一次多單體降雹過程及防雹作業情況分析

蔣漢開 劉小艷

摘要利用2015年4月29日貴州一次冰雹過程的天氣資料、多普勒雷達資料、作業信息資料等，分析了不同降雹類型回波的形態特征及組合反射率（CR）、垂直累積液態水含量（VIL）等參數特征，總結出此次降雹過程中多單體演變引起降雹的規律，結合實際作業情況分析了作業中存在的問題。結果表明，此次過程是由超過20個單體相繼生成和消亡引起降雹的過程，降雹單體呈現一定規律，即多個對流單體中某個單體的加強和減弱能引起降雹，多個單體合并加強也能引起降雹；單體回波加強或減弱引起降雹的過程中，VIL值均較大，說明之前雖降雹，但能量未完全釋放，再加上回波減弱時VIL值仍然出現躍增，說明有很好的水汽補充條件，這可能是多個對流單體中某些單體在加強-減弱-再加強過程中引起降雹的原因。這些特征及規律對今后冰雹監測預警有較好的指示作用。

關鍵詞多單體；降雹；雷達回波特征；組合反射率；垂直液態水含量；人工防雹

中圖分類號S427文獻標識碼A文章編號0517-6611（2015）31-166-04

Analysis of a Single Hail Process and Hail Suppression Operation Situation

JIANG Hankai1，2，3， LIU Xiaoyan1，2，4

（1. The Weather Modification Office of Guizhou Province， Guiyang， Guizhou 550081； 2. Hail Prevention Engineering Technology Research Center of Guizhou Province， Guiyang， Guizhou 550081； 3. Qiandongnan Weather Modification Office， Kaili， Guizhou 556000； 4. Anshun Weather Modification Office， Anshun， Guizhou 561000）

Abstract The parameter characteristics such as echo morphological characteristics of different hail process， radar combination reflectivity（CR）， vertically integrated liquid（VIL） were analyzed， it was concluded the rules of hail drop caused by multicell evolution in this hail process based on weather data and Doppler radar data， job information， etc. of a hail process in April 29， 2015， Guizhou. Combined with practical work， the problems existed in the operation were analyzed， which can provide some useful reference for the hail suppression in the future. The results showed that the process is made up of more than 20 monomer successive generation and extinction caused hail process， hailing monomer has a certain regularity， namely a monomer strengthening and weakening can cause hail and a number of monomers combination can also cause hail. Single echo strengthening or weakening caused hail， the VIL value were large， indicating that energy is not fully released， and VIL value still jump when echo is weakening， indicating have good moisture replenishment conditions， which may be causes for hail in strengtheningweakeningstrengthening process of a monomer in multiple convective monomer. The characteristics and laws have good indicating function for monitoring and early warning of hail in the future.

Key words Multi monomer； Hail； Radar echo characteristics； Combined reflectance； VIL value； Hail suppression

冰雹是由強對流天氣系統引起的一種劇烈的氣象災害，是貴州省主要氣象災害之一。它出現的范圍雖小，時間也較短促，但來勢猛、強度大，并常伴有狂風、強降水、急劇降溫等陣發性災害性天氣過程。據統計，貴州每年均有不同程度的冰雹災害，使貴州經濟造成重大損失。利用多普勒天氣雷達對強對流天氣進行跟蹤監測，做出預警，進而科學作業，是提高人工防雹效率、減輕或消除冰雹災害的主要手段。

冰雹的監測預警不僅依賴于日常的天氣分析和預報，更依賴于雷達產品參數和雷達回波演變特征的分析和判斷。近年來，隨著新一代多普勒天氣雷達等現代探測設備的投入和使用，很多學者利用其對不同的降雹過程雷達回波特征進行研究[1-4]，總結出不同降雹過程雷達回波呈現的規律。在準確的監測預警前提下，科學的作業是人工防雹作業取得效果的關鍵，各地對不同降雹過程防雹作業的方法和效果進行了探索[5-7]，總結出提高防雹作業效率的方法。

筆者在此通過分析2015年4月29日貴州一次冰雹過程中不同降雹類型回波的形態特征及組合反射率（CR）、垂直液態水含量（VIL）等參數特征，總結了此次過程中多單體演變引起降雹的規律，結合實際作業情況分析了作業中存在的問題，以期為之后的人工防雹作業提供有益參考。

