定西市南部冰雹天氣成因分析及對策

李彥臻

（定西市氣象局，甘肅 定西 743000）

定西市南部的岷縣、漳縣地區是冰雹災害的高發地區，由于這些地區地處青藏高原的東部邊坡，是甘南高原、黃土高原和隴南山地的過渡地帶，海拔2 000～3 300 m，地形復雜。年平均氣溫6～3℃，年平均降水量450～590 mm，氣候屬高寒陰濕類型，是一個相對多冰雹天氣的地區。

1 冰雹的結構及形成原因

冰雹是強烈發展的積雨云（常稱Cb云）降下來的小冰球或冰塊。就中小尺度系統來說屬于颮線系統的一種嚴重天氣現象[1]。冰雹的直徑一般在5～50 mm范圍內，大的可到幾厘米，特別大的有30 cm以上。氣象觀測上常把雹粒直徑≤10 mm的定為小冰雹；直徑大于10 mm的定為大冰雹，出現冰雹天氣時常伴有大風、強降雨甚至龍卷風等非常嚴重的災害天氣現象。

冰雹形成受環境溫度、濕度和上升下沉氣流的不同影響，形狀千差萬別，但總體可歸納為圓錐形、圓球形、橢圓形和不規則形4種。其內部結構:完全透明和完全不透明，這2種情況沒有層次結構；外層透明，中間不透明結構為2層；多層次結構（透明層和不透明層相間）；不規則形，多為片狀、條狀，為不透明。

冰雹切片為透明、不透明層相間組成。一般4～5層，最多的有20層以上。有關專家從這一現象推斷，冰雹是在強對流云中多次上升、下降運動中增長形成的。當雹云中的上升氣流將冰雹托浮上升，當溫度降低到0℃以下時，使其表面融化了的水凍結，同時云中水汽會在冰雹上凝華，使雹粒個體增大，由于過程時間極短，其中的空氣來不及溢散被凍在里面，故為白色不透明層。當小冰雹運行到下沉氣流區，重力作用下，冰雹下降到溫度偏高區域時（0℃以上），冰雹表面消融成水，若遇上升氣流會重復上述過程，這時凍成的冰層為透明冰層。冰雹的多層次結構說明一顆大冰雹是在雹云中多次上升下降運動過程中增長形成的。

2 冰雹云的形成機制

2.1 上升氣流

要有強大的上升氣流，雹云中上升氣流都是10 m/s以上甚至有的達到30～40 m/s。

2.2 豐富的含水量

在雹云中上部有一個厚度為1.5～2 km的高含水量累積區，含水量達到10～20 g/m3，累積區存在于負溫區，溫度為-20～-27℃。

2.3 適當數量的雹胚

云中過冷卻水滴（就是水在0℃以下，但沒有成冰）凍結形成雹胚在豐富含水量累積區迅速長大，如果胚胎數量太多會相互爭奪云中水分，都長不大，則形不成大冰雹，因為云中含水量是有限的。

2.4 較低的溫度

0℃以下溫度環境才會使冰雹形成增長，在500 hPa高度層必須有較強冷空氣維持，并有≥20 m/s的急流存在是保證雹云中強對流的動力機制之一。

2.5 低空暖濕氣流

700 hPa（約3 000 m）的低空還要有暖濕氣流的輻合，為雹云維持提供更多的水汽和能量供應。

3 雹云過境時地面氣象要素的變化

3.1 地面氣流場的變化

單站觀測資料表明:雹云經過測站時，風向風速發生顯著改變，之前多吹東南或偏南風，之后轉為西北風和偏北風，風速瞬間增大，由＜4 m/s幾分鐘到十幾分鐘降雹后風速甚至達到20 m/s以上的大風，狂風大作。這是因為冷空氣下沉形成雷暴高壓，使氣壓梯度增大引起陣性大風。

3.2 地面氣象要素的變化

溫度、濕度、氣壓的變化。氣溫急劇下降，相對濕度和氣壓都猛烈上升，降雨強度突然增大，低空氣流輻合也是降雹的原因。另外，冰雹云形成前閃電頻數明顯增加也是形成較強冰雹的重要因子之一。降雹時往往形成雷暴高壓大風，其原因一是高空氣流在對流作用下動量下傳；二是雹云中中層有干而冷的空氣從云后流入，冷空氣在重力和雨滴等降水物拖帶作用下形成一股強烈的下沉氣流，到達地面短時堆積就形成所謂的雷暴高壓，使地面水平氣壓梯度加大，從而引起陣性大風，只有該系統過后才轉成當地盛行風向，風速也減小。

3.3 雹云中的氣流

雹云中上升氣流和下沉氣流的存在是形成冰雹的重要因素之一。云中垂直氣流的大小與雹云的發展有著密切的關系，強雹云中上升氣流垂直速度≥12 m/s，最大達28 m/s；下沉氣流多出現在云層中下部，平均下降速度為8.8 m/s。有組織的上升氣流從雹云移行方向的前方右側底部進入云中，通過主體從云頂部移行前方離開雹云。下沉氣流從云后部云層中部進入云體，又從云底部離開，這是云中各種水成物有組織的沉降區。從流場配合看，雹云底層水平風場是向云中輻合的，云頂上空氣流是輔散的。

3.4 高空急流對雹云的作用

降雹日當天高空急流區厚度6～8 km，均為西北氣流，風速為20～40 m/s；急流強弱與成雹大小及雹災的嚴重程度有很大關系。急流越強，雹云發展也越強烈，所以高空急流的存在是冰雹云發展能量的重要來源之一，其為對流發展成強雷暴系統并為云柱不斷更新提供了有利機制。

3.5 高空冷平流對雹云的作用

雹云形成與500 hPa高空冷溫度區或冷中心移向低層暖溫區，形成上冷下暖的大氣不穩定層結關系極為密切。高低空溫度或總能量的差值越大，雹云形成的可能性越大。雹云云頂溫度在-43℃左右，云低溫度一般為6℃，云頂高8.8 km。

4 冰雹天氣的預報及應對措施

4.1 高空天氣形勢

定西市冰雹天氣形勢500 hPa高空主要表現為西高東低的形勢。新疆西部到青藏高原為暖脊，105°E附近為大槽區，并且溫度槽落后于高度槽，冷平流強；在內蒙古黃河河套地區及以北有低渦維持，本地及上游為西北氣流，新疆東部有小槽下滑，冷平流強度很大。

4.2 溫度垂直變化指標

把岷縣站作為指標站，14時氣溫與蘭州500 hPa氣溫差值＞29℃降雹的可能性達50%，該差值大說明高空溫度低而低層大氣增溫明顯，這樣會加大大氣層結的不穩定性，有利于對流發展。另外，中、高空低溫狀態有利于云中過冷卻水滴的存在和積聚，從而促進雹胚長成大的冰雹。

4.3 高空急流的作用

高空急流軸的存在就像抽氣機的原理，為大氣垂直上升氣流持續創造了條件。因此，當觀測資料、反映出有以上現象時，就有冰雹天氣發生的可能性。

冰雹天氣呈現出跳躍式發生，在實際預報工作中難度很大，尤其是落點和具體發生的時間難以準確預報。因此，必須充分運用氣象衛星和高性能測雨雷達等高科技裝備，對每次對流天氣過程都要認真作實時跟蹤監測服務，及時發布重要天氣的短時訂正預報、預警。在人工防雹工作中還要繼續加強對炮點工作人員雹云識別理論知識的培訓，以指導防雹作業工作，提高防雹工作效率和效果。