桂西北一次区域性冰雹天气过程分析

贺春江，蒙 萌，黄肖寒，王秋文

(河池市气象局，广西河池 547000)

桂西北一次区域性冰雹天气过程分析

贺春江，蒙 萌，黄肖寒，王秋文

(河池市气象局，广西河池 547000)

利用高空、地面资料，自动气象站资料和河池多普勒雷达资料,对2013年3月23日桂西北河池市区域性冰雹天气过程进行分析。结果表明：500 hPa高原冷槽、850 hPa切变线、地面弱冷锋是这次过程的影响系统；边界层辐合线为触发对流云提供了动力条件；冷云厚度是暖云厚度的2倍有利于冰雹天气的产生；适宜降雹的云顶亮温在-52 ℃到-62 ℃；当VIL 值≥60 kg/m2时，强回波附近将有冰雹出现；反射率因子图上的弓形回波，钩状回波，弱回波区，旁瓣回波、三体散射，是发布冰雹预警的重要指标。

区域性冰雹；边界层辐合线；冷暖云厚度比；云顶亮温；VIL值；河池市

1 天气实况

2013年3月23日下午到夜间,桂西北河池市出现大范围强对流天气。天峨、南丹、金城江、环江、罗城、宜州、都安等七县市的31乡镇出现冰雹，其中宜州市北山乡出现直径60 mm的大冰雹，天峨、宜州、环江县还出现8级以上大风，河池市的金城江区、宜州市和都安县出现短时强降水。

2 强对流天气成因

2.1 环流背景分析

2013年3月23日08时强对流天气系统配置图(图1，图见第7页)显示，500 hPa高空槽位于青藏高原东侧，槽后有冷平流，桂西北受槽前西南气流控制，温度露点差≥25 ℃，为干空气区。低空850 hPa为西南暖湿气流影响，急流轴位于广西东南部，贵州南部和广西北部存在一西南风和东北风的冷式切变线，切变线南侧温度露点差≤2 ℃，为高湿区，水汽充沛，温度脊位于湿区西侧，桂西北地区低层高能高湿的条件已具备。地面弱冷锋位于南岭附近，冷锋前部区域为东南气流影响。23日下午到夜间随着高空冷槽的东移，配合850 hPa切变线和地面弱冷空气的触发，强对流天气发生在切变线两侧，急流轴左侧，地面东北气流和东南气流汇合处。

2.2 地面要素的中尺度特征分析

许多研究支持强风暴发生前已有低空幅合的存在，地面幅合线是强风暴的触发机制之一[1]。从河池地面气象自动观测网资料可看出，2013年3月23日16—19时在天峨、南丹、环江、罗城县境内有一条东西向的中尺度风场辐合线，辐合线两侧有3～5 ℃的温度梯度(图2a、2b)。从西部移出的对流云系沿辐合线东移并逐渐加强，造成幅合线两侧4县的14乡镇出现冰雹天气。22—24时，又有一条长约100 km的西北-东南向中尺度风场辐合线在河池市金城江区至宜州市境内，雹暴沿辐合线从西北向东南移动(图2c)，最强的冰雹出现在幅合线上。边界层辐合线是风暴发生发展的动力条件之一,是强对流天气重要的触发系统。

图2 2013-03-23地面幅合线(a 17 ：00；b 18 ：00；c 23：00。黑线为地面幅合线，圆圈为雹暴位置)

