廣西百色市春季強對流天氣特征及環境場配置分析

黃開剛　蔣健　李明志　梁洪嶂

摘要 選取2009—2016年廣西百色市春季（3—5月）冰雹、雷雨大風等強對流天氣個例和災情資料，利用常規觀測數據、自動氣象站、多普勒雷達產品等資料，對百色市春季發生冰雹、雷雨大風等強對流天氣進行分析，結果表明：每年3月中旬—5月上旬是冰雹發生的高峰期，下午到前半夜（14：00～23：00）是最容易出現冰雹天氣的時段。冰雹直徑以20 mm以下居多，但出現20 mm以上大冰雹的概率可達40%。田林縣潞城鄉是冰雹日數最多的地方，平均每年出現1.5 d。雷雨大風天氣主要集中出現4月上旬—5月中旬，日變化特征與冰雹類似，風力以7～9級為主。發生雷雨大風最多的地方位于隆林天生橋鎮，平均每年出現4.4 d。

關鍵詞 強對流;特征;環境場配置

中圖分類號：P458.121 文獻標識碼：B 文章編號：2095–3305（2022）04–0040–03

百色市地處廣西西部，境內地形地貌復雜，每年春季冰雹、雷雨大風等強對流天氣頻發，是廣西有名的多雹區。由于強對流天氣具有持續時間短、強度強、破壞力大的特點，往往會給工農業生產和人民生命財產造成較大的危害。近年來，該地區強對流天氣有逐漸增多的趨勢。例如，2013年3—5月百色市各縣（區）冰雹、雷雨大風等強對流天氣過程明顯偏多，造成全市25萬人受災，緊急轉移安置人口7 400多人，累計造成經濟損失2.88億元，其中農業損失2.14億元。目前已有氣象工作者從氣候統計[1-2]、典型強對流天氣個例[3]對廣西境內強對流天氣進行了一些研究，但對于桂西強對流天氣進行系統性的研究較少。因此，統計分析該地區的冰雹、雷雨大風天氣的特點以及主要影響系統、環境場配置特征，對開展強對流天氣預報工作具有積極意義。

1 資料來源和技術規定

1.1 資料來源

采用2009—2016年逐年3月1日—5月31日廣西百色市12個國家地面觀測站和轄區內的區域自動氣象站觀測資料、強對流天氣相關災情資料，以及地面、高空、探空資料、物理量場、雷達資料，資料來源于百色市氣象局信息與技術保障中心。

1.2 技術規定

1.2.1 冰雹日數和冰雹天氣過程定義 當百色市轄區內任意一個站點（地面觀測站、區域自動氣象站或鄉鎮、村屯）當日出現5 mm以上的冰雹時，計為1個冰雹日;當由相同的天氣系統造成當日多地（或多次）出現冰雹天氣時，計為同1個冰雹天氣過程。

1.2.2 雷雨大風日數和雷雨大風天氣過程定義 當百色市轄區內任意2個站點以上（地面觀測站或區域自動氣象站）當日出現非臺風（或干冷型冷空氣、熱低壓、地形等）所產生的瞬時風力≥7級（13.9 m/s）的大風，且伴有雷暴或降水天氣發生時，計為1個雷雨大風日。當由相同的天氣系統造成當日多地（或多次）出現上述雷雨大風天氣時，計為同1個雷雨大風天氣過程。

2 春季強對流時空分布特征

2.1 冰雹時空分布特征

按照百色冰雹日數定義，利用2009—2016年近8年3月1日—5月31日

的地面觀測資料和災情資料統計，得出近8年百色冰雹日數共70 d，平均每年8.7 d，其中2013年出現22 d，為最多年份;2016年出現11 d，為次多年份;2011年出現3 d，為最少年份。從春季百色冰雹日數月分布來看（圖1a），3月出現17次，占24.3%;4月出現39次，占55.7%，為最多月份;5月出現14次，占20%。從旬分布來看（圖1b），4月下旬出現15次，占21.4%，為最多旬份;4月上旬出現13次，占18.6%，為次多旬份;3月上旬僅出現1次，占1.4%，為次少旬，5月下旬起基本沒有冰雹出現。可以看出，百色市冰雹天氣的出現有明顯的時間段，要重點關注3月中旬—5月上旬。從一天之內發生冰雹天氣的具體時段來看（圖2a），下午到前半夜（14：00～23：00）是出現冰雹最多的時段，共出現49次，占70%;其次是后半夜（00：00～07：00），出現18次，占25.7%;最少是上午到中午（08：00～13：00），僅出現3次，占4.3%。可見冰雹具有明顯的日變化特征，下午到前半夜是最容易出現冰雹天氣的時段。

