哈尔滨地区冷涡系统产生冰雹的雷达回波特征

石慕真，庞博，孙琪，赵广娜

（1.兰州大学大气科学学院，甘肃兰州 730000；2.黑龙江省气象局，黑龙江哈尔滨 150001；3.黑龙江省气象台，黑龙江哈尔滨 150030）

哈尔滨地区冷涡系统产生冰雹的雷达回波特征

石慕真1，2，庞博3，孙琪3，赵广娜3

（1.兰州大学大气科学学院，甘肃兰州 730000；2.黑龙江省气象局，黑龙江哈尔滨 150001；3.黑龙江省气象台，黑龙江哈尔滨 150030）

对2001～2007年黑龙江省南部地区降雹资料进行综合分析，总结出了降雹的天气类型、物理机制及雷达回波特征，总结了不同降雹类型预报着眼点、配合的降水量及其它灾害天气。

新一代天气雷达；冷涡系统；冰雹统计；临近预报

1 引言

黑龙江省地处高纬地区，地域的特殊性使短时临近预报也有别于其它地区。4-10月灾害性天气较多。其中频繁发生的冰雹给农作物带来了极其严重的危害。冰雹出现的范围虽较小，时间短，但来势猛，强度大，常伴有狂风骤雨，因此会给局部地区的农牧业、工矿企业、电讯、交通运输以及人民生命财产造成较大损失。

本文截取了国家气象局新技术推广项目《基于天气雷达观测的高纬度地区突发性天气预警》中的强对流天气中，低涡系统的降冰雹研究内容。低涡系统降雹占黑龙江省降雹的70%，低涡系统易产生强对流天气，并且落点较难预报，本文将从大尺度环流背景、中小尺度天气系统、小尺度雷达图综合分析短时时段内的冰雹预报。

2 资料

本文所选取的资料为2001年12月-2007年11月哈尔滨雷达站全部的降雹观测资料，其中降雹雷达资料和天气资料齐全的共29次降雹过程。低涡配合冷锋7次，低涡配合暖锋13次，低涡后西北气流7次，单独低涡2次。低涡系统降雹占总降雹的70%左右，低涡类型中中小尺度特征不明显的＜3%，其中低涡配合冷暖锋的降雹概率比较大，共占到50%左右。

3 低涡系统环流形式下各种冰雹特征

以下每种类型按照天气类型、时间分布、物理量、与降水量的关系、雷达回波特征的顺序来研究。

3.1 高空冷涡系统，地面冷锋型

此类型主要是冷涡系统，一般在冷涡的发展阶段，高空涡中心位于（45～58°N，115～125°E），地面低压位置略偏南偏东，地面低压基本是蒙古低压。冷涡强度及结构较其它类型涡特征明显。冷涡的西部为冷空气控制，东部为暖空气控制，涡前的暖温度脊较宽，涡后冷平流涡前暖平流及切变线较为明显。

降雹集中在4月20日～5月25日和9月1日～10月1日两个时间段内。主要在冷空气的控制中，暖空气稍有加强便可能有强烈天气产生。尤其是午后热力条件具备时，有利于强对流的发生、发展，易产生冰雹。

T-logp图上明显的对流不稳定；T-Td、沙氏指数值较前几时次突然变小；K指数变化明显，较前几时次会突然跃增，一般会大于20，在30左右。

此种类型配合的降水量较少，一般在10 mm以内，如果在涡影响下持续两天，第二天的降水更少。此种类型的发生时间在春秋季节，而春秋季黑龙江省的降水量也较少。

降雹的时期不同，回波的强度也会不同。此类型降雹多发生在黑龙江省相对偏冷的时期，回波的强度也较其他类型低，一般在45～50 dBZ之间，少数也有超过50 dBZ的。径向速度数值一般都较大，在10～20 m/s，多数在15 m/s左右，所以这种类型的回波移动也都较快，一般在50～60 km/h。由于这种类型发生的时期暖空气一般不活跃，温度较低，所以对流云顶高度较其他类型也比较低，但是相比同时期的降水回波还是比较高的，一般在6～10 km之间，强中心高度在2～6 km之间。此类型冰雹云的特征回波不明显，少数能出现“三体散射”特征，但是有些强中心能出现倾斜结构，也可以看成是弱回波区。

3.2 低涡配合暖锋

此种类型的涡多数是低涡，有一些只在850 hPa图上出现闭合等值线。此类型的低涡一般也不会连续两天出现冰雹。如果是东北冷涡，其位置跟上一种也相同，但是闭合等值线的圈数明显少于上一种，涡的结构也不规则。如果是850 hPa的低涡，其位置多在黑龙江省西部，中心在黑龙江省与内蒙交界处附近。地面低压为蒙古低压南掉再北上或是华北低压东北移动，地面低压中心多在齐齐哈尔南部和大庆附近。发生此类型是冷暖空气活动活跃期，是典型的低层暖湿空气和高层干冷空气配置。多伴随急流，或者明显的西南气流输送带，降雹多发生在暖锋末端，雨区的外围处或急流风速辐合处。

