹落區時，應對模式產品進行解釋應用和檢驗。

本文利用MICAPS3.2作為分析工具，選取T639數值預報產品對2014年8月5日冰雹天氣過程分別從環流形勢、影響系統、動力條件、水汽條件等方面進行分析，以檢驗T639數值預報產品對此次冰雹過程的預報能力，為提高冰雹天氣過程的預報水平提供參考。

2　天氣過程分析

2.1天氣實況

2014年8月5日黑龍江省出現冰雹天氣，其中11-14時，黑龍江省哈爾濱降雹，直徑5-10 mm；17-20時，肇源降雹，直徑5-10 mm。

2.2天氣背景分析

2014年8月5日黑龍江省受高空槽影響，隨后兩天高空槽減弱向東移動，溫度場上也是500 hPa冷空氣自西向東逐漸進入黑龍江省，即高空處于冷槽控制下，低層黑龍江中東部處于暖脊控制，為上冷下暖的不穩定大氣層結。

5日08時500 hPa高空槽位于黑河、齊齊哈爾一線，槽線西部有冷舌存在，在黑龍江省南部吉林境內有西南急流存在。5日08時850 hPa，925 hPa均有暖脊存在，925 hPa暖脊較850 hPa偏東，位于大慶-齊齊哈爾-大興安嶺一線。

造成這次冰雹天氣的主要影響系統有高空槽，高空冷平流，低空暖平流，在不穩定層結中，冷、暖平流交匯聚，在一定的水汽條件和輻合條件下，激發強烈的上升運動，發生冰雹等強對流性天氣。

3　T639數值預報產品對此次冰雹過程的預報

T639數值預報產品近年在短時強對流天氣預報業務中已被廣泛應用，其形勢場和物理量場的預報豐富，預報產品時空分辨率高，能清晰地顯示形勢演變規律，較其它預報產品有其不可比擬的優勢。T639數值預報對黑龍江2014年8月5日冰雹天氣過程的預報，各個要素場的配合較好，本文利用T639數值預報產品，分析天氣形勢和要素預報情況，并將其與實況作對比分析。

3.1T639高空環流形勢和實況場對比

以T639資料4日20時500 hPa高度場為初始預報場，其24 h預報與實況5日20時高度場非常接近。圖1是以T639資料4日20時500 hPa高度場為初始預報場，實況場與預報場幾乎重疊，尤其是高空槽所在位置預報的較為準確，實況槽更深一些，風場切變位置預報的也較為準確。T639模式對這次天氣過程預報的較好。

圖1　T639 500 hPa 24 h預報場與實況場對比

從實況場上來看，5日08時200 hPa高空急流穿過黑龍江省東南部地區，高空急流區的強風有利于對流云頂輻散的增強和上升氣流的維持和加強。

3.2熱力條件及不穩定條件

強對流天氣，特別是冰雹是在有利于對流發展的動力和熱力條件下形成的，冰雹天氣從根本上講，是冷暖空氣相互作用的結果，故而從T639數值預報產品入手，首先針對有利于強對流天氣發生的熱力條件如850 hPa溫度場、假相當位溫等預報資料加以分析。

3.2.1高低空冷暖空氣配置

24 h變溫場中，700 hPa上黑龍江南部處于-3℃以上負變溫區，負變溫中心在哈爾濱，最大值為-5℃。500 hPa黑龍江省中部地區處于-3℃以上負變溫區，負變溫中心在伊春，最大值也是-5℃。黑龍江省西北部500 hPa有冷槽存在，冷空氣逐漸入西南部地區，850 hPa上暖脊伸向黑龍江中南部，因此黑龍江南部形成上冷下暖的熱力不穩定層結。

3.2.2假相當位溫垂直結構特征預報

大氣層結的穩定狀況對對流天氣的發生、發展起著至關重要的作用。大氣層結穩定度是由大氣溫度在鉛直方向上的分布狀況所決定。選用假相當位溫進行判定大氣層結穩定度，假相當位溫隨高度減小時，稱為對流性不穩定。分析T639預報哈爾濱地區假相當位溫4日20時-5日17時垂直結構變化特征發現 （圖2），5日08時之前，700 hPa以上假相當位溫隨高度的變化遞增，說明700 hPa以上大氣層是穩定的，08時850-700 hPa假相當位溫存在一個遞減鋒區，說明700 hPa大氣層極不穩定，這段時間內對流不穩定層的厚度在700 hPa以下，11時之后850-500 hPa假相當位溫均隨高度的變化遞減，說明500 hPa大氣層由穩定開始轉向不穩定，500 hPa以下大氣層均是不穩定的，大氣層結狀態有明顯變化，不穩定層結厚度增加，底層的能量也有所加強，有利于上升運動發展。

圖2　哈爾濱2014年8月4日20時-8月5日20時假相當位溫預報剖面圖

3.2.3K指數

K指數主要用作對流性天氣的一個熱力指標，對于大氣穩定度有一定指示意義。通常情況下，K值越大，大氣層越不穩定，當K指數較大時有發生對流天氣的可能性，若與輻合區相配合將會增強雷雨天氣。5日14時-20時發生冰雹區域T639 K指數預報均大于30，此次冰雹天氣過程K指數有明顯的指示意義。