2.3 T-logp图分析

冰雹等强对流天气产生于较强的对流风暴中，它取决于环境的热力不稳定，环境垂直风切变和水汽的垂直分布等因子[2]。从冰雹发生当日08和20时的河池探空资料看(图3，图见第7页)，地面(925 hPa)到500 hPa，风速随高度增加明显，风向顺转，有较强的垂直风切变；而衡量热力不稳定大小的最佳参量是对流有效位能Cape[3]。冰雹天气发生前，23日08时Cape值为1 288.3 J·kg-1，20时Cape上升至1 746.2 J·kg-1，沙氏指数维持在-3.09～-4.08 ℃，风暴强度指数为295.4～310.4 ℃,具备了发生冰雹天气的潜势。08时ΔT850-500为26 ℃，ΔT700-500为19 ℃；20时ΔT850-500增大到31 ℃，ΔT700-500维持不变，这表明从低层到高层垂直温度递减率大，增大了层结的不稳定性。从水汽的垂直分布来看，冰雹天气过程中水汽条件均呈上干下湿的分布，高层500 hPa比湿值在0.25～0.70 g/kg，700 hPa在3.5～3.9 g/kg，而低层水汽较丰富，地面到850 hPa的比湿值在12.0～15.0 g/kg。环境条件非常有利于对流风暴的产生。

3 冰雹生长条件分析

3.1 0 ℃层和-20 ℃层高度

冰雹的主要生成区是在0 ℃到-20 ℃层区域。据统计，河池市春季降雹日08时0 ℃层高度在4 100～4 900 gpm；-20 ℃层高度在7 000～8 000 gpm[4]。23日08时0 ℃层和-20 ℃层的高度分别为4 234 gpm、7 022 gpm，满足出现冰雹的条件。

3.2 冷云与暖云厚度比

当对流云中冷云部分是暖云部分的2～3倍时，利于冰雹天气的出现[5]。当冷云和暖云部分的厚度比达到上述比例时，既保证云中有较厚的过冷水滴区，又保证云中有不太厚的液态水含量较高的暖区，不会导致雹块在下降过程中完全融化。此次冰雹天气出现前，冷云与暖云部分的厚度比逐渐增加。22日08时，暖云层厚度(抬升凝结高度到0 ℃层高度)为3 330 gpm，冷云层厚度(0 ℃ 层高度到平衡高度)为5 753 gpm，两者比为1：1.73，23日08时，暖云厚度为3 284 gpm ，而冷云厚度增加为6 641 gpm，其比变为1：2.02，有利于冰雹产生。

4 中尺度对流系统演变和雷达回波特征

4.1 中尺度对流云系的演变

在具备了强对流天气发生的环流背景条件下，23日13时(图略)，在广西西林县境内开始有对流云块生成，云顶亮温(TBB)为-30 ℃，它是第一个中尺度对流云系的初生阶段；15：00(图略)云团不断加强在乐业县北发展成第一个中尺度对流云系MCS1，其TBB为-52 ℃，具有密实的结构，MCS1逐渐发展加强，在高空槽前偏西南气流引导下由西向东移动，16：00进入天峨县境内；16：00—19：00(图略)云系加强并以东移为主，TBB维持在-58～-62 ℃，受该云系影响4县市降雹；20：00云系减弱移出河池市境内。21：00，在南丹县西南部附近又有新的对流云块出现，22：30(图略)第二个中尺度对流云系MCS2在河池市金城江区境内生成，TBB为-58 ℃，缓慢东南移并逐渐加强，22：40前后金城江区开始降雹，该云系从23日22：40开始到24日凌晨造成5县市的1个乡镇出现强冰雹天气。

4.2 雷达回波特征

23日15：00河池多普勒雷达图(图略)，广西乐业县北面有分散回波，1.5°仰角基本反射率因子中心强度25 dbz。15：22天峨县境内有新的回波生成，中心强度45 dbz。15：46两处回波合并加强东移，16：00回波中心强度达60 dbz，回波顶高14 km，VIL液态水含量由25 kg/m2跃升到60 kg/m2， 随后维持在60～70 kg/m2。16：20天峨县坡结乡开始降雹，三堡乡、向阳镇也出现降雹，最大冰雹直径10 mm。研究表明，VIL先猛增，后相对稳定，当达到峰值时即出现冰雹[6]，本次降雹过程也出现了同样的情况。17：16是这次风暴的最强时段，0.5°～3.4°仰角上的反射率因子中心强度65 dbz，并出现了钩状回波和穹窿(图4，图见第7页)，南丹县有四乡镇降雹，冰雹最大直径20 mm；18：00—19：00回波以东移为主，强回波扫过地区都出现了冰雹。19：30左右回波减弱，VIL液态水含量降至30 kg/m2，降雹停止。