主要发生在6月10日～7月20日之间，是冷暖空气活动的活跃期。此时期黑龙江省的冰雹活动比较频繁。降雹时间在12:00～20:00，这与季节的热力条件有关系。

T-logp图上有明显的对流不稳定；T-Td值减小6℃左右；沙氏指数值突然变小，减小到-2到-3之间。K指数变化明显，会突然跃增，一般会大于30，可达34左右。

此类型移动路径或周边强回波降水比较大，过程雨量一般在20～40 mm，有的可达70 mm。

回波以对流云为主，呈条状云带型，有的云带的对流单体有间隔，但是不超过30 km，并且其运动方向、移动速度基本保持一致。由于发生在冷暖空气相对活跃的期间，所以强度、高度均比较大。强度一般在50～61dBZ之间。径向速度也较小，在4～10 m/s之间，移动速度较前一种也相对慢一些，在30～50 km/h左右。此种类型的冰雹云有维持时间很长的也有比较短的，回波面积有大有小，能以大强度（45 dBZ以上）移动一段时间的一般是冰雹云，所以在出现后只要严密观测，都可以对下游地区作出预防。维持时间短的，只能从强度、高度，及初始阶段的悬垂结构来判断。移向较为复杂，基本是偏东方向，有东北也有东南方向。云顶高度在10～16 km，强中心高度在6～ 10 km，都比前一种大，这与这一时期的热力条件好，利于对流发展有关。

3.3 涡后西北气流型

此类型天气发生在低涡移出黑龙江省后，黑龙江省处于西北气流控制中，在高空（50～60°N，110～130°E）之间有明显的冷中心或冷平流。在850 hPa上，可能会有切变线，风向切变。地面低压是前期低压减弱后南掉，北上过程中在黑河、齐齐哈尔交界处或者西南角有有新生低压。

主要发生在6月20日-8月20日之间的12:00～21: 00，这期间冷暖空气活跃，也有极个别发生在5月和10月的。

T-logp图上基本显示不出对流不稳定；T-Td与其他类型相反，会增大2-7℃；沙氏指数值变小，K指数有增有减，两者变化均不明显。K指数在30以下。

此类型降水非常不均匀，在10～30 mm之间，也有极强超级单体在40～60 mm。

此类型以对流云为主，在观测范围内会同时出现很多对流块，多为超级单体或者单体合并后的多单体风暴。一般对流云块都能维持较长时间，可长达9 h，直到移出观测范围。每个对流云块中的强中心面积明显比前两种大，强度在55 dBZ以上。径向速度大小不一，多数在高层会出现速度模糊，移动速度一般在40～60 km/h，也有15 km/h左右的。移动方向也是偏东，有的偏东北，或东南。回波顶都较高在12～16 km，强中心在8～10 km左右。此类型的冰雹云特征不是很明显，一般只能从弱回波区、强中心高度来判别。

4 小结冰雹的临近预报的判据指标

（1）当高空天气图可分析出涡系统，明显的锋区，地面低压、倒槽配合冷暖锋时，要加强分析可能产生强对流。冰雹的典型配置是，底层暖湿空气，中高层干冷空气。

（2）分析系统的来向、移动速度、去向、强度。在黑龙江省，一般地面南来系统产生强降水比较多，而产生冰雹天气较少；

（3）5月20日以前及10月以后，这两个季节的冰雹云特征不明显，但是强度会明显比同时期的对流云和混合云强度大，可以达到45dBZ。一般在40dBZ左右就有冰雹产生，RHI中，强中心一般会有倾斜结构。

（4）5月20日到9月之间。强度大于45dBZ，一般在55 dBZ左右；强中心（大于45dBZ）结构紧密，面积较大，一般＞20 km2，强中心成条状较多；回波顶高＞10km，强回波中心顶高>6 km；移动速度在30～60 km/h。伴随着超级单体特征、合并为多单体风暴特征、多单体组成的对流云带、多条平行短带、弱回波区、三体散射等特征。

（5）在冰雹减弱阶段开始有降水，不同环流下的降水量也不同；冰雹云在移动过程中强度不断有强弱变化的，一般伴随的降水量也比较大，预报时要同时提示强降水。

Radar Echo Characteristics of Cold Vortex System in Haerbin

SHI Mu-zhen1,2,PANG Bo3，SUN Qi3，ZHAO Guang-na3
（1.Lanzhou University Atmosphere College,Lanzhou,Gansu,postal code:730000;2.Heilongjiang Meteorological Service,Haerbin,Heilongjiang province,Postal Code:150001;Heilongjiang Meteorological Observatory,Haerbin, Heilongjiang Province,Postal Code:150030）

hail data from 2001 to 2007of south Heilongjiang province were analysed comprehensively,we got of weather types which caused the storm hail,the physical mechanism and the characteristics of radar echo.And got the important point of prediction of the hail weather types,it’s precipitation and other disaster weather events.

hail；new radar；cold vortex；hail statistic；close prediction

P458.1+21.2

A

1002－252X（2011）03－0001－02

2011－6－6

石慕真（1981-），女，黑龙江省哈尔滨市人，中国海洋大学，本科生，工程师.