從冰雹的直徑大小上看（圖2b），2009—2016年春季，百色市出現最大直徑為5～10 mm的冰雹次數最多，達33次，占47.1%;最大直徑為11～20 mm的冰雹出現18次，占25.7%;最大直徑為21～30 mm的冰雹出現11次，占15.7%;最大直徑為31～40 mm的冰雹出現6次，占8.6%;最大直徑達40 mm以上的冰雹出現2次，占2.9%。若以20 mm區分大小冰雹，出現大于等于20 mm的大冰雹為28次，占40%;出現20 mm以下的冰雹為42次，占60%。可見百色春季冰雹以直徑為20 mm以下的冰雹居多，但出現20 mm以上大冰雹的概率也非常高，因此需要重點防御。

從2009—2016年百色市春季冰雹空間分布上看（圖3a），冰雹日數最多的出現在田林縣潞城鄉，近8年累計出現12 d，平均每年出現冰雹1.5 d;其次是田林縣八桂鄉、八渡鄉以及右江區陽圩鎮，累計出現冰雹10 d，平均每年出現1.25 d;右江區汪甸鄉、德保縣燕峒鄉以及靖西武平鄉、龍臨鎮累計出現8 d，平均每年1 d。全市冰雹較少的地區出現在平果縣南部、那坡南部、凌云南部、樂業北部，累計出現冰雹天數在1 d以下或者沒有出現過冰雹。

2.2 雷雨大風時空分布特征

按照百色雷雨大風日數定義，利用2009—2016年近8年的3月1日—5月31日的地面觀測資料和災情調查統計，得出近8年百色雷雨大風日數共82 d，平均每年10.3 d，其中2013年出現21 d，為最多年份;2016年出現16 d，為次多年份;2011年出現3 d，為最少年份。從春季百色雷雨大風月分布來看，3月出現10次，占12.2%;4月出現43次，占52.4%，為最多月份;5月出現20次，占35.4%。從旬分布來看，4月下旬出現17次，占20.7%，為最多旬份;4月上旬出現16次，占19.5%，為次多旬份;3月上旬僅出現1次，占1.4%，為最少旬。可以看出，百色市春季雷雨大風天氣主要集中出現4月上旬—5月中旬。從一天之內發生雷雨大風天氣的時段上看，下午到前半夜（14：00～23：00）是出現雷雨大風最多的時段，共出現65次，占69.1%;其次是后半夜（00：00～07：00），出現20次，占21.3%;上午到中午（08：00 ～13：00）最少，僅出現9次，占9.6%。可見雷雨大風與冰雹具有相似的日變化特征，下午到前半夜是最容易出現雷雨大風天氣的時段。

從雷雨大風的風力等級上看，2009—2016年春季，百色市出現7級雷雨大風的次數最多，達28次，占34.1%;8級雷雨大風出現27次，占32.9%;9級雷雨大風出現20次，占24.4%;10級雷雨大風出現5次，占6.1%;11級雷雨大風出現2次，占2.4%。可見百色春季雷雨大風風力以7～9級為主，有時也會出現10級以上。

從2009—2016年百色市春季雷雨大風空間分布上看，雷雨大風多發地主要位于隆林、西林、樂業等縣，發生雷雨大風最多的地方位于隆林天生橋鎮，近8年累計出現35 d，平均每年出現雷雨大風4.4 d;西林縣那勞鄉、樂業雅長鄉、隆林縣城區分別累計出現雷雨大風20、18、16 d，平均每年出現2 d以上;雷雨大風相對較少的地區出現在平果、靖西、那坡、凌云等縣（市），近8年累計出現雷雨大風天數在5 d以下，平均每年不到1 d。

