錦州地區冰雹氣候特征及潛勢預報方法研究

周福然　白雪　張翠艷　溫舟　婁芳蕾　徐玉秀

摘要：利用2003—2017年常規觀測資料，統計和分析了錦州地區41次冰雹天氣過程的氣候特征，通過對物理量和雷達產品的分析，確定冰雹天氣過程的物理量閾值，得出了冰雹的預報方法，確定了短臨預警指標。結果表明，錦州冰雹日數年際變化呈總體減少趨勢，月分布呈雙峰型，日變化十分明顯，冰雹天氣的局地性很強，總體呈現南多北少的特征。T850-T500、TT、SSI、0℃層和-20℃層厚度、K指數、SI指數對錦州地區冰雹天氣的發生有較好的指示意義，利用指標疊套法進行冰雹潛勢預報。

關鍵詞：冰雹;物理量;指標疊套法

1緒論

冰雹是一種中小尺度系統，具有尺度小、突發性強的特點，給農業生產和人民生活造成嚴重的影響。多年來，國內許多專家致力于冰雹預報的研究，且已取得很大進展。冰雹天氣過程發展迅速，目前錦州地區冰雹天氣還是以監測為主，因此，對冰雹天氣預報方法進行研究，建立適合錦州地區的本地化預報方法，為今后預報提供參考，從而提高冰雹預報的準確率，進而減少冰雹災害帶來的損失。

2資料和雹日標準的統計

2.1資料

選取了錦州地區5個觀測站2003—2017年的常規觀測資料，高空資料選用的是錦州站的探空資料。

2.2雹日標準

某日中有≥1個站出現冰雹，將該日定為冰雹日。

3冰雹氣候特征

3.1時間分布特征

3.1.1冰雹日數的年際變化從2003—2017年冰雹出現次數可以看出錦州冰雹日數呈總體減少趨勢，其中，2005年、2012年最多，為6次，從圖1可以看出錦州冰雹次數的年變化較大，年平均冰雹日數為2.7。

3.1.2冰雹日數的月分布

錦州地區冰雹一般出現在春末夏初和秋季，5～6月和9～10月為高發期，呈雙峰型分布。5～6月降雹概率最大，與春季冷暖空氣活動頻繁，0℃層和-20℃層高度比較適宜有關，受東北冷渦影響，冷暖空氣在錦州地區交匯，大氣層結不穩定，水汽條件和熱力條件適宜，配合觸發機制，從而形成局地的冰雹天氣。7～8月錦州受高空槽和副熱帶高壓影響，以穩定性降雨為主。9～10月冰雹次數較少，冷空氣勢力比較弱，0℃層高度比較高，對冰雹落到地面非常不利。

3.1.3冰雹日數的日分布

由圖3可以看出錦州冰雹日分布規律明顯，大多數出現在中午至傍晚。12～18時降雹次數占總降雹數的84%，其中以12時和16時出現最多。這主要是由于中午至傍晚地面受熱對流旺盛，不穩定層結建立，水汽條件和熱力條件適宜，產生冰雹天氣。

3.1.4冰雹初、終日

冰雹初日一般出現在3月到6月，出現最早的是2008年3月30日，出現在錦州，冰雹終日一般出現在9月到11月，出現最晚的是2010年11月11日，出現在錦州。

3.2空間分布特征

3.2.1冰雹日數的空間分布

錦州地區各站冰雹日數分布地域差異明顯，錦州市出現的次數最多，為17次，北鎮最少，為5次，總體呈現出南多北少的特征。

3.2.2冰雹局地性特征

若某一日中有大于3個站出現冰雹，則定義為一次區域性冰雹過程，若某一日中有小于等于2個站出現冰雹，則定義為一次局地性冰雹過程，統計發現41次冰雹天氣過程，有3次區域性冰雹過程，其余38次均為局地性冰雹天氣過程。

4物理量分析

4.1不穩定條件分析

選取錦州站探空資料，將物理量進行統計分析，發現T₈₅₀-T₅₀₀、TT、SSI、0℃層和-20℃層厚度、K指數、SI指數對錦州地區冰雹的潛勢預報提供了很好的參考。

AT=T₈₅₀-T₅₀₀，AT值越大，表明上冷下暖越顯著，越有利于對流的發展。

總指數TT：表征大氣溫濕特征的指數，TT越大，表示越不穩定。

風暴強度指數SSI：表達了浮力能和垂直風切變之間的線性關系，是一個無量綱數。

適當的0℃層高度是冰雹增長和降落的主要條件之一，通過分析錦州站探空資料得出，41次冰雹天氣過程的0℃層高度范圍1300～4400m，平均高度3212m;-20℃層高度范4200～7500m，平均高度6220m;0～-20℃厚度范圍2400～3500m，平均厚度3008m。

K指數：在反映氣層不穩定程度的同時考慮了中低層的水汽條件，反映對流層中低層的溫濕分布對穩定度的影響。一般K指數越大，表示大氣層結越不穩定。

沙氏指數SI：是反映大氣狀況的一個指數。SI>0表示大氣層結較穩定，SI<0℃，表示大氣層結不穩定，且負值越大，不穩定程度越大。

4.2水汽條件分析

通過分析錦州站探空資料發現，冰雹發生前錦州大部分地區850hPa為濕區，500hPa降雹處為干區，滿足上干下濕的不穩定條件，可以看出干侵入對冰雹天氣有指示意義。

4.3垂直風切變

垂直風切變是維系冰雹發生發展的必要條件。通過對冰雹個例的分析，冰雹天氣的形成和發展過程中，存在強烈的垂直風切變。

4.4觸發條件分析

冰雹的主要觸發條件有地面冷鋒、輻合線、干線。

5冰雹潛勢預報方法的建立

5.1預報因子的選取和物理量閾值的確定

根據統計分析結果，選取穩定性較好、剔除離散度較大的物理量，篩選出T₈₅₀-T₅₀₀、TT、SSI、0℃層和-20℃層厚度AH、K指數、SI作為錦州地區冰雹天氣預報因子。

5.2冰雹預報方法

采用指標疊套法進行錦州地區冰雹天氣的潛勢預報，采用專家打分設定每個因子的權重，T₈₅₀-T₅₀₀、TT、SSI、ΔH、K以50百分位以上設定為100%權重，25百分位到50百分位設定為50%權重，SI以50百分位以下設定為100%權重，50百分位到70百分位設定為50%權重。把6個預報因子的權重相加，得出累加值的范圍為0～100，越大代表出現冰雹的概率越高。當累加值P≥60，預報當天有冰雹天氣。

6結論

（1）2003—2017年錦州冰雹日數年際變化呈總體減少趨勢，月際變化呈明顯的雙峰型分布，錦州冰雹次數日變化十分明顯。冰雹的局地性很強，存在地域差異，總體呈現出南多北少的特征。

（2）T850-T500、TT、SSI、0℃層和-20℃層厚度ΔH、K指數、SI對冰雹天氣發生有較好的指示意義，作為預報因子，采用指標疊套法進行冰雹潛勢預報。

作者簡介：周福然（1986— ），男，蒙古族，遼寧朝陽人，本科，工程師，研究方向：短期天氣預報。