23日21：00至24日00：00仰角为1.5°的河池多普勒雷达基本反射率演变 (图5，图见第7页)。21：00河池西北部开始出现分散的回波，最强回波30 dbz。随后，对流单体不断合并加强形成多单体对流风暴由西北向东南方向移动，22：14—22：32形成一条长约100 km，中心强度55 dbz的强回波带。VIL值由10 kg/m2跃增到40 kg/m2，并在风暴入流处出现弱回波区，表明多单体强风暴已形成并继续发展。22：44 VIL值达65 kg/m2，河池市金城江区有四乡镇降雹。22：50—23：02出现旁瓣回波，旁瓣回波的出现可作为强冰雹预警的辅助指标[7]。23：20宜州市北山乡出现直径60 mm的大冰雹，并伴有8级大风和短时强降水。23：13—23：31出现三体散射。23：31—00：01， 1.5°仰角反射率因子强度65 dbz，VIL值达70 kg/m2，风暴发展到最强盛阶段，强回波扫过区域都出现大冰雹天气。00：31后VIL值突降至35 kg/m2，降雹停止。在风暴演变过程中，弱回波区、旁瓣回波超前大冰雹发生近 20 min，对大冰雹的预警有较强的指示意义。

5 结论

(1) 高原冷槽、低层切变线和地面弱冷锋是这次天气过程的影响系统，上干冷下暖湿、不稳定度的增大为冰雹的产生提供了充足的不稳定能量。

(2) 边界层辐合线是强对流天气重要的触发系统。

(3) 冷云部分的厚度是暖云的2倍左右时有利于冰雹天气的产生。

(4) 适宜降雹的云顶亮温在-52～-62 ℃之间。

(5) 当VIL值≥60 kg/m2时，强回波附近将有冰雹出现。

(6) 弓形回波，钩状回波，弱回波区，旁瓣回波、三体散射是发布冰雹预警的重要指标。弱回波区、旁瓣回波超前大冰雹发生近20 min，对大冰雹的预警有较强的指示意义。

[1] 葛润生，姜海燕.北京地区雹暴气流结构的研究[J].应用气象学报，1998，9(1)：1-7.

[2] 孟妙志，韩洁，王仲文，等.陕西2011年7月连续强对流天气成因及特征分析[J].陕西气象,2013(4):1-6.

蓝色区域为冰雹区域

图3 2013-03-23河池温度压力对数图(a 08时；b 20时。文见第5页2.3)

图4 2013-3-23T17：16(北京时)河池雷达不同仰角(a 0.5°；b 1.5°；c 2.4°；d 3.4)基本反射率因子(文见第6页4.2)

图5 2013-03-23T22：00—24：00不同时刻1.5°仰角反射率因子(a 22：14；b 22：32；c 22：44；d 23：02；e 23：13；f 23：19；g 23：31；h 23：43；i 00：01。文见第6页4.2)

[3] 俞小鼎，姚秀萍，熊延南，等.多普勒天气雷达原理与业务应用[M].北京:气象出版社,2005: 80-100.

[4] 贺春江，党国花.桂西北冰雹分布特征及春季降雹环境场分析[J].气象研究与应用,2012(33):66-67.

[5] 雷雨顺,吴宝俊,吴正华.冰雹概论[M].北京：科学出版社,1978: 40-50.

[6] 王旭仙，武麦凤，谢在发,等.一次冰雹过程的卫星云图和雷达回波特征分析[J].陕西气象,2010(2):18-22.

[7] 廖玉芳,俞小鼎,吴林,等.旁瓣回波的特征分析[J].热带气象学报,2008,24(2):183-188.

贺春江，蒙萌，黄肖寒，等.桂西北一次区域性冰雹天气过程分析[J].陕西气象，2014(3)：4-7.

1006-4354(2014)03-0004-04

2014-03-05

贺春江(1971—)，女，广西河池人，学士，工程师，从事气象服务和短期预报工作。

P458.1

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