德州市一次冰雹过程诊断分析

刘永生+陈华凯+王宁

摘 要：利用常规观测资料、多普勒雷达和卫星云图资料对2016年6月13日德州市强冰雹天气过程诊断分析，结果表明：在冷涡环流背景下，中高层冷空气入侵，触发不稳定能量释放，低层水汽饱和度较高，中高层干冷空气入侵导致大气不稳定度增加，低层湿、中高层干有利于冰雹生成发展。鲁西北云顶温度TBB在-40℃至-60℃，强对流最剧烈冰雹、大风天气主要发生在雷暴云团前方亮温梯度最大区域内，强对流天气回波是多单体风暴，0℃层和-20℃层高度适宜，风暴强盛阶段单体顶高（TOP）维持在10km以上高度，强中心高度（HT）维持在4-8km高度，低层至4-5km高度有强垂直风切变。降雹区垂直积分液态含水量VIL>50kg/m2，DBZ、VIL等产品与降雹相关性很好，有较好指示作用。

关键词：强对流；冰雹；大风；TBB

德州市位于黄河下游北岸，山东省西北部，是强对流天气高发区，同是也是冰雹多发地，每年冰雹天气给人民财产和生命安全带来严重损失。 13日13时至18日德城区、陵城区和平原县先后出现风雹天气，最大风速22.08米/秒，冰雹最大直径20毫米，大部分乡镇农作物受灾严重，小麦受灾6245公顷，直接经济损失6535万元，受灾人口40946人。

一、天气背景分析

13日08时，欧亚大陆上空是两槽一脊形势，500hPa上为新疆高压脊和东北冷涡，700、850hPa上河套北部有气旋性环流发展。鲁西北500hPa处于高压脊前西北气流控制下，700hPa上山东西部有切变，850hPa有弱切变，850hPa温度脊伸到鲁西北附近，低层有暖平流。地面气压场处于低压前部，西南风较弱，倒槽伸到鲁东南一带，鲁西北水汽输送条件此时还没建立。

随着系统东移，我市13时出现强对流天气，伴有短时强降水、雷电和冰雹。13日20时，河套北部气旋性环流加强，500、700、850hPa上均发展出闭合低涡。500hPa低涡底部有西北风急流，中心最大风速44m/s，我市上空风速为28m/s，700hPa受西北气流控制，有弱冷平流。850hPa低涡伸出暖式切变延伸到鲁西北，我市上空有风速和风向辐合，且有明显暖平流。低涡后部在地面气压场有对应冷高压，地面低压中心东移，我市有冷式切变线。14日08时，低涡中心南压到山西和内蒙交界一带，鲁西北处于低涡底前部，500、700hPa为西北气流，且均有西北风急流，冷平流很强。850hPa冷切在陕西中部，暖切在北京一带，我市850hPa有14m/s西南风输送水汽。地面上呈西高东低形势，内蒙到河套有冷锋。到14日20时，系统基本移出鲁西北，强对流天气过程结束。

二、物理量分析

1.热力条件分析

分析13日08时济南探空资料，0℃层高度位于3891.3m，-20℃层高度位于7094.5m。-20℃高度层不高，说明高空有冷空气进入，形成“干暖盖”，抑制边界层小尺度热力对流发展，使边界层内不稳定能量不致过早零散释放，0℃层和-20℃层高度差较小，过冷水浓度较大，有利于成雹。

2.大气层结稳定度

08时章丘站CAPE=249.9J/kg，K=29℃，SI= 1.71℃；20时CAPE=350.3J/kg，K=38℃，SI=-3.61℃。说明从13日08-20时CAPE值和K指数是增大，SI指数减小。而且K=38℃和SI指数-3以下，达到山东发生强对流天气预报指标；大气层结不稳定，有利于冰雹发生发展。

3.垂直风切变

分析13日08时章丘站探空曲线，700hPa以下是偏南风，700hPa附近是西南风， 400hPa以上是偏西风， 且偏西风风速随高度增加， 即在垂直方向上存在较强风切变， 风向在700hPa以下随高度由偏南风顺转为西南风、暖平流明显，风向在400hPa以上随高度由西北风逆转为偏西风、有弱冷平流，风速随高度增大，垂直风切变较大区有利于造成冰雹。

三、卫星云图分析

13 日14时在鲁西北西部地区上空有对流云团发展，15时对流云团迅速加强发展并由西北向偏东南方向移动，低层入流区一直发展；鲁西北地区都处于TBB<-40℃冷云区中，-60℃的冷中心位于德州西北部，15-16 时对流云团发展最旺盛，云顶亮温<-40℃冷云盖面积达到最大，中心区主要位于德州西部。云团东南部等温线密集，表明位于冷云盖前端温度梯度非常大，云团内部对流活跃。22时-40℃冷云盖基本上移出鲁西北，强度减弱。根据实况可知，德城区、陵城区和平原县降雹在14-16时，说明降雹在对流云团发展最旺盛时刻，位于冷云盖运动方向前端及温度梯度大值区，随着冷云盖移出，冰雹结束。

四、雷达产品分析

13日12时30分河北景县、故城和武城县附近生成零星降水回波，13时30分前后发展成一片较大回波并向东南方移动，武城、德城、陵城区、平原等地先后出现雷阵雨。14：27分回波中心反射率>60dBz，垂直液态积分水含量（VIL）中心达到60kgm-2以上并稳定维持，强回波继续向东南方向移动，德城、陵城区、平原等地先后出现冰雹、大风。强回波中心（>60dBz）维持到16时左右，16时后强回波中心减弱为45dBz，VIL中心35kgm-2，冰雹天气基本结束，强降水持续，与实况冰雹落区一致。

分析反射率因子垂直剖面，14：27 强回波中心回波云顶高度到达15km，强回波云顶高度维持在4-8km，回波中心强度>60dBZ，说明雷暴单体发展旺盛，跟德城区、陵城区降雹时间一致。15：49强回波云顶高再次接近15 km，强回波云顶高度维持在4-7km回波中心强度达55dBZ，跟平原县降雹时间一致。强风暴期间，低层至4-5km 高度存在强垂直风切变，5km为偏西风，风速20m/s左右，300m高度为偏南风，风速10m/s左右，两者垂直风切变>10m/s，有利于冰雹发生发展。

五、结语

1.在冷涡环流背景下，低层水汽饱和度较高，中高层干冷空气入侵导致大气不稳定度逐渐增加，低层湿、中高层干有利于冰雹生成发展。

2.鲁西北强对流发生时云顶温度TBB在-40℃至-60℃，强对流最剧烈冰雹、大风天气主要发生在雷暴云团前方亮温梯度最大区域内。

3.造成强对流天气的回波是多单体风暴，0℃层和-20℃层高度适宜，反射率因子>55dbz，降雹区垂直积分液态含水量VIL>50kgm-2，风暴强盛阶段单体顶高维持在10km以上高度，强中心高度（HT）在4-8km，低层至4-5km高度存在強垂直风切变。DBZ、VIL等产品与降雹相关性很好，对冰雹有较好指示作用。

参考文献：

[1]石磊，宋庆涛，王丽楠.一次冷涡降雹的雷达回波特征分析[J].安徽农业科学，2013，41（2）.

[2]江敦双，高荣珍，彭义峰，等.青岛城区一次冰雹过程分析[J].气象与环境科学.2009.32（增刊）.endprint