貴陽市一次大范圍冰雹天氣過程綜合分析

吳和俐，張艷梅，趙寶筑，王君軍，奚 悅

1.貴州省貴陽市氣象局，貴州貴陽 550001；2.貴州省氣象局，貴州貴陽 550002；3.貴州省貴陽市烏當區氣象局，貴州貴陽 550010

冰雹天氣過程具有發生時間短、局地性高等特點，使得較強的冰雹天氣過程易對當地的農牧生產、人民生命和財產安全等造成嚴重的損失[1-4]。貴州省位于云貴高原，地形復雜，地形梯度大，是中國冰雹受災最嚴重的地區之一[5]。貴陽市位于貴州中部，在貴州省屬冰雹次多地帶[6]。針對2021年5月9日發生在貴陽市的一次大范圍冰雹天氣過程進行分析，以加深對貴陽市較大范圍冰雹天氣過程的認識，為提高冰雹等強對流天氣定量預報準確率、災害性天氣的精細化預警服務水平等提供科學的參考依據。

1 天氣實況

2021年5月9 日15:00—10日03:00，貴州省至西北向東南出現一次強對流天氣過程，此次天氣過程造成貴州大范圍冰雹、大風、短時強降水。此次天氣過程對貴陽的影響大約從9日18:00開始，至10日03:00結束。全市除花溪以外，其余區（市、縣）均降雹，降雹時段主要集中在20:20~23:30之間，最大冰雹直徑為20 mm，出現在清鎮暗流鎮和麥格鄉。降雹過程中伴有短時強降水和大風，貴陽市修文灑坪降大暴雨，降雨量105.6 mm，105個站小時雨強在20 mm以上，最大小時雨強為9日22:00—23:00修文灑坪64.3 mm/h；31站出現7級以上大風，最大風速為息烽養龍司25.4 m/s。

2 環境場分析

2.1 環流形勢及天氣系統配置

500 hPa上，歐亞中高緯地區，中西伯利亞至我國東北地區為廣闊的低壓區控制，東亞槽在130°E附近，中低緯地區，高原上有一低壓槽，緩慢東移。500 hPa上，貴州受西南氣流影響，700 hPa與500 hPa形勢相似，主要受西南氣流影響；850 hPa上，貴州西北部有一暖式切變，貴陽受西南氣流影響，貴陽上 空700 hPa、850 hPa與500 hPa溫差分別為17℃、24℃，由低到高均為濕區；地面上，貴州省西北地區為一熱低壓控制，白天發展，地面輻合線位于省北部地區，后逐漸南壓。20:00，500 hPa西南氣流加強為急流，貴陽上空風速在20 m/s左右，700 hPa暖脊發展，850 hPa暖式切變輻合形勢增強，切變南部氣流加強為12 m/s的偏南急流，貴陽上空700 hPa、850 hPa與500 hPa溫差分別達到20℃、30℃，層結不穩定增強。此時，地面中尺度輻合線影響省中北部一線。

綜上所述，此次天氣過程是在高空西南急流背景下，在850 hPa偏南急流前部，由低層切變線配合地面輻合線共同觸發，強對流沿地面輻合線不斷發生發展的一次天氣過程。低空急流的發展為強對流提供了動力條件和暖濕氣流。同時，700 hPa暖脊發展使得高低層溫差進一步加大，夜間不穩定能量增大。

2.2 探空綜合分析

此次天氣過程對貴陽的影響大約從9日18:00開始，白天700 hPa以下有一逆溫層，有利于不穩定能量的儲存和積累。此時，對流抑制能為235.9 J/kg。20:00，貴陽上空，CAPE值為1 562.3 J/kg，K指數為40.5℃，SI指數為-5.75℃，各項強對流天氣指數比08:00均有明顯增大。表明此時有強雷暴、成片雷雨發生的可能。此時對流抑制能為93.3 J/kg ，自由對流高度641.6 hPa，與08:00相比有所降低，若有一定的動力抬升條件，則對流更容易在高能環境下發生。850 hPa急流的發展使得風切變明顯增大，0~6 km高度的風速差約為12 m/s，較強的風切變有利于上下層的能量交換和強對流的維持與發展。-20℃與0℃的高度約為7.8 km、4.3 km，適宜生成冰雹。濕層主要分布在0℃~20℃層之間，適宜的水汽層結有利于冰雹增長。

