牛忠清，王恒宇，張苗苗（黑龍江省人工影響天氣辦公室，黑龍江 哈爾濱150030）

T639模式對哈爾濱2014年8月5日冰雹預(yù)報能力檢驗

牛忠清，王恒宇，張苗苗
（黑龍江省人工影響天氣辦公室，黑龍江 哈爾濱150030）

本文利用T639數(shù)值預(yù)報產(chǎn)品對2014年哈爾濱一次降雹過程從高空形勢及有關(guān)物理量預(yù)報場進(jìn)行分析，結(jié)果表明：通過對2014年8月5日08時-8月7日08時500 hPa預(yù)報場與實況進(jìn)行分析對比，發(fā)現(xiàn)T639 500 hPa高度場、溫度場的預(yù)報可對此次冰雹天氣的主要影響系統(tǒng)有一定的預(yù)報能力。通過對物理量預(yù)報場分析，發(fā)現(xiàn)假相當(dāng)位溫、垂直速度、散度、渦度、K指數(shù)、相對濕度等物理量對這次冰雹預(yù)報都有較好的預(yù)報效果，可見T639各種物理量預(yù)報場對冰雹天氣預(yù)報有一定的指示意義，為此次天氣過程提供了有力的預(yù)報依據(jù)。今后在做防雹指導(dǎo)預(yù)報時，可以充分利用T639數(shù)值預(yù)報產(chǎn)品，提高冰雹天氣的預(yù)報能力。

T639模式；冰雹；物理量場分析

1　引言

冰雹是由強對流天氣引起的一種氣象災(zāi)害，冰雹天氣出現(xiàn)的范圍較小，時間短，突發(fā)性強，但來勢猛、強度大，可給農(nóng)林牧業(yè)、工礦企業(yè)等造成較大危害，造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。提高冰雹天氣及冰雹落區(qū)預(yù)報水平，增強對市（地）防雹作業(yè)指導(dǎo)能力，對于防雹和減輕冰雹造成的經(jīng)濟(jì)損失具有非常重要的現(xiàn)實意義。

關(guān)于冰雹天氣的研究，氣象學(xué)者分別從天氣形勢、物理量場等方面進(jìn)行了分析，并己取得了一些成果［1-3］。研究表明，最有利于冰雹天氣產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)為低層暖濕，中高層有干冷空氣，不穩(wěn)定度較大，風(fēng)垂直切變較大。在冰雹天氣發(fā)生前，對流層低層一般為上升運動，這些研究對冰雹的天氣形勢及物理量特征有了一定的認(rèn)識，指出了有利于冰雹天氣產(chǎn)生的條件。

隨著數(shù)值預(yù)報技術(shù)的快速發(fā)展，T639數(shù)值預(yù)報產(chǎn)品在強降水、冰雹等強對流天氣預(yù)報業(yè)務(wù)中得到越來越廣泛的應(yīng)用。T639資料的時間和空間分辨率高，要素預(yù)報種類豐富、預(yù)報值精確度較大、預(yù)報時效長且運行穩(wěn)定，己經(jīng)成為廣大預(yù)報員在日常天氣預(yù)報中的參考依據(jù)［4-5］。但各種數(shù)值預(yù)報模式均受到模式初始場、邊界條件、物理過程、以及模式本身的設(shè)計等諸多因素的影響，數(shù)值預(yù)報產(chǎn)品都不可避免地存在一定的誤差。因此，在應(yīng)用T639數(shù)值預(yù)報產(chǎn)品預(yù)報冰雹落區(qū)時，應(yīng)對模式產(chǎn)品進(jìn)行解釋應(yīng)用和檢驗。

本文利用MICAPS3.2作為分析工具，選取T639數(shù)值預(yù)報產(chǎn)品對2014年8月5日冰雹天氣過程分別從環(huán)流形勢、影響系統(tǒng)、動力條件、水汽條件等方面進(jìn)行分析，以檢驗T639數(shù)值預(yù)報產(chǎn)品對此次冰雹過程的預(yù)報能力，為提高冰雹天氣過程的預(yù)報水平提供參考。

