2016年吳忠市冰雹天氣多普勒雷達回波特征分析

姬菲菲++倪麗霞++賈樂++魏月娥++李娜

摘要 本文利用常規氣象資料及吳忠市新一代多普勒天氣雷達資料，對2016年7月3—4日吳忠市一次雷暴大風、局地冰雹天氣過程進行了分析。結果表明，此次冰雹過程是在歐亞中高緯度兩槽一脊環流背景下，沿西北氣流下滑冷空氣配合低層切邊線共同作用造成的；上冷下暖的環境場、強垂直風切變促使不穩定能量的積累與觸發；自動站資料分析的輻合線、氣旋性切變，為此次強對流天氣提供了很好的觸發條件。多普勒雷達反射率因子的形態和強度、回波剖面的穹窿結構，徑向速度圖出現的逆風區和中氣旋，高的回波頂高等對冰雹天氣預警有很好的指示意義。

關鍵詞 冰雹；垂直風切變；雷達回波特征；寧夏吳忠；2016年

中圖分類號 P458.1+21.2 文獻標識碼 A 文章編號 1007-5739（2017）22-0167-02

強對流天氣是寧夏的主要災害性天氣之一，由于突發性強、持續時間短、造成災害大，一直是預報難點，而冰雹的發生又與地形密切相關[1-2]。寧夏冰雹的空間分布具有明顯的地域特征，南北多、中部少，山地多、平川少[3]。吳忠市地處寧夏中部，北部引黃灌區為冰雹少發區，東南部鹽池、同心年平均也只有1次左右。強對流引發的雷雨大風、冰雹、局部強降雨對吳忠市造成較大氣象災害。因此，分析強對流天氣的成因，對吳忠市強對流天氣的臨近預報預警有重要意義。

本文對2016年7月3日夜間至4日清晨吳忠市出現的一次強對流天氣，利用常規氣象資料對冰雹發生的環境場分析的基礎上，對自動站及吳忠市新一代多普勒天氣雷達資料進行分析，以此加強對短時強對流天氣的監測和預報預警。

1 天氣過程實況

7月3日夜間至4日7：00左右，吳忠市大部地區遭受雷雨大風、強降雨、冰雹災害性天氣。其中，利通區、青銅峽、鹽池3個縣市出現雷雨大風天氣，3日23：18太陽山開發區極大風速達26.4 m/s。同心縣東部下馬關、預旺、馬高莊、張家塬等4個鄉鎮10個村遭受大風、強降雨、冰雹災害性天氣，冰雹持續20 min，直徑大約2 cm。最大小時降水出現在下馬關五里墩村（65.4 mm）。此次強對流過程造成全市小麥、枸杞、玉米等農作物受災；鹽池大水坑、花馬池鎮等鄉鎮出現不同程度的暴雨災害；養殖業也造成較大的經濟損失，全市共造成經濟損失 4.51億元。

2 環流背景分析

7月3日20：00 500 hPa（圖1）歐亞中高緯地區為兩槽一脊，新疆及巴爾喀什湖以北有一低渦中心，另一低槽位于我國東北及貝加爾湖以北，寧夏受弱脊控制，處于西北氣流中，有冷空氣沿西北氣流下滑，觸發此次強對流天氣過程，此形勢為寧夏冰雹發生的典型的西高東低形勢。700 hPa固原市西部甘肅與青海交界處存在一低渦，內蒙古中部存在一低渦與切線，寧夏中南部主要受偏南氣流影響。

對3日20：00之后的吳忠市自動站風場資料分析，得出在3日21：00青銅峽南部到利通區中部存在一條明顯的輻合線，而3日白天吳忠市大部地區出現了35 ℃以上的高溫天氣（圖2）。整個吳忠市北部地區的雷暴大風天氣就在輻合線附近觸發，造成利通區、青銅峽產生雷電大風天氣。