3 強對流天氣環境場配置分析

通過對比分析70個冰雹個例和82個雷雨大風個例發現，有40個個例同時出現了5 mm以上的冰雹和陣風≥7級的雷雨大風。由于同時出現冰雹和雷雨大風等混合型強對流天氣比單一類型的強對流天氣造成的災害更重，因此重點選取這40次強對流天氣過程作為研究對象。經統計分析，造成百色市春季冰雹和雷雨大風等強對流天氣的主要天氣系統有500 hPa高空槽、850 hPa切變線、地面鋒面等3個天氣系統，其中有高空槽參與的為34次，占85%;有切變線參與的為32次，占80%;有地面鋒面參與的為24次，占60%。40個強對流天氣過程均是由上述天氣系統中的一個或多個影響造成的。

3.1 高空槽+切變線+鋒面型

此類型強對流天氣個例為18個，3、4、5月分別出現6、9和3個。3—5月是西南暖低壓活躍的季節，尤其是4月份。強對流發生前1～3 d，往往在滇黔桂交界一帶有西南暖低壓活動，百色大部分地區的最高氣溫在34℃以上，為強對流天氣的發生提供良好的熱力和能量條件。此時，500 hPa西太平洋副熱帶高壓強度相對較弱，位置偏南，其脊線多位于20°N以南。高原上有高原槽或孟加拉灣有南支槽加深東移，850 hPa切變線和地面冷空氣從中西路南下影響百色。強對流出現期間，500 hPa槽線多位于云南中東部到貴州西北部一線，850 hPa切變線和地面鋒面到達百色北部，當北方冷空氣勢力較強時，其移動速度較快，切變線和鋒面均可到達南部山區一帶。與此同時，850 hPa偏南風風速逐漸加大，水汽往廣西上空輸送。850 hPa與500 hPa的溫度差一般在23℃以上。200 hPa和500 hPa的急流軸重合或相交，有利于形成強的垂直風切變，增強對流風暴的組織性。

分析百色探空站強對流發生前的T-log P資料可以看出，強對流發生當天08：00（或20：00），對流有效位能分布并沒有明顯規律，最大值達2 061.6 J/kg，最小為零，平均為608.6 J/kg;K指數≥26.5℃，最大可達42℃，平均為33.7℃;Si指數多數為負值，最小可達-5.4℃，平均為-2.2℃;850 hPa與500 hPa的氣溫差≥23℃，最大可達30℃，平均為25.6℃，表明強對流出現前已形成上冷下暖的不穩定層結，同時還聚集了一定的不穩定能量。地面露點≥15℃，最大可達25℃，平均為19.4℃;850 hPa溫度露點差大部分個例低于5℃，最大為9℃，平均為3.2℃，可見低層大氣處于高溫、高濕狀態。0℃層平均高度為4 485.6 m，-20℃層平均高度為7 500.6 m，大多數個例位于合理的高度，有利于冰雹或雷雨大風的發生。850、500、200 hPa的平均風速為8.1、18.5、41.9 m/s，0～6 km風矢量差在8～26 m/s，平均為17 m/s，大多數個例達中等以上強度的垂直風切變，有利于強對流天氣的發生。

3.2 高空槽+切變線型

此類型強對流天氣個例為8個，其中4月份出現7個，5月1個。強對流發生前，地面處于高壓后部，呈現東高西低的形勢，24 h地面變壓不明顯或為負變壓，即沒有地面冷空氣參與，這是與“高空槽+切變線+鋒面型”最顯著的差別。500 hPa西太平洋副熱帶高壓強度位置相對偏南，其脊線多位于22°N以南。高原上有高原槽或孟加拉灣有南支槽加深東移，850 hPa切變線從貴州中西路南下或切變線影響百色。強對流出現期間，500 hPa槽線多位于云南中東部到貴州西北部一線，850 hPa切變線到達貴州南部或百色北部，部分個例可達百色中部地區。與此同時，850 hPa偏南風風速逐漸加大，水汽往廣西上空輸送。850 hPa與500 hPa的溫度差一般在24℃以上，地面露點一般在18℃以上。200 hPa和500 hPa的急流軸往往重合或相交，有利于形成強的垂直風切變，從而增強對流風暴的組織性。

