婁底市一次冰雹天氣過程分析

張寒嫣　肖詩堯　馬琴　鄧梅　李志斌　陳鐵軍　楊婷

摘要 根據常規氣象觀測資料、FY-4A衛星資料、風云地球資料及雷達資料等，分析了2022年7月28日婁底市北部一次冰雹天氣。結果表明：此次冰雹天氣過程發生在上干冷、下暖濕的較強不穩定環境，前期地面增溫累積了熱力不穩定能量，地面輻合線等觸發了中小尺度系統的發生發展。強回波懸垂、三體散射、VIL異常高值等都是出現冰雹天氣時的典型特征；在分析冰雹的常規氣象資料的基礎上，利用WBZ層高度和風云地球衛星等新型資料追蹤冰雹天氣發生的潛勢與發展，對預判冰雹的強度和落區具有較好的指示作用。

關鍵詞 冰雹；中尺度分析；強對流天氣

中圖分類號：P458.1 文獻標識碼：B 文章編號：2095–3305（2023）06–0076-03

冰雹是強對流天氣之一，具有發展尺度小、持續時間短、局地性強、強度大、破壞性強等特點。近年來，氣象工作者對冰雹等強對流天氣頗有研究。唐佳等[1]對湖南一次大范圍強對流天氣過程分析得出，在雷達產品上冰雹發生時具有典型的三體散射特征。湯興芝

等[2]通過研究得出強冰雹產生在上干冷、下暖濕、低空輻合、高空輻散的環流背景下，地面中尺度輻合和“喇叭口”的有利地形，給冷鋒前暖區對流性天氣提供了觸發機制。陸飛等[3]對江蘇中南部一次強冰雹過程進行分析，指出在盛夏副高西南側暖濕不穩定氣流的作用下，獲得的不穩定能量最多，冰雹的范圍和強度最大。周長青等[4]指出在強對流天氣發生潛勢已具備的條件下，針對冰雹天氣，應重點關注大于60 dBz強回波垂直擴展的高度、三體散射、VIL高值區的持續維持等。覃皓等[5]對廣西一次大范圍冰雹天氣分析指出對流云團呈“長橢圓”形，具有發生區域性冰雹天氣的典型特征。

1 婁底市冰雹天氣特征

據統計，近50年婁底市共計發生冰雹天氣164次，主要集中在2—5月，其中，以3月最多（占全年的34.1%），10月發生次數最少，為0次。7月發生冰雹次數僅占全年的2.4%。婁底市對冰雹等強對流天氣的相關研究較少。因此，根據常規氣象觀測資料、中小尺度自動站資料、FY-4A衛星資料、風云地球資料以及邵陽站雷達資料等，對此次冰雹天氣的形成、發展以及典型特征進行分析，以期更好地了解此類天氣的發生發展機制和總結預報預警經驗。

2 天氣過程實況

2022年7月28日，江蘇、安徽、江西北部以及湖南中東部等地一帶有強對流天氣。婁底地區于12：00左右開始有強對流天氣發生發展，12：00～16：00出現短時強降水、雷暴大風及冰雹，最大小時雨強為32.7 mm（28日14：00～15：00），出現在漣源市東北部七星街鎮雷鳴站；極大風速達到13.3 m/s；14：50～15：05，漣源市北部伏口鎮良響村出現冰雹，一般如大拇指大小，極少數如雞蛋大小。此次強對流天氣過程導致漣源市6個鄉鎮農房、農作物受損。其中，受災人口157人，緊急避險轉移5人，轉移安置71人，農作物受災面積為7 hm2，房屋倒塌4戶14間，嚴重損壞5戶20間，一般損壞31戶58間，直接經濟損失131.5萬元。

3 天氣形勢分析

3.1 中尺度分析

28日08：00 500 hPa有一高空槽自河南，經湖北、湖南，至貴州、云南一帶，湖南大部分地區均處于槽前旺盛的西南急流，高空急流起到抽吸作用；700 hPa婁底地區位于低層切變的西南急流；850 hPa湘中和湘北地區呈一條東北—西南向的低空切變線，在切變線以南的地區，自廣西到湖南中部有顯著的西南氣流輸送暖濕空氣，高低空急流的耦合為強對流的發展提供了有利的抬升和水汽條件；925 hPa上湘北至湘西有風速輻合；14：00，地面風速輻合線處在湘中一帶，觸發了中尺度對流雨團的生成與發展（圖1）。同時，前期地面最高溫度普遍攀升至35 ℃及以上，有利于大氣熱力不穩定能量的積聚。此外，500 hPa上湖南大部分地區為溫度露點差≥20 ℃的顯著干區所覆蓋，850 hPa上婁底地區為溫度露點差≤2 ℃的顯著濕區所覆蓋，850 hPa與500 hPa溫度差超過25 ℃，表明該地區大氣上干冷、下暖濕的結構非常明顯，垂直溫度遞減率高，有利于觸發對流不穩定能量的釋放。再結合地面3 h變壓分布來看，地面輻合線附近出現了3 h變壓異常偏低值區，有利于推動中尺度系統的發展、加強，與實況對流發生區域有所對應[6]。

