豐城冰雹天氣超級單體回波特征分析

饒云花，馬中元，陳鮑發，張春江，孫 芳，程小娟

(1.江西省氣象科學研究所，南昌 330046；2.豐城市氣象局，豐城 331100；3.景德鎮市氣象局，景德鎮 333000)

0 引言

豐城市位于江西省中部、贛江中下游，鄱陽湖盆地南端，東臨撫州臨川區、南昌進賢縣；南臨撫州崇仁縣、樂安縣、吉安新干縣；西接宜春樟樹市、高安市；北連南昌新建區、南昌縣。由于冰雹屬于中小尺度天氣系統，尺度小、生命史短、產生快速，很難在天氣圖上跟蹤與監測，因此，雷達拼圖產品能彌補單部雷達產品的不足，總結出其回波特征，對提高冰雹天氣的識別監測和預警預報能力十分有效。

國內外專家學者在冰雹天氣的研究方面開展了大量工作[1-3]，尤其是使用單部天氣雷達產品進行細致分析[4-6]，進而建立了現有冰雹天氣理論基礎。國內外專家學者的研究成果對豐城冰雹超級單體回波特征的研究和分析，起到指導作用[7-9]，同時，豐城冰雹的超級單體回波特征有其不同的地方。

文章使用常規MICAPS天氣圖、地面自動站氣象要素、江西WebGIS雷達拼圖等資料，采用統計學、天氣學和雷達氣象學等方法，對豐城4次冰雹天氣過程進行分析，試圖總結出冰雹雷達拼圖回波特征，對提高冰雹天氣的監測預警能力十分重要。

1 資料來源和實況統計

1.1 資料來源

天氣圖資料來源于MICAPS平臺；自動氣象站資料來源于豐城國家觀測站和內網平臺；雷達拼圖資料來源于內網江西WebGIS雷達拼圖。全文使用北京時間[10，11]。

1.2 實況統計

豐城2011—2020年出現過5次冰雹天氣(表1)，其中有4次是超級單體回波造成的。由于冰雹天氣局地很強，尺度很小，很難被觀測和記錄到，因此，冰雹的記錄大多數是靠信息員實地調查得到。文章就4次超級單體回波特征進行分析。

表1 2011-2020年豐城4種強天氣次數統計

2 天氣形勢背景

2014-07-16T08:00，江西處于200 hPa分流區，有較強的風速輻散，有利于大尺度強迫抬升；500 hPa位于槽前，在江西北部有一狹長的濕區，其南側的T-Td>16 ℃，為顯著的干區；700 hPa的濕度分布與500 hPa類似，均存在明顯的干濕分界線，而850 hPa的濕區覆蓋了整個江西地區，新余處于上干下濕的垂直結構；700 hPa和850 hPa的西南急流強度達到12～18 m/s，925 hPa有12 m/s的西南急流和8 m/s的東南風在贛北交匯，有利于動力抬升。地面有一條東北—西南向的輻合線位于贛北—湖南一帶，新余位于輻合線南側，白天地區氣溫從26 ℃明顯上升到35 ℃，有利于上下層溫差的加大，提供足夠的不穩定能量。

2015-04-02T08：00，200 hPa江西處于輻散分流區，有利于底層強迫抬升；500 hPa槽位于內蒙古中部—河北西部到湖北中部—湖南貴州交界一線，江西處于槽前西南氣流中，且全省處于T-Td>25 ℃的干區中；700 hPa、850 hPa和925 hPa的切變在500 hPa槽前，700 hPa切變西側北風急流強度為12～20 m/s，冷平流顯著，12 h在700 hPa四川有一個-15 ℃的降溫中心，850 hPa為-12 ℃，925 hPa為-11 ℃，有利于地面鋒區南壓；3層的濕區覆蓋了江西大部分地區，為上干下濕的垂直結構；贛北贛中地區T700-500>16 ℃，T850-500>26 ℃，具有充沛的不穩定能量；地面冷鋒位于淮河一帶并將向南移近江西，有利于強對流天氣的發生。

