哈尔滨市区一次罕见的冰雹天气过程分析

欧娜音，王娜，于凯旋

(1.哈尔滨市气象局,黑龙江哈尔滨150028；2.阿城区气象局，黑龙江哈尔滨150300；3.双城区气象局，黑龙江哈尔滨150100)

哈尔滨市区一次罕见的冰雹天气过程分析

欧娜音1，王娜2，于凯旋3

(1.哈尔滨市气象局,黑龙江哈尔滨150028；2.阿城区气象局，黑龙江哈尔滨150300；3.双城区气象局，黑龙江哈尔滨150100)

1 引言

冰雹是重大杀伤性的对流性灾害天气之一。多发生于中小尺度天气系统，空间尺度小，一般水平范围大约在十几公里至二三百公里，有的水平范围只有几十米至十几公里。来势猛、强度大，出现时常伴有大风、强降水、急剧降温等灾害性天气过程。近年来，很多学者对冰雹等强对流天气的机理进行了大量研究。张腾飞[1]等利用雷达回波资料对云南一次强对流冰雹天气过程的环流以及雷达回波特征进行了分析；李萍[2]等对强对流天气过程的雷达回波特征进行了分析，发现冰雹云往往有“V”型缺口、“弓”形回波等特征，并且大风区伴随有中气旋或逆风区弧形结构也容易形成冰雹。李文娟[3]等指出冰雹产生在上冷下暖的不稳定层结中；朱君鉴[4]等利用多普勒雷达资料分析山东一次冰雹风暴的演变过程。张萍萍等［5］利用雷达和闪电等监测资料对鄂北的一次雹暴进行了详细的分析，张晰莹[6]等统计分析了黑龙江省多年降雹时在卫星云图上的特征。2016年6月12日哈尔滨市区出现的冰雹天气给百姓造成十分严重的影响。尤其6月对于哈尔滨地区来说是农作物生长期，冰雹、大风等天气对农作物损害极大，强降水也会延迟农作物的成熟及产量。可见，了解并掌握冰雹的形成机理，以及对冰雹的监测、预测预报方法的研究，对于防雹减灾工作有着十分重要的意义。本文利用中分析、雷达数据及卫星云图等资料，对2016年6月12日午后哈尔滨市区罕见的冰雹天气过程进行分析和探讨，对今后此类天气的监测和预警有进一步的提高。

2 降水特点及天气背景

2.1 降水特点

2016年6月12日14-15时哈尔滨市区出现了历史罕见的冰雹灾害性天气。自西向东移动并持续约1 h，冰雹直径为1-3 cm左右，局地造成内涝，部分城区路边积存的冰雹厚度达10 cm。对流发展剧烈，来势猛，强度大。14-15时仅1 h哈尔滨市区8个站点降雨量超过20 mm,其中最大站点降水量为52.3 mm。给广大市民造成十分严重的人身伤害和经济损失。2.2天气背景及中尺度对流分析

图1 6月12日20时中尺度分析

2016年6月10日20时，500 hPa黑龙江省西北部与鄂霍次克海上空各有一个冷中心，11日08时鄂霍次克海上空冷涡强度减弱，而位于黑龙江省西北部的冷涡中心范围扩大。12日08时影响黑龙江省的冷涡中心强度由560 hPa加强为556 hPa，中心稍有北抬，位于黑龙江省黑河地区，哈尔滨处于涡中心底部。12日20时冷涡中心范围扩大并处于黑龙江省西部，冷涡中心在12日08-20时变化过程中，辐合区正好压在哈尔滨市区上空。湿度场呈现上干下湿的水汽配置，湿轴自日本海与鄂霍次克海延伸至黑龙江省中南部，500 hPa黑龙江省大部分地区处于干区中，而850 hPa以下全省处于湿度大值区中。850 hPa哈尔滨地区有一条切变线，哈尔滨处于辐合区域。地面为低压控制，此合理配置对强对流的产生提供了有利的抬升条件。温度场上，哈尔滨市区850 hPa与500 hPa温差超过28℃（图1），此垂直温度递减率反映了大气的不稳定性，有利于哈尔滨市区产生冰雹、雷暴大风、短时强降水等强对流天气。

3 雷达分析

3.1 强度场回波分析

从反射率强度回波图上得知，此次强冰雹天气是13时30分在哈尔滨西部局地生成的几个小块状回波，向东发展过程中逐渐合并增强，14时05分在哈尔滨市区发展为一个强超级单体。14时18分在其后侧出现“V”型缺口回波，表明有强的下沉气流，并可产生破坏性大风，14时32分哈尔滨主城区上游双城区出现极大风速为12.2m/s的强风。此时，回波强度中心超过了55 dBz，大面积回波强度大于50 dBz,“V”形缺口前部对应的哈尔滨市南岗区出现了冰雹等强对流天气。14时34分回波强度中心发展迅速，回波最强处反射率因子达到67.5 dBz，并且在南侧生成了一条弱辐合带，即阵风锋。这是由超级单体下沉气流向外流出并与低层气流交汇抬升形成，此时市区中部大面积降下冰雹。14时45分再次出现“V”型缺口，比前一次出现的缺口更明显，槽口区强度梯度较大，势力未减。15时11分回波继续东移,强度减弱,反射率强度减弱为50 dBz，雷达回波为块状，强冰雹天气过程逐渐结束。

