德州市一次冰雹過程診斷分析

劉永生+陳華凱+王寧

摘 要：利用常規觀測資料、多普勒雷達和衛星云圖資料對2016年6月13日德州市強冰雹天氣過程診斷分析，結果表明：在冷渦環流背景下，中高層冷空氣入侵，觸發不穩定能量釋放，低層水汽飽和度較高，中高層干冷空氣入侵導致大氣不穩定度增加，低層濕、中高層干有利于冰雹生成發展。魯西北云頂溫度TBB在-40℃至-60℃，強對流最劇烈冰雹、大風天氣主要發生在雷暴云團前方亮溫梯度最大區域內，強對流天氣回波是多單體風暴，0℃層和-20℃層高度適宜，風暴強盛階段單體頂高（TOP）維持在10km以上高度，強中心高度（HT）維持在4-8km高度，低層至4-5km高度有強垂直風切變。降雹區垂直積分液態含水量VIL>50kg/m2，DBZ、VIL等產品與降雹相關性很好，有較好指示作用。

關鍵詞：強對流；冰雹；大風；TBB

德州市位于黃河下游北岸，山東省西北部，是強對流天氣高發區，同是也是冰雹多發地，每年冰雹天氣給人民財產和生命安全帶來嚴重損失。 13日13時至18日德城區、陵城區和平原縣先后出現風雹天氣，最大風速22.08米/秒，冰雹最大直徑20毫米，大部分鄉鎮農作物受災嚴重，小麥受災6245公頃，直接經濟損失6535萬元，受災人口40946人。

一、天氣背景分析

13日08時，歐亞大陸上空是兩槽一脊形勢，500hPa上為新疆高壓脊和東北冷渦，700、850hPa上河套北部有氣旋性環流發展。魯西北500hPa處于高壓脊前西北氣流控制下，700hPa上山東西部有切變，850hPa有弱切變，850hPa溫度脊伸到魯西北附近，低層有暖平流。地面氣壓場處于低壓前部，西南風較弱，倒槽伸到魯東南一帶，魯西北水汽輸送條件此時還沒建立。

隨著系統東移，我市13時出現強對流天氣，伴有短時強降水、雷電和冰雹。13日20時，河套北部氣旋性環流加強，500、700、850hPa上均發展出閉合低渦。500hPa低渦底部有西北風急流，中心最大風速44m/s，我市上空風速為28m/s，700hPa受西北氣流控制，有弱冷平流。850hPa低渦伸出暖式切變延伸到魯西北，我市上空有風速和風向輻合，且有明顯暖平流。低渦后部在地面氣壓場有對應冷高壓，地面低壓中心東移，我市有冷式切變線。14日08時，低渦中心南壓到山西和內蒙交界一帶，魯西北處于低渦底前部，500、700hPa為西北氣流，且均有西北風急流，冷平流很強。850hPa冷切在陜西中部，暖切在北京一帶，我市850hPa有14m/s西南風輸送水汽。地面上呈西高東低形勢，內蒙到河套有冷鋒。到14日20時，系統基本移出魯西北，強對流天氣過程結束。

二、物理量分析

1.熱力條件分析

分析13日08時濟南探空資料，0℃層高度位于3891.3m，-20℃層高度位于7094.5m。-20℃高度層不高，說明高空有冷空氣進入，形成“干暖蓋”，抑制邊界層小尺度熱力對流發展，使邊界層內不穩定能量不致過早零散釋放，0℃層和-20℃層高度差較小，過冷水濃度較大，有利于成雹。

2.大氣層結穩定度

08時章丘站CAPE=249.9J/kg，K=29℃，SI= 1.71℃；20時CAPE=350.3J/kg，K=38℃，SI=-3.61℃。說明從13日08-20時CAPE值和K指數是增大，SI指數減小。而且K=38℃和SI指數-3以下，達到山東發生強對流天氣預報指標；大氣層結不穩定，有利于冰雹發生發展。

3.垂直風切變

分析13日08時章丘站探空曲線，700hPa以下是偏南風，700hPa附近是西南風， 400hPa以上是偏西風， 且偏西風風速隨高度增加， 即在垂直方向上存在較強風切變， 風向在700hPa以下隨高度由偏南風順轉為西南風、暖平流明顯，風向在400hPa以上隨高度由西北風逆轉為偏西風、有弱冷平流，風速隨高度增大，垂直風切變較大區有利于造成冰雹。

三、衛星云圖分析

13 日14時在魯西北西部地區上空有對流云團發展，15時對流云團迅速加強發展并由西北向偏東南方向移動，低層入流區一直發展；魯西北地區都處于TBB<-40℃冷云區中，-60℃的冷中心位于德州西北部，15-16 時對流云團發展最旺盛，云頂亮溫<-40℃冷云蓋面積達到最大，中心區主要位于德州西部。云團東南部等溫線密集，表明位于冷云蓋前端溫度梯度非常大，云團內部對流活躍。22時-40℃冷云蓋基本上移出魯西北，強度減弱。根據實況可知，德城區、陵城區和平原縣降雹在14-16時，說明降雹在對流云團發展最旺盛時刻，位于冷云蓋運動方向前端及溫度梯度大值區，隨著冷云蓋移出，冰雹結束。

四、雷達產品分析

13日12時30分河北景縣、故城和武城縣附近生成零星降水回波，13時30分前后發展成一片較大回波并向東南方移動，武城、德城、陵城區、平原等地先后出現雷陣雨。14：27分回波中心反射率>60dBz，垂直液態積分水含量（VIL）中心達到60kgm-2以上并穩定維持，強回波繼續向東南方向移動，德城、陵城區、平原等地先后出現冰雹、大風。強回波中心（>60dBz）維持到16時左右，16時后強回波中心減弱為45dBz，VIL中心35kgm-2，冰雹天氣基本結束，強降水持續，與實況冰雹落區一致。

分析反射率因子垂直剖面，14：27 強回波中心回波云頂高度到達15km，強回波云頂高度維持在4-8km，回波中心強度>60dBZ，說明雷暴單體發展旺盛，跟德城區、陵城區降雹時間一致。15：49強回波云頂高再次接近15 km，強回波云頂高度維持在4-7km回波中心強度達55dBZ，跟平原縣降雹時間一致。強風暴期間，低層至4-5km 高度存在強垂直風切變，5km為偏西風，風速20m/s左右，300m高度為偏南風，風速10m/s左右，兩者垂直風切變>10m/s，有利于冰雹發生發展。

五、結語

1.在冷渦環流背景下，低層水汽飽和度較高，中高層干冷空氣入侵導致大氣不穩定度逐漸增加，低層濕、中高層干有利于冰雹生成發展。

2.魯西北強對流發生時云頂溫度TBB在-40℃至-60℃，強對流最劇烈冰雹、大風天氣主要發生在雷暴云團前方亮溫梯度最大區域內。

3.造成強對流天氣的回波是多單體風暴，0℃層和-20℃層高度適宜，反射率因子>55dbz，降雹區垂直積分液態含水量VIL>50kgm-2，風暴強盛階段單體頂高維持在10km以上高度，強中心高度（HT）在4-8km，低層至4-5km高度存在強垂直風切變。DBZ、VIL等產品與降雹相關性很好，對冰雹有較好指示作用。

參考文獻：

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