定西市南部冰雹天气成因分析及对策

李彦臻

（定西市气象局，甘肃 定西 743000）

定西市南部的岷县、漳县地区是冰雹灾害的高发地区，由于这些地区地处青藏高原的东部边坡，是甘南高原、黄土高原和陇南山地的过渡地带，海拔2 000～3 300 m，地形复杂。年平均气温6～3℃，年平均降水量450～590 mm，气候属高寒阴湿类型，是一个相对多冰雹天气的地区。

1 冰雹的结构及形成原因

冰雹是强烈发展的积雨云（常称Cb云）降下来的小冰球或冰块。就中小尺度系统来说属于飑线系统的一种严重天气现象[1]。冰雹的直径一般在5～50 mm范围内，大的可到几厘米，特别大的有30 cm以上。气象观测上常把雹粒直径≤10 mm的定为小冰雹；直径大于10 mm的定为大冰雹，出现冰雹天气时常伴有大风、强降雨甚至龙卷风等非常严重的灾害天气现象。

冰雹形成受环境温度、湿度和上升下沉气流的不同影响，形状千差万别，但总体可归纳为圆锥形、圆球形、椭圆形和不规则形4种。其内部结构:完全透明和完全不透明，这2种情况没有层次结构；外层透明，中间不透明结构为2层；多层次结构（透明层和不透明层相间）；不规则形，多为片状、条状，为不透明。

冰雹切片为透明、不透明层相间组成。一般4～5层，最多的有20层以上。有关专家从这一现象推断，冰雹是在强对流云中多次上升、下降运动中增长形成的。当雹云中的上升气流将冰雹托浮上升，当温度降低到0℃以下时，使其表面融化了的水冻结，同时云中水汽会在冰雹上凝华，使雹粒个体增大，由于过程时间极短，其中的空气来不及溢散被冻在里面，故为白色不透明层。当小冰雹运行到下沉气流区，重力作用下，冰雹下降到温度偏高区域时（0℃以上），冰雹表面消融成水，若遇上升气流会重复上述过程，这时冻成的冰层为透明冰层。冰雹的多层次结构说明一颗大冰雹是在雹云中多次上升下降运动过程中增长形成的。

2 冰雹云的形成机制

2.1 上升气流

要有强大的上升气流，雹云中上升气流都是10 m/s以上甚至有的达到30～40 m/s。

2.2 丰富的含水量

在雹云中上部有一个厚度为1.5～2 km的高含水量累积区，含水量达到10～20 g/m3，累积区存在于负温区，温度为-20～-27℃。

2.3 适当数量的雹胚

云中过冷却水滴（就是水在0℃以下，但没有成冰）冻结形成雹胚在丰富含水量累积区迅速长大，如果胚胎数量太多会相互争夺云中水分，都长不大，则形不成大冰雹，因为云中含水量是有限的。

2.4 较低的温度

0℃以下温度环境才会使冰雹形成增长，在500 hPa高度层必须有较强冷空气维持，并有≥20 m/s的急流存在是保证雹云中强对流的动力机制之一。

2.5 低空暖湿气流

700 hPa（约3 000 m）的低空还要有暖湿气流的辐合，为雹云维持提供更多的水汽和能量供应。

3 雹云过境时地面气象要素的变化

3.1 地面气流场的变化

单站观测资料表明:雹云经过测站时，风向风速发生显著改变，之前多吹东南或偏南风，之后转为西北风和偏北风，风速瞬间增大，由＜4 m/s几分钟到十几分钟降雹后风速甚至达到20 m/s以上的大风，狂风大作。这是因为冷空气下沉形成雷暴高压，使气压梯度增大引起阵性大风。

3.2 地面气象要素的变化

温度、湿度、气压的变化。气温急剧下降，相对湿度和气压都猛烈上升，降雨强度突然增大，低空气流辐合也是降雹的原因。另外，冰雹云形成前闪电频数明显增加也是形成较强冰雹的重要因子之一。降雹时往往形成雷暴高压大风，其原因一是高空气流在对流作用下动量下传；二是雹云中中层有干而冷的空气从云后流入，冷空气在重力和雨滴等降水物拖带作用下形成一股强烈的下沉气流，到达地面短时堆积就形成所谓的雷暴高压，使地面水平气压梯度加大，从而引起阵性大风，只有该系统过后才转成当地盛行风向，风速也减小。

3.3 雹云中的气流

雹云中上升气流和下沉气流的存在是形成冰雹的重要因素之一。云中垂直气流的大小与雹云的发展有着密切的关系，强雹云中上升气流垂直速度≥12 m/s，最大达28 m/s；下沉气流多出现在云层中下部，平均下降速度为8.8 m/s。有组织的上升气流从雹云移行方向的前方右侧底部进入云中，通过主体从云顶部移行前方离开雹云。下沉气流从云后部云层中部进入云体，又从云底部离开，这是云中各种水成物有组织的沉降区。从流场配合看，雹云底层水平风场是向云中辐合的，云顶上空气流是辅散的。

3.4 高空急流对雹云的作用

降雹日当天高空急流区厚度6～8 km，均为西北气流，风速为20～40 m/s；急流强弱与成雹大小及雹灾的严重程度有很大关系。急流越强，雹云发展也越强烈，所以高空急流的存在是冰雹云发展能量的重要来源之一，其为对流发展成强雷暴系统并为云柱不断更新提供了有利机制。

3.5 高空冷平流对雹云的作用

雹云形成与500 hPa高空冷温度区或冷中心移向低层暖温区，形成上冷下暖的大气不稳定层结关系极为密切。高低空温度或总能量的差值越大，雹云形成的可能性越大。雹云云顶温度在-43℃左右，云低温度一般为6℃，云顶高8.8 km。

4 冰雹天气的预报及应对措施

4.1 高空天气形势

定西市冰雹天气形势500 hPa高空主要表现为西高东低的形势。新疆西部到青藏高原为暖脊，105°E附近为大槽区，并且温度槽落后于高度槽，冷平流强；在内蒙古黄河河套地区及以北有低涡维持，本地及上游为西北气流，新疆东部有小槽下滑，冷平流强度很大。

4.2 温度垂直变化指标

把岷县站作为指标站，14时气温与兰州500 hPa气温差值＞29℃降雹的可能性达50%，该差值大说明高空温度低而低层大气增温明显，这样会加大大气层结的不稳定性，有利于对流发展。另外，中、高空低温状态有利于云中过冷却水滴的存在和积聚，从而促进雹胚长成大的冰雹。

4.3 高空急流的作用

高空急流轴的存在就像抽气机的原理，为大气垂直上升气流持续创造了条件。因此，当观测资料、反映出有以上现象时，就有冰雹天气发生的可能性。

冰雹天气呈现出跳跃式发生，在实际预报工作中难度很大，尤其是落点和具体发生的时间难以准确预报。因此，必须充分运用气象卫星和高性能测雨雷达等高科技装备，对每次对流天气过程都要认真作实时跟踪监测服务，及时发布重要天气的短时订正预报、预警。在人工防雹工作中还要继续加强对炮点工作人员雹云识别理论知识的培训，以指导防雹作业工作，提高防雹工作效率和效果。