“2019.3.20”冰雹天气过程特征简要分析

梅婷 张晶晶 潘爱军

摘要：利用常规气象探测资料和多普勒天气雷达产品以及江西省“天衍”服务平台的资料，对2019年3月20日在江西九江发生的一次强冰雹天气过程从天气形势、雷达回波演变特征等几个方面进行了综合分析。结果表明：这次过程的环流背景条件满足强对流的条件。“上干、下湿”的不稳定层结和高温高湿（t-td≤4℃），△T850-500≥26℃，触发热力不稳定增长机制。高层引导的干冷侵入与低层的暖湿下垫面形成南北风的强垂直切变，触发动力不稳定增长机制。从T-logP图可看出，越靠近南昌，0℃和-20℃高度层越适宜降雹。垂直风速的突增，表明过程中垂直上升速度非常大，凝结核的碰并作用效率非常高，雹胚来不及下落就已经被上升气流带入高层，这有利于大冰雹的出现。

关键词：冰雹;垂直风切变;高温高湿;垂直液态水含量

中图分类号：P445 文献标识码：A 文章编号：1674-9944（2019）22-0038-03

1 引言

江西省的春季是强对流天气多发的时期，低层西南暖湿气流越来越强，但是冷空气的强度也没有减弱。春季水汽条件越发成熟，地面也开始渐渐回暖，大气层结不稳定能量不断积聚，有利于形成系统性的强对流天气[1]。

对于冰雹这种强对流天气，国内的学者专家都做了很多总结和分析[2～4]。做了个例和形势分析口俞晓鼎等[5]对冰雹的回波中出现三体散射回波的现象有了很好的诠释。许爱华等[6]通过对11次区域性暖区强对流天气过程的物理量分析，总结出了江西区域性暖区强对流天气预报着眼点。郑凯等[7]对降雹前后的垂直累计液态水（VIL）含量的值做了对比研究后发现，在降雹前后的VIL值有明显的跳跃。

针对2019年3月20日这次过程，利用常规分析资料、探空曲线、多普勒雷达回波图进行了简要的分析，总结出此次过程的一些显著特点。

2 天气实况

3月20日08时至21日08时，九江全市出现了大到暴雨、局部大暴雨，伴有强雷电、短时强降水、雷雨大风、局地冰雹等强对流天气。德安出现直径6mm冰雹，修水、庐山景区、共青、都昌、廬山市出现7～8级大风。大风9站次出现在20日，4站次出现在21日。

3 环流背景

200hPa实况图上可以看出，高空存在西南急流核，风速达到50～60m/s。风速带呈弱辐散。图2为20日20时中尺度分析图。

500hPa高空槽前倾，九江市处在槽前西南气流中，槽后引导冷平流侵入全市。在850hPa上湖南、湖北、江西、浙江一线露点温度差T-T_d≤4℃，达到2℃，市处在水汽饱和区中，700hPa、850hPa上切变线位于长江一带附近，尤其850hPa切变线沿着我市北部，并穿过湖北。九江市位于切变南侧的西南急流出口区。700hPa急流从850hPa切变线上穿过，故垂直风切变较大;△T850～500为26～28℃，因此低层具有高温高湿的特性。此外槽前有明显的暖平流，925hPa有辐合线存在，地面图上沿浙赣铁路线也有辐合线穿过，这种边界层的抬升作用以及高低空急流的耦合使得层结不稳定增加，触发不稳定能量释放机制，有利于强对流天气的出现。

4 层结分析

图3是3月20日20时探空曲线图。分析可知，湿度场均为明显的“上干、下湿”喇叭口形状的层结特征，表征为不稳定特性，故而可伴有强雷电、短时强降水，局地雷雨大风的对流天气。

适宜降雹的0℃层高度在600hPa左右，-20℃层高度也在400hPa附近。从探空曲线上可看到，南昌站0℃层高度位于600hPa，武汉站接近600hPa，而-20℃高度南昌站接近400hPa。由表1也可知，越接近南昌，不稳定能量越高，越有利于出现冰雹。