1天氣背景及降雹概況

4月29日08：00 500 hPa，四川北部有高空槽，槽前西南氣流增強，槽后冷平流明顯，未來高空槽東南移動影響貴州省；700 hPa，貴州省受西南氣流控制，且該省西北部存在切變，未來南移，相對濕度西高東低；850 hPa，切變位于貴州省東南部邊緣，貴州省大部受偏東風控制；未來24 h，西部弱熱低壓發展影響貴州省。綜上所述，受高空槽、中低層切變影響，加上熱低壓控制下，大氣低層常有暖平流，近地面熱力作用較強，低層能量累積較快，有利于熱力對流的發生，為這次多單體冰雹過程的形成提供了良好的環境。此次過程是由超過20個單體相繼生成和消亡而使某些站點降雹的過程（圖1），造成興義市白碗窯、普安縣羅漢、興仁縣大山，貞豐縣長田、龍場、雙乳峰，鎮遠縣涌溪、織金縣少普，平壩縣鳳凰、茶場、十字擺撈，清鎮市百花、麥格，共13點降雹（圖2），其中，長田、龍場、雙乳峰重災，大山中災。

2雷達回波特征分析

2.1雷達回波形態特征分析

根據13個降雹點雷達回波形態特征及演變情況，把降雹分為2種類型，即多個對流單體中某些單體在加強-減弱-再加強過程中引起降雹、多個對流單體逐漸合并加強引起降雹。

2.1.1多個對流單體中某些單體在加強-減弱-再加強過程中引起降雹。

該個例中有羅漢、大山、長田、龍場、雙乳峰、麥格、百花。29日13：01在盤縣和普安先后生成3個單體初

始回波，13：44盤縣單體逐漸加強，于14：02移動減弱在羅漢處降雹（圖3a、b）；14：11晴隆、普安境內生成4個單體回波（圖3c）；D單體回波增強，于14：48在大山處降雹（圖3d），其回波移向的前側上空伸展出約22 km 的云砧，回波結構密實，在回波一側強度梯度明顯增大，這是由于強烈的上升氣

流在到達對流層頂后水平伸展形成的，降雹直徑達12 mm，之后強回波中心范圍變小，呈減弱趨勢，于15：21在長田處降雹（圖3f），冰雹直徑達20 mm；15：06，A、B單體回波減弱，在興仁巴玲東北方向新生單體E（圖3e），E單體回波不斷加強，于15：34在龍場處降雹（圖3g），最強回波達65 dBz，對流回波頂超過12 km，遠遠超出了-20 ℃高度層，之后回波減弱，于16：06在雙乳峰處降雹（圖3h），回波強度雖由65 dBz降至55 dBz，但在降雹16 min之前，E回波就觀測到有回波墻和弱回波穹窿結構，估計在此之前有降雹（地面無觀測站）。

麥格、百花受清鎮和織金上空形成成片的對流單體群影響，29日16：44，回波呈帶狀分布，并不斷沿東偏北方向移動，在流長站點處單體回波增強，之后有所減弱，于17：48在麥格降下2 mm冰雹，之后又加強于18：06在百花降下5 mm冰雹。

2.1.2多個對流單體逐漸合并加強引起降雹。

該個例中有鳳凰、茶場、十字擺撈、涌溪。29日15：36，黔東南境內多個對流單體合并加強，于15：58在涌溪降雹。17：18，織金境內生成多個回波較強的對流單體（圖4a），并在不斷東移過程中于17：34發展合并為2個單體，到17：40，2個單體40 dBz回波逐漸相連合并為一個單體；18：02，50 dBz回波合并，整塊回波呈帶狀分布（圖4b），且回波逐步加強，于18：23在鳳凰降雹（圖4c）。從18：19雷達回波RHI圖來看，回波移向的前側出現較弱的有界弱回波區，回波平均頂高由4 km發展至6 km，說明向上氣流明顯增強，有利于降雹；18：30，云體發展最旺盛，最大強度中心由55 dBz發展至65 dBz，且強度中心高度達7.1 km，在茶場處降雹；18：41回波移至十字擺撈處降雹，降雹時間僅持續1 min，于19：42減弱消亡。

