“2019.3.20”冰雹天氣過程特征簡要分析

梅婷 張晶晶 潘愛軍

摘要：利用常規(guī)氣象探測資料和多普勒天氣雷達(dá)產(chǎn)品以及江西省“天衍”服務(wù)平臺的資料，對2019年3月20日在江西九江發(fā)生的一次強冰雹天氣過程從天氣形勢、雷達(dá)回波演變特征等幾個方面進行了綜合分析。結(jié)果表明：這次過程的環(huán)流背景條件滿足強對流的條件。“上干、下濕”的不穩(wěn)定層結(jié)和高溫高濕（t-td≤4℃），△T850-500≥26℃，觸發(fā)熱力不穩(wěn)定增長機制。高層引導(dǎo)的干冷侵入與低層的暖濕下墊面形成南北風(fēng)的強垂直切變，觸發(fā)動力不穩(wěn)定增長機制。從T-logP圖可看出，越靠近南昌，0℃和-20℃高度層越適宜降雹。垂直風(fēng)速的突增，表明過程中垂直上升速度非常大，凝結(jié)核的碰并作用效率非常高，雹胚來不及下落就已經(jīng)被上升氣流帶入高層，這有利于大冰雹的出現(xiàn)。

關(guān)鍵詞：冰雹;垂直風(fēng)切變;高溫高濕;垂直液態(tài)水含量

中圖分類號：P445 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-9944（2019）22-0038-03

1 引言

江西省的春季是強對流天氣多發(fā)的時期，低層西南暖濕氣流越來越強，但是冷空氣的強度也沒有減弱。春季水汽條件越發(fā)成熟，地面也開始漸漸回暖，大氣層結(jié)不穩(wěn)定能量不斷積聚，有利于形成系統(tǒng)性的強對流天氣[1]。

對于冰雹這種強對流天氣，國內(nèi)的學(xué)者專家都做了很多總結(jié)和分析[2～4]。做了個例和形勢分析口俞曉鼎等[5]對冰雹的回波中出現(xiàn)三體散射回波的現(xiàn)象有了很好的詮釋。許愛華等[6]通過對11次區(qū)域性暖區(qū)強對流天氣過程的物理量分析，總結(jié)出了江西區(qū)域性暖區(qū)強對流天氣預(yù)報著眼點。鄭凱等[7]對降雹前后的垂直累計液態(tài)水（VIL）含量的值做了對比研究后發(fā)現(xiàn)，在降雹前后的VIL值有明顯的跳躍。

針對2019年3月20日這次過程，利用常規(guī)分析資料、探空曲線、多普勒雷達(dá)回波圖進行了簡要的分析，總結(jié)出此次過程的一些顯著特點。

2 天氣實況

3月20日08時至21日08時，九江全市出現(xiàn)了大到暴雨、局部大暴雨，伴有強雷電、短時強降水、雷雨大風(fēng)、局地冰雹等強對流天氣。德安出現(xiàn)直徑6mm冰雹，修水、廬山景區(qū)、共青、都昌、廬山市出現(xiàn)7～8級大風(fēng)。大風(fēng)9站次出現(xiàn)在20日，4站次出現(xiàn)在21日。

3 環(huán)流背景

200hPa實況圖上可以看出，高空存在西南急流核，風(fēng)速達(dá)到50～60m/s。風(fēng)速帶呈弱輻散。圖2為20日20時中尺度分析圖。

500hPa高空槽前傾，九江市處在槽前西南氣流中，槽后引導(dǎo)冷平流侵入全市。在850hPa上湖南、湖北、江西、浙江一線露點溫度差T-T_d≤4℃，達(dá)到2℃，市處在水汽飽和區(qū)中，700hPa、850hPa上切變線位于長江一帶附近，尤其850hPa切變線沿著我市北部，并穿過湖北。九江市位于切變南側(cè)的西南急流出口區(qū)。700hPa急流從850hPa切變線上穿過，故垂直風(fēng)切變較大;△T850～500為26～28℃，因此低層具有高溫高濕的特性。此外槽前有明顯的暖平流，925hPa有輻合線存在，地面圖上沿浙贛鐵路線也有輻合線穿過，這種邊界層的抬升作用以及高低空急流的耦合使得層結(jié)不穩(wěn)定增加，觸發(fā)不穩(wěn)定能量釋放機制，有利于強對流天氣的出現(xiàn)。

4 層結(jié)分析

圖3是3月20日20時探空曲線圖。分析可知，濕度場均為明顯的“上干、下濕”喇叭口形狀的層結(jié)特征，表征為不穩(wěn)定特性，故而可伴有強雷電、短時強降水，局地雷雨大風(fēng)的對流天氣。

適宜降雹的0℃層高度在600hPa左右，-20℃層高度也在400hPa附近。從探空曲線上可看到，南昌站0℃層高度位于600hPa，武漢站接近600hPa，而-20℃高度南昌站接近400hPa。由表1也可知，越接近南昌，不穩(wěn)定能量越高，越有利于出現(xiàn)冰雹。