3 中尺度分析

根據中尺度綜合分析，7月3日20：00 500 hPa整體受西北氣流控制，寧夏西側有12～16 m/s的大風帶穿過寧夏；河西走廊—內蒙—河套東南地區為干區，說明寧夏以北中高層為干冷空氣。700 hPa高濕區中心位于甘肅南部，整個寧夏地區濕度較低；蘭州到西寧間有一低渦，內蒙中部低渦，向后伸出一條東北西南向切變線位于寧夏北部。850 hPa寧夏中部有一切變線維持少動，850 hPa與500 hPa溫差達到40 ℃，表明層結非常不穩定。

4 雷達回波分析

4.1 反射率特征

7月3日18：00鹽池北部出現回波，回波強度達63 dBZ，鹽池出現降水。21：42鹽池分散性回波單體結構逐漸密實，形成弓形回波，22：00—23：00鹽池出現短時強降水。回波逐漸向東南方移動，紅寺堡地區降水逐漸開始。23：00回波東移南下至同心開始逐漸加強，23：40回波強度達65 dBZ以上，下馬關出現冰雹。隨著回波繼續東移，預旺、馬高莊地區相繼出現冰雹及暴雨，4日0：19超級單體形成。4日2：00之后回波減弱，降水強度也逐漸減弱，直至此次過程結束（圖3）。

4.2 反射率垂直剖面特征

對下馬關和預旺冰雹發生時刻反射率進行剖面分析（圖4），2個時次最強回波都在55～60 dBZ之間，且都產生明顯的弱回波區和位于弱回波區上面的回波懸垂結構。下馬關回波懸垂上的45 dBz高度達到9 km，最大回波強度在55 dBZ。預旺45 dBZ回波高度在7 km，最大回波強度達60 dBZ。

4.3 徑向速度特征分析

對下馬關冰雹使用風暴相對徑向速度圖疊加中尺度氣旋分析發現，可以清晰地分辨出中氣旋，一側速度極值為25 m/s向著雷達的徑向速度，一側速度極值為15 m/s離開雷達的徑向速度。中氣旋也能很好地反映冰雹發生時的情況[4-6]。

4.4 垂直累積液態含水量分析

對下馬關和預旺冰雹發生時的垂直液態水含量分析，下馬關在3日23：40液態水含量達到45～53 kg/m2，預旺在4日1：09液態水含量達54 kg/m2，這比筆者以往總結的冰雹發生時液態水含量13 kg/m2大很多。

5 結語

在歐亞中高緯度兩槽一脊環流形勢下，寧夏處在西高東低的典型冰雹環流型中。脊前沿西北氣流下滑冷空氣在低層切邊線共同作用下產生此次強對流天氣。寧夏上空上冷下暖，但中低層都相對較干。同時，中高層有較強西北風，低層有切變線存在且以偏南風為主，說明垂直風切變較大，存在釋放不穩定能量的觸發機制。自動站資料顯示青銅峽南部到利通區中部存在一條明顯的輻合線，同心北部地區存在風向的氣旋性切變，這都為此次雷雨大風天氣提供了很好的觸發條件。此次冰雹發生時出現多個對流單體，經歷了分散性對流單體—弓形回波—超級單體的過程，并且有明顯的回波穹窿，在速度圖上出現逆風區和中氣旋，回波頂高已經達到12 km，垂直液態含水量達到54 kg/m2，這是冰雹云的典型特征；同時此次過程冰雹指數也有很好的反映。

6 參考文獻

[1] 章國材.強對流天氣分析與預報[M].北京：氣象出版社，2011：58-98.

[2] 俞小鼎，姚秀萍，熊廷南，等.多普勒天氣雷達原理與業務應用[M].北京：氣象出版社，2006.

[3] 楊侃，桑建人，李艷春，等.寧夏50a冰雹氣候特征[J].干旱氣象，2012，30（4）：609-614.

[4] 吳劍坤，俞小鼎.強冰雹天氣的多普勒天氣雷達探測與預警技術綜述[J].干旱氣象，2009，27（3）：197-207.

[5] 張鋒，蘇軍鋒，彭麗蓉.一次冰雹天氣過程的診斷分析[J].甘肅科技，2013，29（10）：49-53.

[6] 梁寶元，劉君，王永清.2013年巴彥淖爾市一次致災冰雹天氣的診斷分析[J].內蒙古氣象，2015（4）：6-9.