回波中心核基本上呈纺锤状,超过60 dBz的对流单体的反射率因子垂直伸展到-20℃等温线以上，达到了6-7 km。

3.2 径向速度场回波分析

13时52分雷达径向速度场上出现了零等速度线为“S”型的暖平流，负速度面积大于正速度面积，有风向辐合。这种形势场表明有水汽输送、低层辐合有利于抬升，有利于降水持续。另外，14时24分在哈尔滨主城区位置出现了“逆风区”，表明存在强烈的上升运动,这样极有利于回波的产生发展。14时50分此块状强回波与其西南侧后生成的块状回波合并，使得整片回波的生命史得以延长，并且范围扩大，强度增强，同时哈尔滨市区的东部持续遭受冰雹的侵害。

风暴顶辐散是冰雹云发展的一个重要条件。风暴顶辐散的存在，使得强上升气流得以维持，有利于冰雹的增长；风暴顶辐散存在使云中的凝结潜热及时扩散，使对流机制得以维持，有利于大冰雹的形成。14时45分流场气流方向由低层辐合逐渐变为高层辐散，且高层风暴顶辐散十分明显，可见低层上升气流较强。

4 探空资料分析—T-lnp

4.1 对流有效位能

对流有效位能(CAPE)表示气块上升过程中所有因温度差异形成的正浮力对气块所做的功。CAPE值为正，表示具有对流不稳定。哈尔滨12日08时T-lnp图上CAPE值为576.3 J/Kg（图2a），经调整14时（23.0℃）后CAPE值增加至1613.5 J/Kg(图2b），说明午后哈尔滨已经具备较高的对流不稳定条件。一般来说，对流有效位能越大，CAPE能量释放后形成的上升气流强度就越强，雷暴出现后其内部的上升气流也就越强，因此出现强冰雹的可能性随着对流有效位能的增加而增加。因此，在该次降雹过程中，强CAPE值对冰雹产生贡献很大。

图2 （a)6月12日08时探空图(b)6月12日14时经订正后的T-lnp图

4.2 垂直风切变

T-lnp也可以反映上空各种气象要素垂直分布。08时探空T-lnp图显示中低层700 hPa以下西北偏西风突变到中层500 hPa的西南风，有较强的风向切变。中层500 hPa由14 m/s变为400 hPa的18 m/s是一较强风速切变，高层400 hPa的18m/s到300 hPa的20 m/s有一强风速切变。这种垂直风切变环境有利于强对流天气的产生和发展。另外，在500 hPa存在一个干层，配合风向随着高度的增加呈逆时针旋转，增强了中层该地区上空强烈的冷空气入侵，使得暖湿气流更强烈地上升，从而加强对流。

4.3 0℃和-20℃层高度

据黑龙江省气象台统计2001-2008年968个冰雹日个例的0℃高度(ZH)表明，黑龙江省雹日0℃层高度较低。0℃高度(ZH)雹日平均值仅为2815m，较我国其它地区低很多。尤其在春秋两季，大多数冰雹日0℃层高度都不超过3000 m，4月份雹日0℃层高度平均值甚至只有1427m。此次0℃层高度为2800 m,-20℃层高度为6000 m，差值为3200 m，满足黑龙江省冰雹的降雹条件，从而产生强冰雹。

5 结论

(1)此次强冰雹天气是在东北冷涡、切变线、地面辐合等天气系统的共同作用下发生的；上干下湿，低空辐合是冰雹发生的必要条件。中层干冷空气侵入造成强烈位势不稳定,对系统增强和维持具有十分重要的作用。

(2)高CAPE值及较强的垂直风切变有利于强冰雹天气的发生，对冰雹天气有一定的指示作用。有助于预报员与天气形势结合，预报强对流天气的发生。

(3)回波顶高、“逆风区”、“V”型缺口及0℃层与-20℃层之间的厚度是预警对流性天气发生的关键因子。

(4)风暴顶辐散是冰雹云发展的一个重要条件。它的存在，系统得以维持发展。同时有利于预报员对强对流天气的决策预报。

[1]张腾飞,段旭,鲁亚斌,等．云南一次强对流冰雹过程的环流及雷达回波特征分析[J]．高原气象，2006,25(3): 531-538．

[2]李萍．2008年7～8月广州白云机场强对流天气的多普勒特征[J]．广东气象，2009，31(2):26-29．

[3]李文娟,郑国光,朱君鉴,等.一次中尺度冰雹天气过程的诊断分析[J].气象科技，2006,34（3）:291-295．

[4]朱君鉴,刁秀广,黄秀韶,等.一次冰雹风暴的CINRAI)/SA产品分析．应用气象学报,2004,15(5):579-589．

[5]张萍萍,龙利民,张宁,等.2009年6月6日鄂北冰雹天气过程分析［J］.气象与环境学报,2012，28(2):10-15．[6]张晰莹,方丽娟,景学义,等.黑龙江省产生冰雹的卫星云图特征.南京气象学院学报,2004,27(l):106-112．

1002－252X(2017)01－0020－03

2017－1－1

欧娜音(1984-),女，新疆维吾尔自治区博乐市人，南京信息工程大学，本科生，工程师.