對流有效位能CAPE是強對流天氣的重要參數(shù)，表征了不穩(wěn)定層結(jié)的潛勢強弱[8]。從表1可以看出，越靠近南昌，有越大的K指數(shù)以及合適的CAPE值，表明位能的積聚越來越有利，而沙氏指數(shù)SI越靠近南昌表現(xiàn)為代數(shù)值越來越小，越容易發(fā)生強對流。從風(fēng)的垂直切變來看，20時武漢站、安慶站和南昌站在對流層中下層的風(fēng)速的強垂直切變。尤其是安慶站，從850hPa的12m/s到500hPa的22m/s。風(fēng)隨高度順轉(zhuǎn)，低層的暖平流非常明顯[9]。垂直風(fēng)速的突增，表明過程中垂直上升速度非常大，凝結(jié)核的碰并作用效率非常高，雹胚來不及下落就已經(jīng)被上升氣流帶入高層，就有利于大冰雹的出現(xiàn)。故九江南部（德安、共青城等地）在20日23時至21日。時之間出現(xiàn)了降雹的強對流天氣。

5 雷達(dá)回波分析

圖4的組圖顯示為“天衍”綜合氣象觀測平臺和雷達(dá)PUP軟件20日雷達(dá)回波頂高（ET）、VIL和組合反射率因子（CR）與垂直廓線圖。23：50時德安、共青城等地的ET高度維持在12～13km，而VIL達(dá)到42kg/m²。從CR與垂直廓線上看，強反射率因子核在23：30到23：50分20min之內(nèi)從9km下降到7km，強度還有所增強，達(dá)到68.3dBZ。強的對流回波主要出現(xiàn)在中高空，零度層亮帶不明顯，但出現(xiàn)了一對正負(fù)速度中心，并有速度模糊。故降雹條件達(dá)到，大冰雹的發(fā)生概率大大增加。此時段在德安縣、共青城境內(nèi)出現(xiàn)局地冰雹和雷雨大風(fēng)天氣。

6 結(jié)論

（1）有利的環(huán)流背景是這次強對流天氣過程的必要條件。過程有高空低槽、低層以及邊界層的切變線、低空急流、地面輻合線等影響系統(tǒng)。此次過程發(fā)生在低層切變線右側(cè)，低空西南急流出口區(qū)的左側(cè)。高低空急流的耦合使得層結(jié)不穩(wěn)定增加，觸發(fā)不穩(wěn)定能量釋放機制，滿足了強對流天氣觸發(fā)的動力條件。

（2）強對流天氣區(qū)域滿足“上干、下濕”的位勢不穩(wěn)定層結(jié)條件，并且處在水汽飽和區(qū)中（t-t_d≤4℃），△T850-500≥26℃，觸發(fā)熱力不穩(wěn)定增長機制。高層引導(dǎo)的干冷侵入與低層的暖濕下墊面形成南北風(fēng)的強垂直切變，滿足了對流天氣的熱力條件。

（3）0℃、-20℃高度層適宜。從T-logP圖可看出，越靠近南昌，降雹條件越適宜。垂直風(fēng)速的突增，表明過程中垂直上升速度非常大，凝結(jié)核的碰并作用效率非常高，雹胚來不及下落就已經(jīng)被上升氣流帶入高層，就有利于大冰雹的出現(xiàn)。

（4）ET高度維持在12～13km，而VIL達(dá)到42kg/m²。從CR與垂直廓線上看，強反射率因子核在23：30～23：50，20min之內(nèi)從9km下降到7km，強度還有所增強，達(dá)到68.3dBZ。強的對流回波主要出現(xiàn)在中高空，零度層亮帶不明顯，但出現(xiàn)了一對正負(fù)速度中心，并有速度模糊。

參考文獻(xiàn)：

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[5]俞小鼎，姚秀萍，熊庭南.多普勒雷達(dá)天氣原理與業(yè)務(wù)應(yīng)用[M].北京：氣象出版社，2006：92.

[6]許愛華，張瑛，劉獻(xiàn)耀.江西暖區(qū)強對流天氣的熱力和動力條件論斷分析[J].氣象，2001，27（5）：30～34.

[7]鄭凱，張微.黑龍江省一次降雹過程的多尺度分析[J].黑龍江氣象，2016，33（1）：25～27.

[8]胡明寶，高太長，湯達(dá)章.多普勒天氣雷達(dá)資料分析與應(yīng)用[M].北京：解放軍出版社，2000：62～140.

[9]柳守煌，馬中元，陳鮑發(fā)，等.“2013.3.19”颮線天氣過程分析[J].氣象水文海洋儀器，2014（6）：29～32.

收稿日期：2019-09-29

基金項目：中國氣象局預(yù)報員專項項目（編號：CMAYBY2015-039）;江西省預(yù)報員專項項目（編號：贛氣科驗字2018-079）

作者簡介：梅婷（1988-），女，工程師，主要從事天氣預(yù)報工作。