2018-03-15T08:00，200 hPa江西處于急流核出口左前側輻散區，有利于低層強迫抬升；500 hPa槽分為兩支，南支位于湖北湖南到廣西一線，江西大部處于T-Td>20 ℃的干區中；700 hPa內蒙東北地區有明顯的降溫中心，有利于引導低層冷鋒快速南下，850 hPa和925 hPa的切變南側急流強度最大達到18 m/s，提供了充足的水汽和能量，中低層濕區覆蓋了江西大部分地區，與高層形成上干下濕的垂直結構；T700-500>16 ℃，T850-500>28 ℃，具有充沛的不穩定能量；地面為鞍形場結構，北方內蒙到東北有一股冷鋒南下，使其南側暖濕氣流強迫抬升，有利于產生強對流天氣。

2019-03-21T08：00，200 hPa高空急流在江西北部地區為風速輻散，有利于強迫低層上升運動加強。500 hPa冷溫槽明顯，有利于低槽東移發展，其槽前的西南氣流利于動力抬升，同時T850-T500在26 ℃以上，垂直溫度遞減率達到了特征值；主要動力抬升系統位于贛北北部，結合低層急流的暖濕輸送，熱力和動力不穩定較明顯。地面圖上，贛北有冷鋒南下，強迫暖空氣抬升，有利于鋒后強對流的發生。

由此可見，100～200 hPa有分流區，500 hPa位于槽前干區，700 hPa和850 hPa的濕區和西南急流，地面有輻合線，十分有利于產生冰雹天氣。

3 超級單體回波特征

2011—2020年，豐城共統計出5次冰雹天氣，其中4次是超級單體回波造成的，1次強單體回波。4次超級單體冰雹回波有2次發生在颮線回波帶上，有2次發生在孤立零散的超級單體上。兩種超級單體回波類型是江西冰雹回波的主要表現形式。

3.1 颮線回波帶上超級單體

颮線回波帶上，一些發展旺盛的回波單體會發展成為超級單體。例如：2018-03-15颮線過程(圖1a)，21：00，颮線回波帶中段向南移動突出的地方，回波發展成為超級單體回波，組合反射率CR達到60～65 dBz，強回波面積大于10 km×10 km，強回波梯度較大，豐城榮塘鎮等地出現冰雹。

2019-03-21颮線過程(圖1b)，12：00，颮線回波帶頂部向東移動過程中，回波發展成為超級單體回波，組合反射率CR達到65 dBz，強回波面積大于10 km×10 km，強回波梯度較大，豐城梅林鎮、上塘鎮、同田鄉等地出現冰雹。與此同時，新余北部超級單體也出現冰雹天氣。

3.2 孤立零散的超級單體

超級單體常常以孤立、零散的方式表現。例如：2014-07-16(圖2a)，20：00，超級單體在豐城東部，組合反射率CR達到60 dBz，強回波面積≥10 km×10 km，強回波梯度較大，“前伸”回波特征不明顯，豐城榮塘鎮、石灘鎮、白土鎮等地出現冰雹。

圖2 孤立零散的超級單體：(a)2014-07-16T20:00；(b)2015-04-02T16:00

2015-04-02(圖2b)，16：00，超級單體在豐城北部，組合反射率CR達到65 dBz，強回波面積≥10 km×10 km，強回波梯度較大，具有比較清晰的“前伸”回波特征，回波強度比較強，豐城上塘鎮、同田鎮、隍城鎮、梅林鎮等地出現冰雹。與此同時，南昌市北部也有超級單體活動，造成部分鄉鎮冰雹天氣；宜豐超級單體達到70 dBz，強回波面積和強回波梯度也大，部分鄉鎮出現直徑≥5 cm的大冰雹。

由此可見，孤立零散的超級單體回波比颮線回波帶上超級單體回波要強，強回波面積更大，出現的冰雹面積較大，影響較多鄉鎮。

4 結束語

文章使用常規MICAPS天氣圖、自動氣象站要素和江西WebGIS雷達拼圖等資料，對豐城4次超級單體回波產生冰雹天氣過程進行分析，得到以下結論：

1)100～200 hPa分流區，500 hPa位于槽前干區，700 hPa和850 hPa的濕區覆蓋江西，有西南急流，地面有輻合線，十分有利于發生冰雹天氣；

2)颮線回波帶上超級單體回波組合反射率CR達到60～65 dBz，強回波面積≥10 km×10 km，強回波梯度較大，云砧形成的“前伸”回波結構不清楚；

3)孤立零散的超級單體回波組合反射率CR達到65 dBz，強回波面積≥10 km×10 km，強回波梯度較大，有明顯的云砧形成的“前伸”回波特征。