桃仙机场一次冰雹天气过程诊断分析

张 玉，王程昱

（辽宁省民航东北地区空中交通管理局气象中心，辽宁 沈阳 110069）

冰雹是一种强对流天气现象，在发生时，往往伴随着强烈的下沉气流，甚至风切变等危险天气，而冰雹对飞机机体、发动机等也有很强的危险性，对飞机的飞行安全有着强烈的影响，桃仙机场累年平均冰雹日数为1.1天。2021年5月28日桃仙机场17∶28~18∶33出现了雷暴天气，短时伴有中到大雨的强降水天气，并在17∶51~17∶57出现了小冰雹。虽然时间较短，但对飞行安全影响较大。文章将利用NCEP再分析资料和欧洲中心的1小时数据，对2021年5月28日的天气进行诊断分析，试图找出冰雹出现的成因。

1 地面数据分析

从2021年5月28日午后的地面数据（表1）可以看出，从6∶00~9∶00，气压保持在较稳定的范围内，气温又较少提升，风向稳定在东北风30~40°，风速为3 m/s，表明午后这一阶段低层变化较少，能量处于不断累积的状态，但一直的高温加上之前的降雨带来的地面水汽，使得低层并不稳定。但到了10时，此时强对流天气正在影响本场或影响刚刚结束，而此时，风向迅速转变，风速增大到6 m/s。气压从993.9 hPa升至995.7 hPa，温度从18.2 ℃突降至14.5 ℃，落差达3.7 ℃，说明此时地面有强烈的降温，应为冷空气的侵入，同时地面气压的升高，说明一是冷空气入侵，再有就是可能伴有强烈的下沉气流，说明此次过程，很有可能是上层冷空气入侵，造成气层的不稳定状态，使得午后升温累积的能量爆发，才造成此次强对流天气过程的原因。

表1 地面数据

2 形势场分析

图1表明，06时850 hPa高度上，低涡中心此时位于朝鲜半岛北部附近，辽宁大部位于气旋西侧，偏北气流控制，东北大部为弱冷平流，等温线密集带在辽宁西部以及渤海地区，其中辽西地区偏北风较大，说明此时低层有冷空气入侵，且变压将会较大，有利于不稳定能量发展。此时桃仙机场位于低涡后部弱辐合区，风向虽已转向偏北，但风速较小，明显小于辽西以及华北地区偏北气流，并且等温线并不密集，温度梯度较小，有利于能量累积。

图1 06时850hPa风、温度

而06时的500 hPa（图2）高度场显示，辽宁大部处于西北气流控制之下，西北部有较强冷空气入侵，辽宁西部以及华北北部温度梯度较大，风速更是已达20~30 m/s，该区域此时应伴有明显的大风降温天气。桃仙机场位于高空槽后部，冷槽前沿等温线、等压线密集带，预计后续将有明显降温，此时500 hPa高度上本场风速并不大，为10 m/s左右，急流轴位于辽西至辽南区域。

图2 06时500hPa风、温度

到了12时，850 hPa（图3），低压中心已移至朝鲜半岛东部日本海区域，冷空气已完全入侵东北，等温线密集带集中在华北地区。本场上空偏北气流控制，风速已增至10 m/s以上，偏南区域已达18 m/s以上。表明此时，系统已经东移，能量完成释放，辽宁地区偏北气流稳定。

图3 12时850hPa风、温度

而在500 hPa（图4），随着系统东移，低压中心在日本海上空，辽宁区域以西北气流为主，等温线、等压线密集带向东移动，位于辽西以及辽南区域。本场已处于冷空气控制之下，层结上的扰动较小，系统影响减弱。此时的形势场表明，冷涡系统已经东移，本场已摆脱该系统的影响，不稳定能量已经耗散，后续天气将以偏北风降温为主。

图4 12时500hPa风、温度

结合CAPE和水气图（图略），在06时，本场西侧有较明显的CAPE大值集中区，虽然最大值仅为200，但由于午后升温能量累积，且随着系统东移仍有可能在本场上空爆发，并且到12时，辽宁区域内CAPE值减小至接近于0，说明在此期间，是有一定的能量释放的。此外，整个东北区域在28日一天，从00时到06时到12时，均是水汽充沛，水汽通量以及水汽通量散度在整个东北较为均匀，没有明显的输送带，不容易出现长时间或较大降水量的暴雨天气，但27日夜间以及28日午前，本场均出现小雨天气，地面水汽充沛，高层也含有较多水汽，加上午后升温，使得整层空气呈现出高温高湿的状态，能量得到了大量的累积，说明仍有短时局地强降水的可能，为28日傍晚的冰雹以及短时强降水提供了能量以及水汽的储备。

以上形势场分析说明，从6∶00~12∶00，整个形势场最大的变化就是冷涡系统东移，偏北风增强，说明此次过程，是由于500 hPa冷涡所引起的槽后降水过程，系统有明显的东移，强对流过程与CAPE值能量场对应较好，低层水汽充沛，但没有明显的输送带，强降水表现为短时局地性为主。

3 EC一小时数据引入

由于使用NCEP数据只有6小时整点数据，而本次过程主要发生在17∶00~18∶00，关键时间节点上的数据缺失使得对当时发生情况只能进行推论，并未有直观体验，因此引入欧洲中心的1小时数据，利用该数据再对28日天气进行分析。

取9∶00~10∶00（UTC）数据，对北纬41°，东经110°~130°进行剖面，得到图5；取北纬41°，东经123°该点位置（桃仙机场位置），对5∶00~12∶00进行时间剖面，得到图6。从图5看出，低层温度在E124-128件有明显波动，0 ℃线在该区域有一明显的下沉，可能表明该区域气层对流活动较强，水汽在该区域上下波动，不断融化凝结形成冰雹等较大冰晶或冰粒，西侧随偏北气流的冷空气下沉，温度降低，东侧随偏南气流暖空气上升，温度升高，且该区域整层湿度较大，说明该位置的温度波动，与强对流系统中水汽垂直运动有关，甚至与冰雹的触发有关，该温度波动明显时，可以作为冰雹天气判断标准之一。大湿区在东经124°以东，在中低层有明显的风向波动，600 hPa以下有明显的南北风切变，说明此时该区域有一气旋性结构存在，很可能伴有较强的上升运动，可判断为强对流天气的触发机制。结合图6，看出整个0 ℃层高度较低，均在700 hPa以下，低层（900 hPa以下）明显增温，在10时出现雷雨后，迅速释放，温度明显降低。而在10时之前，本场上空处于上干下湿的结构，非常有利于能量的累积，但从时间剖面上看不到明显的辅合线，而在空间剖面上则很明显。到了10时（图略），湿区增强，水汽含量增大，风向辐合区域东移，且风速有所增大，证明此时系统东移，强度增强，中低层（600 hPa以下）辅合线可以认为是此次强对流天气过程的触发机制之一。

图5 09时风、温、湿度剖面

图6 05-12时风、温、湿度剖面

4 结论

（1）本次雷雨过程，主要是因500 hPa冷涡引起。

（2）低层水汽充沛，水汽来源为本地，无明显输送，能量较强，与CAPE对应较好。

（3）中低层（600 hPa以下）辅合线触发机制；低层温度突然降低波动可为冰雹发生的判断标准。

（4）EC的1小时间隔数据有效填补NCEP数据之间的空档。