2.3 物理量場分析

在強對流天氣發生時，貴陽上空存在明顯的上升運動（圖1a）和高層輻散、中低層輻合的垂直結構（圖1b）。上升運動區域主要集中在600~200 hPa之間，中心值約為-2.7·10-1Pa/s。散度場上，700~500 hPa之間有明顯的輻合，在400~200 hPa之間轉為輻散，高層的較強輻散形勢從16:00開始，一直持續至22:00。

圖1 2021年5月9日貴陽上空垂直速度（a）和散度（b）在高度上隨時間變化場

3 云圖特征分析

從FY-2G衛星云頂亮溫演TBB變可以看到，9日16:00（圖2a），貴州西北部畢節至金沙一帶，TBB降至-50℃以下，畢節市達-60℃以下。沿著地面輻合線，對流云團逐漸發展，19:00（圖2b）TBB最高達-70℃，此時云團已影響貴陽息烽地區。

9日20:00 ~10日01:00（圖2c~圖2e），對流云團發展，TBB的-60℃區域增大，對流云團東南側TBB梯度較大。TBB大梯度區是風暴活躍地帶[7]，強烈發展的對流云團使得貴陽市區也出現較明顯的冰雹等強對流天氣。冰雹主要出現在TBB梯度大值區及TBB大值區之間，云團南壓至貴陽南部花溪一帶時，TBB有一定的減弱，-60℃范圍逐漸減小，此時已不再降雹。

圖2 2021年5月9—10日FY-2G衛星云圖云頂亮溫TBB演變

4 雷達回波特征分析

5月9日14 :00左右，貴州省西北部畢節至金沙一帶雷暴單體開始生成，雷暴單體沿著地面輻合線發生發展，約19:00開始，回波開始影響貴陽市。

分析貴陽市降雹最強時的回波特征可知，21:00左右，清鎮市暗流鄉降雹，降雹大約持續2 min，冰雹最大直徑20 mm，每平方米約200粒。從降雹前后的反射率因子（圖3a）可以看到，暗流鄉附近回波最大達到69.5 dBz，回波前側有V型入流缺口，表明該處有明顯的入流上升氣流。作剖面圖（圖3b），大于50 dBz的強回波區伸展高度達到9.3 km左右，超過20:00貴陽上空-20℃層高度，有利于大冰雹的形成，剖面圖呈現出明顯的回波懸垂、弱回波區、回波墻，有較明顯的穹窿結構。

冰雹指數HI對冰雹的預警和發生有一定的指示作用[8]。回波發展過程中，HI在1~3之間，20:59達到最大,約7 cm。回波最大伸展高度約為15.6 km（圖3c），強回波區頂高均在11 km以上。此次回波的垂直液態水累計含量（VIL）在20:40為45.7 kg/m2，20:45出現明顯的躍增，其躍增時間與觀測到的降雹時間相比，有約15 min的提前量，VIL的躍增與降雹時間的差異，可為短臨預報預警爭取一定的時間[9]。20:45~21:01，4個體掃時間段內VIL最大值均在100以上，最大達121 kg/m2（圖4d），21:06迅速降低至59.2 kg/m2。

圖3 2021年5月9日20:48分貴陽雷達觀測資料

5 結論

（1）此次天氣過程在高空西南急流背景下，對流在850 hPa切變線南側、急流前側以及地面輻合線附近觸發，強對流沿地面輻合線不斷發生發展造成貴陽市大范圍的冰雹、大風、短時強降水等天氣。低空急流進一步提供了輻合抬升條件和暖濕空氣，700 hPa暖脊、地面熱低壓發展，使得貴陽地區層結不穩定度進一步增強。

（2）對流發生前存在逆溫層，利于不穩定能量集聚。適宜的0℃、-20℃層高、增強的0~6 km高度的垂直風切變、CAPE值、SI指數、K指數以及降低的自由對流高度表明，貴陽地區有較好的強對流發生條件，有利于冰雹的生成。

（3）強對流發生時，存在明顯的上升氣流和高層輻散、低層輻合的垂直結構。

（4）降雹區的強回波區伸展高度超過-20℃層高度。回波存在明顯的回波懸垂、弱回波區、回波墻，回波前側V型入流缺口。降雹前后VIL值呈明顯的躍增和減小現象。

（5）影響貴陽的對流云團TBB最大達-60℃，貴陽的冰雹天氣主要出現在TBB梯度大值區及TBB大值區之間。