分析百色探空站強對流發生前的T-log P資料可以看出，強對流發生當天08：00（或20：00），對流有效位能分布并沒有明顯的規律，最大值達1 259.7 J/kg，最小為92.9 J/kg，平均為536 J/kg;K指數≥29℃，最大為36℃，平均為33.3℃;Si指數均為負值，最小可達-5.09℃，平均為-2.5℃;850 hPa與500 hPa的氣溫差≥23.7℃，最大可達28℃，平均為25.1℃，表明強對流出現前已形成上冷下暖的不穩定層結。地面露點大于等于18℃，最大可達22℃，平均為20.3℃;850 hPa溫度露點差均≤3℃，平均為1.8℃，可見低層大氣處于高溫高濕狀態。0℃層平均高度為4 624.1 m，-20℃層平均高度為7 160.1 m，大多數個例位于合理的高度，有利于冰雹或雷雨大風的發生。850、500、200 hPa的平均風速為7.8、17.4、36.1 m/s，0～6 km風矢量差在8～25 m/s，平均為15.9 m/s，大部分個例達到了中等以上強度的垂直風切變，有利于強對流天氣的發生。

4 結束語

選取2009—2016年廣西百色市春季（3—5月）冰雹、雷雨大風等強對流天氣個例和災情資料，利用常規觀測數據、自動氣象站、多普勒雷達產品等資料，對百色市春季發生冰雹、雷雨大風等強對流天氣進行分析研究，得出以下結論：

（1）每年3月中旬—5月上旬是冰雹發生的高峰期，下午到前半夜（14：00～23：00）是最容易出現冰雹天氣的時段。冰雹直徑以20 mm以下的居多，但出現20 mm以上大冰雹的概率可達40%。田林縣潞城鄉是冰雹日數最多的地方，平均每年出現1.5 d。雷雨大風天氣主要集中出現4月上旬—5月中旬，日變化特征與冰雹類似，風力以7～9級為主。發生雷雨大風最多的地方位于隆林天生橋鎮，平均每年出現4.4 d。

（2）造成百色市春季冰雹和雷雨大風等強對流天氣的主要天氣系統有500?hPa高空槽、850 hPa切變線、地面鋒面等3個天氣系統，其中，有高空槽參與的為34次，占85%;有切變線參與的為32次，占80%;有地面鋒面參與的為24次，占60%。

參考文獻

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[3] 楊思施，黃開剛，劉國忠.2013·3·23百色市致災冰雹天氣過程成因分析[J].氣象研究與應用，2015，36（2）：43-46.

責任編輯：黃艷飛

Analysis of Spring Severe Convective Weather Characteristics and Environmental Field Configuration in Baise City， Guangxi

HUANG Kaigang et al（Guangxi Baise Meteorological Bureau， Guangxi， Baise 533000）

Abstract Selected cases of strong convective weather such as hail， thunderstorms and strong winds in spring （March to May） in Baise city， Guangxi from 2009 to 2016， as well as disaster data， using conventional observation data， automatic weather stations， Doppler radar products and other data， The analysis and research on the strong convective weather such as hail， thunderstorms and strong winds in Baise city in spring showed that： the peak period of hail occurrence was from mid-March to early May each year， and hail was most likely to occur from the afternoon to the first half of the night （14-23 o’clock）. weather period. The diameter of hailstones was mostly below 20 mm， but the probability of large hailstones above 20 mm can reach 40%. Lucheng and rural areas in Tianlin county were the places with the most hail days， with an average of 1.5 days per year. Thunderstorms and strong winds mainly occurred from early April to mid-May. The diurnal variation characteristics were similar to hail， and the wind power was mainly 7-9. The place with the most thunderstorms and strong winds was located in Tianshengqiao Town， Longlin， with an average of 4.4 days per year.

Key words Strong convection; Characte-ristics; Environmental field configuration

基金項目 2021年百色市科學研究與技術開發計劃項目“岑王老山山脈對百色災害性天氣影響機理及其預報預警技術研究”[百科202118（05）]。

作者簡介 黃開剛（1984—），男，廣西欽州人，高級工程師，主要從事天氣預報預警及氣象服務工作。

收稿日期 2022-01-03