九江市连续两次冰雹天气过程成因分析

周文龙，张晶晶

瑞昌市气象局，江西瑞昌 332200

冰雹是强对流系统发展到强盛阶段的产物，尤其是直径超过2 cm的大冰雹，具有空间尺度小、突发性强、破坏力大、发展演变迅速的特点。每年初夏阶段，九江市常受雷雨大风、冰雹等强对流天气的袭击，给小范围地区的工农业生产带来了严重损失。为了发挥气象防灾减灾的先导作用，以2021年5月15—16日连续两次冰雹天气为例，分析冰雹产生的原因和背景，通过分析不稳定条件、雷达回波图的特征和地形因素，为今后短时临近预报和灾害性天气研究提供参考[1-2]。

1 天气实况

2021年5月15—16日，九江市受高空低槽、低层切变线、较强西南急流和地面冷空气共同影响，出现了2次明显的强雷电、短时强降水、雷暴大风和冰雹等强对流性天气过程，全市普降暴雨，部分大暴雨。瑞昌市南义镇杨锻村18:00左右下了冰雹，最大直径为4～5 cm；横港水库、高泉水库和花园、范镇、边山村等地出现了8级以上雷雨大风，其中横港水库极大风速达24.7 m/s。此次强对流天气过程造成瑞昌市14个乡镇受灾，总受灾人口19 406人，紧急转移安置人口81人，农作物受灾面积9.64 km2，成灾面积4.49 km2，直接经济损失1 671.15万元，其中房屋及居民家庭财产损失378.35万元，农林牧渔业损失840万元，其他损失452.6万元。

2 环流形势分析

随着夏季副热带高压北抬，我国南方暖湿气流强盛，而北方仍有冷空气不断南下，冷暖空气交汇造成大气对流不稳定，形成雷暴大风和冰雹等强对流天气。

由图1、图2可知，500 hPa高度场上呈现“两槽一脊”，江西省西北部处于高空槽前，副高脊线15日08:00到20:00加强西伸后，减弱东退，逐渐维持稳定；925 hPa风场，15日20:00开始，切变线缓慢南压，其南北两侧急流强盛，各层次垂直风切变均较大，西南气流逐渐加强。在此次过程中，瑞昌市一直处于西南急流中，较强的西南风带来充足的水汽，有利于对流系统的发生发展，且对流系统沿低涡切变线生成，移速缓慢，形成“列车效应”。因前期天气晴好，气温持续偏高，高层的辐散、较强的垂直风切变、中高层的冷空气，在上下一致的西南急流下，大气形成上冷下暖态势，该地区上空不稳定能量不断积聚，为产生强对流天气提供了有利的环流条件[3-5]。

图1 2021年5月15日20:00 500 hPa高度场和925 hPa风场叠加图(a)、九江单站剖面图(b)

图2 2021年5月15日17:00(a)、20:00(b) 500 hPa形势分析图

3 不稳定条件分析

3.1 对流有效位能分析

有效位能是一个从自由对流高度到平衡高度测量自由对流层的累积浮力能的垂直积分指数，对流CAPE值越大，对强对流及冰雹天气产生越有利[6-7]。有学者研究指出，冰雹出现前的CAPE最高为2 931 J/kg，最低为12.5 J/kg，CAPE值在此区间有利于冰雹天气的发生发展[8-9]。5月15日17:00，该地区CAPE 值接近2 500 J/kg。南昌站探空数据显示，20:00 CAPE 值为1 830.9 J/kg，符合冰雹出现和发生发展的条件(图3)。

图3 2021年5月15日20:00南昌站探空图

3.2 K指数分析

K指数越大，表示层结不稳定越强[10-11]。由K指数图(图4)可以看出，江西西北部为明显的K指数高值区，其K指数大值区从西南向东北延伸，20:00达到了43.5，随着系统“列车效应”的发展，使得该地区不断生成超级单体，一直在大值区范围内，导致次日再度出现冰雹天气过程，这种K指数大值区的分布特征与雷达回波中出现冰雹特征的地区吻合。

4 雷达回波分析

从雷达回波(图5、图6)可以看出，在本次天气过程中，江西省西北部受西部及南部的两股对流气团共同影响，南部气团自西南向东北移动，由其移动路径可看出该气团本身仅对瑞昌市东南部有显著影响，但由于其在瑞昌市东北部上空与西部的气团相遇，两股气团的辐合使得西部气团的强度核心部分在瑞昌市上空持续停留了较长时间，西部气团本身在运动发展过程中存在着明显的“列车效应”，故而使停留在瑞昌上空的气团核心强度不断提高。6月15日18:31，雷达回波强度达到68.5 dBz，超过60 dBz，出现冰雹。冰雹天气过程生消时间短，两次冰雹天气产生时，雷达回波强度均≥60 dBz，且出现了钩状回波、中气旋等典型冰雹回波特征，是判别有无冰雹天气的重要指标。多时次的三体散射和中气旋的出现标志着超级单体的形成，而在超级单体附近出现了钩状回波，呈现“Λ”型特征，是典型的冰雹回波特征[12-13]。

图5 2021年5月15日18:31雷达图、钩状回波、中气旋

图6 多时次三体散射

5 地形对降雹的影响

瑞昌市地处幕阜九岭低山丘陵区，由西南向东北倾斜，以低山丘陵为主，中部青山主峰海拔921.6 m，为境内最高峰。境内河流多，以青山为分水岭，向东、南、西分别流经德安、阳新市北滨江地区注入长江。地形的影响主要为强迫抬升作用引起垂直速度变化，山坡度越大、地面风速越大，且风向与山体走向愈垂直、地面垂直运动愈强，冰雹发生时低层西南急流维持在16～24 m/s，风向与山势走向较为垂直，有利于垂直上升运动，加强水汽垂直输送，暖湿气流 沿山坡被迫抬升，形成上干冷下暖湿的不稳定层结，使得对流风暴高度组织化发展和传播，较长的持续时间有利于大冰雹的产生，最终发生大冰雹天气[14-15]。

6 结论

(1)在副热带高压和切变线作用下，西南急流提供暖湿气流，中高层冷空气的侵入，使大气形成上冷下暖态势，较强的垂直风切变极易出现冰雹天气。

(2)CAPE的分析是判据出现冰雹天气的有效指标；K指数大值区的范围和移动走向能合理解释再度出现冰雹的原因。

(3)雷达回波图中，两次冰雹天气产生时，雷达回波强度均≥60 dBz，且出现了钩状回波、中气旋等典型冰雹回波特征，是判断有无冰雹天气的重要指标。

(4)地形地貌分析解释了产生大冰雹的原因，但处于山区缺乏精确的气象数据，无法提供数据支撑。