黑河市一次冰雹暴雨天氣成因分析

艾 珊 ，張永成 ，李 陽 ，趙山山

(1.黑河市氣象局，黑龍江 黑河 164300；2.雙鴨山市氣象局，黑龍江 雙鴨山 155100)

1 引言

冰雹是對農(nóng)作物危害極大的自然災(zāi)害之一，嚴(yán)重的會造成作物絕收。多發(fā)生于中小尺度天氣系統(tǒng)，多為局地突發(fā)的天氣，發(fā)生的區(qū)域和時(shí)長也很隨機(jī)，總體來看冰雹天氣大多出現(xiàn)在春夏交接或夏季，出現(xiàn)時(shí)常伴有雷暴大風(fēng)、短時(shí)強(qiáng)降水等災(zāi)害性天氣過程，本文分析的過程就是冰雹與強(qiáng)降水共同發(fā)生的情況。近年來，多位學(xué)者對冰雹等強(qiáng)對流天氣的成因和防御方法進(jìn)行了大量的分析研究。孫旭映等對甘肅冰雹災(zāi)害對農(nóng)業(yè)的影響及其防御對策進(jìn)行了研究，指出對于不同作物、不同生育期的抵抗冰雹災(zāi)害能力不同[1]；隋景躍等分析了朝陽冰雹災(zāi)害對農(nóng)業(yè)的影響及防御對策[2]。2019年6月13日孫吳縣出現(xiàn)的冰雹天氣給百姓造成嚴(yán)重影響，尤其6月對孫吳縣來說是農(nóng)作物的生長期，對農(nóng)作物的損害很大，對作物的成熟及產(chǎn)量都有較大影響。因此，了解并掌握冰雹、短時(shí)強(qiáng)降水的形成原因，以及對如何提高強(qiáng)對流天氣的監(jiān)測、預(yù)測預(yù)報(bào)方法進(jìn)行研究，對于預(yù)防冰雹災(zāi)害或者減輕雹災(zāi)方面的工作有著特別重要的意義。本文利用中尺度分析、雷達(dá)數(shù)據(jù)及衛(wèi)星云圖等資料，對2019年6月13日下午孫吳縣部分鄉(xiāng)鎮(zhèn)罕見的冰雹暴雨天氣過程進(jìn)行分析。

2 天氣實(shí)況及對農(nóng)業(yè)的影響

受強(qiáng)對流天氣影響，2019年6月13日15-16時(shí)黑河市孫吳縣臥牛河鄉(xiāng)臥牛河村、新嶺村、觀山村縣遭強(qiáng)降雨夾雜冰雹天氣，一個(gè)小時(shí)累計(jì)降雨量可達(dá)70.2 mm，其中15時(shí)30分突發(fā)冰雹天氣，冰雹最大的直徑為20 mm，持續(xù)約20 min。這次冰雹伴隨強(qiáng)降雨致使部分大豆、玉米等農(nóng)作物受損，給農(nóng)民生產(chǎn)、生活帶來嚴(yán)重影響。受災(zāi)人口385人，受災(zāi)面積840公頃，成災(zāi)面積753公頃；其中絕收面積43公頃，造成直接農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)損失116萬元。

3 天氣形勢及中尺度分析

2019年6月11日08時(shí)，500 hPa歐亞中高緯地區(qū)呈Ω型環(huán)流，黑龍江省與貝加爾湖之間有一高壓脊，貝加爾湖西側(cè)有一低槽，由于阻塞高壓的影響，貝加爾湖西側(cè)的低槽東移過程較為緩慢，且在13日08時(shí)移至黑河上空時(shí)與鄂霍茨克海穩(wěn)定少動的低渦融合，共同影響黑河市，低渦中心強(qiáng)度由552 hPa加強(qiáng)為548 hPa，黑河處于渦中心的底后部，700 hPa上東移的低槽與大興安嶺北部的低渦在13日08時(shí)融合，低渦中心位于黑河的東北側(cè)，850 hPa上同樣有與之相配合的低渦，低渦中心位于黑河北部，由此可見，該系統(tǒng)為一個(gè)深厚的系統(tǒng)。