此次過程主要是高空槽、高空急流配合低層切變線、超低空輻合線，以及一定的能量條件觸發了婁底市漣源北部局地強對流天氣，同時漣源北部山區海拔較高，冰雹易出現在海拔較高的山區，需考慮地形在該過程中對降水增幅和對流加強的作用。

3.2 環境條件

大氣的熱力狀態和動力過程，以及熱力過程中各種物理量的變化等，可通過大氣熱力學圖解加以描述，因此分析T-lnP圖對預測和判斷強對流天氣過程具有重要的指示意義。從物理參數來看，長沙站08：00的對流有效位能CAPE較高，達到了388.3 J/kg，K指數21 ℃較小。這可能是由于700 hPa濕度較小，導致（T-Td）700變大，K指數小，沙氏指數（SI）為-0.91 ℃；懷化站CAPE高，達到了530.2 J/kg，K指數為39.2 ℃，沙氏指數（SI）為-4.31 ℃，20：00懷化站CAPE值達到了2 560.9 J/kg。

08：00長沙站0 ℃和-20 ℃層高度分別為5 319和8 691 m，懷化站0 ℃和-20 ℃層高度分別為5 137和8 822 m。同時，根據研究，冰雹融化層更接近濕球溫度0 ℃（WBZ）層，WBZ層高度在2.0～4.5 km之間可能出現冰雹[7]。08：00，長沙站、懷化站WBZ高度分別為4 270和4 808 m。綜上，0 ℃-20 ℃層和WBZ層高度對于婁底地區來說偏高，在降雹過程中可能出現一定的融化，致使降落冰雹普遍不大，只有極少數的冰雹如小雞蛋般大小。

進一步分析長沙站28日08：00 T-lnP探空曲線，500 hPa高度左右的溫度露點差明顯增大，呈上干下濕的“喇叭口”狀（表1）。再結合2個探空站08：00的垂直水汽分布圖，上干下濕的特征非常明顯。2個探空站的風向與風速隨高度發生變化，風向隨高度順轉，有明顯的暖平流。垂直風切變的大小和方向變化會極大地影響對流性風暴的組織、結構和演變，可以增強中層干冷空氣的吸入，加強風暴中的下沉氣流和低層的冷空氣外流，再通過強迫抬升使得流入的暖濕氣流更強烈地上升，從而加強對流[8]。

4 MCS特征分析

這是一次中尺度對流云團生成—發展—東移消散的過程，分析2022年7月28日14：00、14：30的FY4A紅外衛星云圖可知，14：00上游的回波主要影響婁底市西部，北部主要受處在益陽、長沙一帶的回波影響，14：30兩塊回波合并并加強，漣源北部位于云團東側溫度梯度最大處。由15：00湖南地區衛星云頂溫度分布圖可知，漣源北部地區的云頂溫度在-60 ℃以下，云頂延伸高度極高，對流發展旺盛。

分析中尺度對流系統（MCS）覆蓋面積和最低亮溫、平均亮溫曲線可知，自13：15開始，MCS的覆蓋面積逐漸增大，在14：25左右有一次躍增，對應云圖上2塊對流云團的合并且加強。而最低亮溫在14：25和15：00左右有2次驟降，也表明了云頂高度升高，對流的發展加強。衛星云圖對中小尺度系統的觀測具有一定的參考價值，冰雹往往發生在強對流云團移動方向的正前方，發生在強對流云團梯度最大的位置。

5 雷達特征分析

7月28日13：00～16：00在對流云團的移動路徑上，短時強降水與雷雨大風齊發，14：50～15：05漣源市伏口鎮良響村出現了冰雹，一般的如大拇指大小，極少數的如小雞蛋大小。現利用邵陽雷達觀測資料分析此次過程的雷達演變特征。

從組合反射率因子演變圖可以看出，回波自西南向東北方向移動（圖3）。14：22在漣源的伏口鎮附近有強反射率因子（≥60 dBz）并有所維持，同時也具有一定的鉤狀回波特征，入流一側的反射率因子梯度進一步增大，14：56回波東移并有所減弱。垂直積分液態水含量（VIL）的異常大值對冰雹的預測具有一定的指示意義[9]。從VIL的演變來看，14：28 VIL出現躍增，達到50 kg/m2以上，14：34 VIL增大至65 kg/m2以上，隨后VIL在55 kg/m2以上并維持至14：50。