因白碗窯、少普2個站次雷達回波特征無明顯規律，不在以上分析的兩類回波類型中，所以在此不做分析。

2.2降雹站點組合反射率（CR）、垂直累積液態水含量（VIL）分析

垂直累積液態水含量對冰雹特別敏感，是判斷雹云的重要指標之一，它往往在降雹前躍增，可作為臨近預報的一個依據[8]。通過分析各降雹站點CR與VIL變化情況，發現過程中降雹點CR最大值總是對應VIL最大值（不考慮減弱降雹情況）。由于某些站點受同一塊回波影響，在此僅從中選取其中幾個降雹回波進行分析。從表1可看出，這些站點回波峰值出現的時間是在降雹之前0～30 min，說明降雹前VIL值出現明顯躍增。由E單體回波的CR、VIL值隨時間序列變化（圖5）可知，2次VIL值的躍增剛好對應降雹點，另2個峰值因未經過站點，不做考慮。眾多的個例

分析[9-11]也表明，VIL的躍增對判斷冰雹的生成具有明顯的指示意義，所以，VIL值的躍增是判別多對流單體造成冰雹的有效指標之一。此外，由“2.1.1”分析可知，影響龍場降雹

的回波是在龍場加強降雹，又在雙乳峰減弱降雹，整個過程

VIL值均較大，說明之前雖降雹但能量未完全釋放，再加上回波減弱時VIL值仍然出現躍增，說明有很好的水汽補充條件，這可能是多個對流單體中某些單體在加強-減弱-再加強過程中引起降雹的原因。

3降雹點作業情況分析

將回波強度為40～50 dBz 判定為一般冰雹云，回波強度為51～60 dBz 判定為中等冰雹云，回波強度為61～65 dBz 判定為強冰雹云[12]。根據回波資料，白碗窯、羅漢、涌溪、少普、麥格、鳳凰、十字擺撈為中等冰雹云，其余均為強冰雹云。依據防雹概念確定作業云參考用彈量，按中等冰雹云作業初期用彈量為50發[13]，來分析各站點防雹作業情況。由表2可見，53.8%的站點是在降雹之后才作業，明顯存在作業不及時的問題，最晚延遲36 min，可能是造成重災的主要原因；從作業用彈量來看，76.9%的站點用彈量偏少，雖然進行了作業，但未能達到防雹的效果。除了存在作業不及時及用彈量偏少的問題，結合降雹多單體回波演變情況還可以看出，很多單體在初生期均未進行作業，任其發展，在發展過程中雖經過多個站點，但沒有進行聯動聯防，最終防雹效果不理想。

4結論

此次過程是由超過20個單體相繼生成和消亡引起降雹的過程，降雹單體呈現一定規律，即多個對流單體中某個單體的加強和減弱能引起降雹，多個單體合并加強也能引起降雹，在今后的觀測中，如果一個對流單體出現減弱或加強、多個單體出現合并的情況，都應該密切關注回波的變化，做好作業準備。單體回波加強和減弱引起降雹的過程中，VIL值均較大，說明之前雖降雹但能量未完全釋放，再加上回波減弱時VIL值仍然出現躍增，說明有很好的水汽補充條件，這可能是多個對流單體中某些單體在加強-減弱-再加強過程中引起降雹的原因。這些特征及規律對今后冰雹監測預警有較好的指示作用。

通過對比降雹單體降雹前約30 min VIL值與降雹時VIL值，發現所有降雹點的VIL值均有一個明顯躍增，這對判斷冰雹單體具有明顯的指示意義，所以VIL值的躍增現象是判別冰雹單體的有效指標之一。

通過分析作業情況，此次人工防雹過程存在作業不及時、用彈量偏少的問題，此外，結合降雹多單體回波演變情況還可以看出，很多單體在初生期均未進行作業，任其發展，在發展過程中雖經過多個站點，但沒有進行聯動聯防，最終防雹效果不理想，說明合理的作業時間和用彈量是人工防雹取得效果的關鍵。

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