圖1 6月13日20時(shí)中尺度分析圖

6月13日20時(shí)的中尺度分析圖中可以看出850 hPa黑龍江省大部地區(qū)都在顯著濕區(qū)內(nèi)，500 hPa干區(qū)將黑龍江省中東部都包含在內(nèi)，850 hPa的切變線及地面輻合線都在孫吳地區(qū)，850 hPa與500 hPa溫度差超過28℃的干線與輻合線及切變線相交在孫吳（圖1），由此可見，上干下濕、地面輻合抬升、不穩(wěn)定能量的積聚以及風(fēng)切變都在黑河市孫吳地區(qū)呈現(xiàn)，為該地區(qū)的冰雹及強(qiáng)降雨天氣提供十分有利的條件。

4 探空圖分析

圖2 6月13日20時(shí)探空圖

對流有效位能CAPE的值為正，可以看出具有對流不穩(wěn)定。探空圖（圖2）中由于僅能顯示嫩江探空，嫩江CAPE值為264.9 J/kg，則孫吳的CAPE值會大于264.9 J/kg，700 hPa高度上風(fēng)向?yàn)楸憋L(fēng)，500 hPa高度上風(fēng)向?yàn)槟巷L(fēng)，從700－500 hPa上有明顯的風(fēng)向切變，垂直風(fēng)切變?yōu)閺?qiáng)對流天氣潛勢提供有利環(huán)境，此外，925－600 hPa相對濕度超過70%，在500 hPa以上相對濕度＜30%，上干下濕，且隨著高度的增加風(fēng)向呈明顯的逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，該地區(qū)上空強(qiáng)冷空氣在中層的侵入增強(qiáng)，暖濕氣流的上升也變得更加強(qiáng)烈，對流加強(qiáng)。

零度層的高度在2900 m左右，－20℃層高度為5700 m，差值2700 m。據(jù)黑龍江省氣象臺統(tǒng)計(jì)2001－2008年968個(gè)冰雹個(gè)例的0℃層高度表明，黑龍江省雹日0℃層高度較低，0℃層高度雹日平均值僅為2815 m，較我國其他地區(qū)低很多。尤其在春秋兩季，大多數(shù)冰雹日0℃層高度都不超過3000 m。此0℃層高度比較靠近黑龍江省0℃層高度雹日平均值，滿足本省的降雹條件，從而產(chǎn)生冰雹。

5 雷達(dá)分析

從反射率強(qiáng)度回波圖上得知 (圖略)，15時(shí)00分強(qiáng)回波在愛輝及孫吳交界處，回波中心強(qiáng)度為50 dBZ，向南移動過程中逐漸增強(qiáng)達(dá)到60 dBZ，且移動緩慢，在15時(shí)36分在回波圖上出現(xiàn)“V”型缺口，說明有下沉氣流存在，“V”型缺口前部對應(yīng)的孫吳臥牛河出現(xiàn)冰雹及強(qiáng)降水，最強(qiáng)回波中心的反射率因子垂直擴(kuò)展的高度達(dá)到6 km，－20℃等溫線在5.5 km，可見強(qiáng)中心高度超過－20℃等溫線的高度，在PUP產(chǎn)品中垂直累積液態(tài)水含量VIL的出現(xiàn)位置即在臥牛河附近。

速度圖上可以看出臥牛河處存在輻合及中氣旋，有利于抬升和降水的持續(xù)，該回波與其東北側(cè)的塊狀回波合并使得回波范圍擴(kuò)大，臥牛河附近的區(qū)域也出現(xiàn)強(qiáng)對流天氣。

6 結(jié)論

（1）此次冰雹暴雨天氣過程是在500 hPa冷渦作用下形成的，且該系統(tǒng)十分深厚。上干下濕、地面輻合抬升、不穩(wěn)定能量的積聚為該地區(qū)的冰雹及強(qiáng)降雨天氣提供十分有利的背景條件。

（2）對流不穩(wěn)定、較強(qiáng)的垂直風(fēng)切變、0℃層高度較低都是冰雹生成的必要條件；“V”型缺口、強(qiáng)反射率因子都是強(qiáng)對流天氣的標(biāo)志。