從14：45不同仰角的反射率因子圖可看出，高仰角（4.3°）的基本反射率因子回波形態在伏口鎮附近呈三體散射特征，強回波伸展高度也達到9 km左右。再分析14：48的反射率因子剖面圖，50 dBz以上的回波伸展至9 km左右，在-20 ℃層高度以上；強回波中心值≥65 dBz，強回波發展旺盛。中低層存在明顯的弱回波區，其上為回波懸垂，懸垂回波質心在6 km左右，低質心的強回波表現為強降水，在漣源市東北部七星街鎮雷鳴站出現了32.7 mm/h（28日14：00～15：00）的短時強降水。從速度圖上分析，在中低層出現逆風區，逆風區南側存在弱的風向輻合，但總體來看，速度圖上沒有明顯的冰雹特征。

6 結束語

從潛勢分析來看，此次冰雹天氣過程是發生在上干冷、下暖濕的較強不穩定環境中，前期地面增溫，累積了熱力不穩定能量，地面輻合線等觸發了中小尺度系統的發生發展。強回波懸垂、三體散射、VIL異常高值等都是冰雹天氣出現時的典型特征。

0 ℃-20 ℃層和WBZ層高度略偏高時，在降雹過程中可能出現一定的融化，致使冰雹普遍不大。在分析冰雹常規氣象資料的基礎上，利用WBZ層高度和風云地球衛星等新型資料，追蹤冰雹天氣發生的潛勢與發展，對預判冰雹的強度和落區具有較好的指示作用。

冰雹等強對流天氣的判斷和短臨預報預警主要依賴對雷達資料的分析和短臨監測，應開展有關新一代天氣雷達資料的學習，加強多源資料的快速融合分析和增強在短臨監測預警方面的綜合應用能力。

參考文獻

[1] 唐佳，姚蓉，王曉雷，等.2015年春季湖南兩次混合對流天氣過程對比分析[J].干旱氣象，2017，35（2）：250-259.

[2] 湯興芝，俞小鼎，熊秋芬，等.鄂西南冬末一次罕見的強冰雹過程分析[J].氣象，2022，48（5）：618-632.

[3] 陸飛，阮蔚琳，鄧雯.2021年盛夏蘇中南一次強冰雹過程大氣環境與雷達回波特征[J].暴雨災害，2022，41（2）：167-173.

[4] 周長青，徐冬英，徐靖宇，等.2016年春季湖南一次連續冰雹天氣過程個例分析[J].氣象研究與應用，2017，38（4）：22-26，120.

[5] 覃皓，農孟松，賴珍權，等.2020年“1·24”廣西大范圍冰雹天氣過程分析[J].氣象研究與應用，2021，42（1）：107-112.

[6] 許愛華，孫繼松，許東蓓，等.中國中東部強對流天氣的天氣形勢分類和基本要素配置特征[J].氣象，2014，40（4）：400-411.

[7] 俞小鼎，王秀明，李萬莉，等.多普勒天氣雷達原理與業務應用[M].北京：氣象出版社，2006.

[8] 江燕如，王麗娟，錢代麗，等.典型天氣過程分析[M].北京：氣象出版社，2016.

[9] 王煒，賈惠珍.用雷達垂直累積液態含水量資料預測冰雹[J].氣象，2002（1）：47-48.

責任編輯：黃艷飛

Analysis of A Hail Weather Process in Loudi City

Zhang Han-yan et al（Loudi Meteoro-logical Bureau， Hunan Province， Loudi， Hunan 417000）

Abstract Based on conventional meteorological observation data， FY-4A satellite data， wind cloud earth data and radar data， analyzed a hail weather in northern Loudi on July 28， 2022. The results showed that the hail weather process occurred in a strong unstable environment of dry and cold at the top and warm and wet at the bottom. The early ground warming accumulated thermal unstable energy， and the ground convergence line triggered the occurrence and development of small and medium-sized systems. Strong echo overhang， three-body scattering and VIL abnormal high value were typical characteristics of hail weather; On the basis of analyzing the conventional meteorological data of hail， using WBZ layer height and Fengyun Earth satellite and other new data to track the potential and development of hail weather， which has a good indication for predicting the intensity and falling area of hail.

Key words Hail; Mesoscale analysis; Severe convective weather

基金項目 婁底市氣象局天氣復盤專項（LDQX2023001）。

作者簡介 張寒嫣（1999—），女，湖南長沙人，助理工程師，主要從事短臨天氣預報預警等工作。

收稿日期 2023-03-23