3.3動力條件

散度是指流體運動時單位體積的改變率，當低層散度為負時為輻合，高層散度為正時為輻散，有利于天氣系統的發展增強。從8月5日11-14時散度垂直剖面圖看出（圖略），哈爾濱地區上空存在有較好配置：500 hPa高空有8×10-6·s-1正值中心，低空850 hPa有-6×10-6·s-1中心，700 hPa以下高度層散度為負，大氣水平輻合，呈現低層輻合、高層輻散的配置，這種低層輻合、高層輻散的配置有利于加強空氣的抽吸運動，形成哈爾濱地區氣流的劇烈上升運動。這是最終形成強對流天氣的直接動力因素之一。

上升運動是形成強對流天氣的決定因子之一，從T639資料的垂直速度場分布來看 （圖略），8月5 日11-14時，哈爾濱上空500-925 hPa之間為一較弱的輻合上升區，14時輻合上升區的范圍明顯擴大，強度增強。說明午后地面升溫，不穩定能量增大，上升

運動明顯加強而且劇烈，大氣將通過上升運動觸發不穩定能量釋放，有利于冰雹、強降水等強對流天氣的形成、發展。

地面輻合線是強對流天氣的主要觸發機制之一，T639地面10 m風場資料可以看作是地面風場情況。分析哈爾濱站點11-14時地面10 m風場資料可以發現，11時地面風向為西南風，14時地面風向轉為西北風和西南風的輻合，這種輻合有利于觸發強對流天氣。T639對5日14時地面輻合的預報較為準確，與實況幾乎一致，只是位置略有偏西。

3.4水汽條件

從T639相對濕度5日08時-20時的時間垂直剖面圖（圖略）可以看出，5日11-14時，相對濕度大于70%的區域主要集中在600-850 hPa之間，中心值位于700 hPa附近，大小為85%，且相對濕度從中心開始隨高度逐漸遞減，500 hPa以上濕度較小，均在50%以下。中層有濕舌，其上覆蓋干氣層，形成對流性不穩定，易產生強烈的對流運動，是冰雹發生的條件之一。從水汽通量散度分布上來看，哈爾濱地區存在弱的水汽輻合。

4　結論

選取2014年8月5日哈爾濱冰雹天氣，對T639模式的預報效果進行檢驗。結果表明，該模式對此次冰雹天氣有較好的預報能力，主要表現在：

（1）通過500 hPa預報場與實況進行對比分析，發現T639模式對此次過程高空環流形勢變化的預報比較準確，500 hPa高度場、溫度場的預報對造成此次冰雹天氣的主要影響系統有一定的預報能力，對冰雹天氣的發生發展有一定的指導作用。

（2）對T639模式物理量預報場分析，發現相對濕度、假相當位溫、垂直速度、散度、渦度等物理量對這次冰雹天氣都有較好的預報效果。可見T639模式對熱力及不穩定條件、動力、水汽等物理量的預報對冰雹天氣的發生有一定的指示作用。

［1］段榮，李雪，趙玉金，等.一次大冰雹天氣過程的物理量垂直結構分析［J］.安徽農業科學，2015，43（2）:215-220.

［2］黃元森，丁光義，陳小梅.2012年2月23日冰雹過程的中尺度特征分析［J］.海峽科學，2012，8:9-11.

［3］尹東屏，吳海英，張備，等.一次春季冰雹天氣的中尺度系統分析［J］.安徽農業科學，2009，37（4）:1748-1751.

［4］胡永松，康學良，李德章，等.T639在畢節2010年5 月5日強對流天氣中的釋用分析［J］.貴州氣象，2011，35（2）:40-43.

［5］徐玥，孫琪.T639資料在一次單站短時暴雨預報中的釋用［J］.黑龍江氣象，2013，30（4）:3-6.

Forecasting capability test of model T639 on hail in Harbin on August 5，2014

NIU Zhong-qing，WANG Heng-yu，ZHANG Miao-miao
（Weather Modification Office of Heilongjiang Province，Heilongjiang Harbin 150030）

The upper situation and physical quantity of a hail process happened in Harbin in 2014 was analyzed with T639 model.The results showed that：comparative analysis of the forecasted 500 hPa situation and actuality field，it found that the forecasted 500 hPa situation and the temperatures of T639 has stated forecast ability of influence system for the hail process.Through the analysis of the physical quantity forecast field，it was found that potential pseudo-equivalent temperature，vertical velocity，divergence，vorticity，K index，relative humidity and other physical quantities have good forecast effect on the hail prediction.The forecasted of physical variable field of T639 provide with good indicative significance for the forecast of hail.We can make full use of the T639 numerical forecast products in future hail forecast guidance to improve the forecast ability.

T639 model；hail；physical quantity analysis

牛忠清（1983-），女，遼寧省西豐縣人，南京信息工程大學，碩士生，工程師.

P456.7

A

1002-252X（2015）04-0005-03

2015-9-1