对流有效位能CAPE是强对流天气的重要参数，表征了不稳定层结的潜势强弱[8]。从表1可以看出，越靠近南昌，有越大的K指数以及合适的CAPE值，表明位能的积聚越来越有利，而沙氏指数SI越靠近南昌表现为代数值越来越小，越容易发生强对流。从风的垂直切变来看，20时武汉站、安庆站和南昌站在对流层中下层的风速的强垂直切变。尤其是安庆站，从850hPa的12m/s到500hPa的22m/s。风随高度顺转，低层的暖平流非常明显[9]。垂直风速的突增，表明过程中垂直上升速度非常大，凝结核的碰并作用效率非常高，雹胚来不及下落就已经被上升气流带入高层，就有利于大冰雹的出现。故九江南部（德安、共青城等地）在20日23时至21日。时之间出现了降雹的强对流天气。

5 雷达回波分析

图4的组图显示为“天衍”综合气象观测平台和雷达PUP软件20日雷达回波顶高（ET）、VIL和组合反射率因子（CR）与垂直廓线图。23：50时德安、共青城等地的ET高度维持在12～13km，而VIL达到42kg/m²。从CR与垂直廓线上看，强反射率因子核在23：30到23：50分20min之内从9km下降到7km，强度还有所增强，达到68.3dBZ。强的对流回波主要出现在中高空，零度层亮带不明显，但出现了一对正负速度中心，并有速度模糊。故降雹条件达到，大冰雹的发生概率大大增加。此时段在德安县、共青城境内出现局地冰雹和雷雨大风天气。

6 结论

（1）有利的环流背景是这次强对流天气过程的必要条件。过程有高空低槽、低层以及边界层的切变线、低空急流、地面辐合线等影响系统。此次过程发生在低层切变线右侧，低空西南急流出口区的左侧。高低空急流的耦合使得层结不稳定增加，触发不稳定能量释放机制，满足了强对流天气触发的动力条件。

（2）强对流天气区域满足“上干、下湿”的位势不稳定层结条件，并且处在水汽饱和区中（t-t_d≤4℃），△T850-500≥26℃，触发热力不稳定增长机制。高层引导的干冷侵入与低层的暖湿下垫面形成南北风的强垂直切变，满足了对流天气的热力条件。

（3）0℃、-20℃高度层适宜。从T-logP图可看出，越靠近南昌，降雹条件越适宜。垂直风速的突增，表明过程中垂直上升速度非常大，凝结核的碰并作用效率非常高，雹胚来不及下落就已经被上升气流带入高层，就有利于大冰雹的出现。

（4）ET高度维持在12～13km，而VIL达到42kg/m²。从CR与垂直廓线上看，强反射率因子核在23：30～23：50，20min之内从9km下降到7km，强度还有所增强，达到68.3dBZ。强的对流回波主要出现在中高空，零度层亮带不明显，但出现了一对正负速度中心，并有速度模糊。

参考文献：

[1]中央气象局气象台天气气候分析情报组.我国冰雹的地理与时间分布[J].气象科技，1976，4（7）：11～12.

[2]黄美元，王昂生.降雹的统计特征[J].气象，1976，2（3）：27～28.

[3]许爱华.春季冰雹冷区预报及分析[J].江西气象科技，1999，22（1）：14～16.

[4]郭艳，应冬梅，刘冬梅.江西412降雹过程的多普勒雷达资料分析[J].气象，2005，31（11）：47～51.

[5]俞小鼎，姚秀萍，熊庭南.多普勒雷达天气原理与业务应用[M].北京：气象出版社，2006：92.

[6]许爱华，张瑛，刘献耀.江西暖区强对流天气的热力和动力条件论断分析[J].气象，2001，27（5）：30～34.

[7]郑凯，张微.黑龙江省一次降雹过程的多尺度分析[J].黑龙江气象，2016，33（1）：25～27.

[8]胡明宝，高太长，汤达章.多普勒天气雷达资料分析与应用[M].北京：解放军出版社，2000：62～140.

[9]柳守煌，马中元，陈鲍发，等.“2013.3.19”飑线天气过程分析[J].气象水文海洋仪器，2014（6）：29～32.

收稿日期：2019-09-29

基金项目：中国气象局预报员专项项目（编号：CMAYBY2015-039）;江西省预报员专项项目（编号：赣气科验字2018-079）

作者简介：梅婷（1988-），女，工程师，主要从事天气预报工作。