2　天氣過程分析

2.1天氣實況

2014年8月5日黑龍江省出現(xiàn)冰雹天氣，其中11-14時，黑龍江省哈爾濱降雹，直徑5-10 mm；17-20時，肇源降雹，直徑5-10 mm。

2.2天氣背景分析

2014年8月5日黑龍江省受高空槽影響，隨后兩天高空槽減弱向東移動，溫度場上也是500 hPa冷空氣自西向東逐漸進(jìn)入黑龍江省，即高空處于冷槽控制下，低層黑龍江中東部處于暖脊控制，為上冷下暖的不穩(wěn)定大氣層結(jié)。

5日08時500 hPa高空槽位于黑河、齊齊哈爾一線，槽線西部有冷舌存在，在黑龍江省南部吉林境內(nèi)有西南急流存在。5日08時850 hPa，925 hPa均有暖脊存在，925 hPa暖脊較850 hPa偏東，位于大慶-齊齊哈爾-大興安嶺一線。

造成這次冰雹天氣的主要影響系統(tǒng)有高空槽，高空冷平流，低空暖平流，在不穩(wěn)定層結(jié)中，冷、暖平流交匯聚，在一定的水汽條件和輻合條件下，激發(fā)強烈的上升運動，發(fā)生冰雹等強對流性天氣。

3　T639數(shù)值預(yù)報產(chǎn)品對此次冰雹過程的預(yù)報

T639數(shù)值預(yù)報產(chǎn)品近年在短時強對流天氣預(yù)報業(yè)務(wù)中已被廣泛應(yīng)用，其形勢場和物理量場的預(yù)報豐富，預(yù)報產(chǎn)品時空分辨率高，能清晰地顯示形勢演變規(guī)律，較其它預(yù)報產(chǎn)品有其不可比擬的優(yōu)勢。T639數(shù)值預(yù)報對黑龍江2014年8月5日冰雹天氣過程的預(yù)報，各個要素場的配合較好，本文利用T639數(shù)值預(yù)報產(chǎn)品，分析天氣形勢和要素預(yù)報情況，并將其與實況作對比分析。

3.1T639高空環(huán)流形勢和實況場對比

以T639資料4日20時500 hPa高度場為初始預(yù)報場，其24 h預(yù)報與實況5日20時高度場非常接近。圖1是以T639資料4日20時500 hPa高度場為初始預(yù)報場，實況場與預(yù)報場幾乎重疊，尤其是高空槽所在位置預(yù)報的較為準(zhǔn)確，實況槽更深一些，風(fēng)場切變位置預(yù)報的也較為準(zhǔn)確。T639模式對這次天氣過程預(yù)報的較好。

圖1　T639 500 hPa 24 h預(yù)報場與實況場對比

從實況場上來看，5日08時200 hPa高空急流穿過黑龍江省東南部地區(qū)，高空急流區(qū)的強風(fēng)有利于對流云頂輻散的增強和上升氣流的維持和加強。

3.2熱力條件及不穩(wěn)定條件

強對流天氣，特別是冰雹是在有利于對流發(fā)展的動力和熱力條件下形成的，冰雹天氣從根本上講，是冷暖空氣相互作用的結(jié)果，故而從T639數(shù)值預(yù)報產(chǎn)品入手，首先針對有利于強對流天氣發(fā)生的熱力條件如850 hPa溫度場、假相當(dāng)位溫等預(yù)報資料加以分析。

3.2.1高低空冷暖空氣配置

24 h變溫場中，700 hPa上黑龍江南部處于-3℃以上負(fù)變溫區(qū)，負(fù)變溫中心在哈爾濱，最大值為-5℃。500 hPa黑龍江省中部地區(qū)處于-3℃以上負(fù)變溫區(qū)，負(fù)變溫中心在伊春，最大值也是-5℃。黑龍江省西北部500 hPa有冷槽存在，冷空氣逐漸入西南部地區(qū)，850 hPa上暖脊伸向黑龍江中南部，因此黑龍江南部形成上冷下暖的熱力不穩(wěn)定層結(jié)。

3.2.2假相當(dāng)位溫垂直結(jié)構(gòu)特征預(yù)報

大氣層結(jié)的穩(wěn)定狀況對對流天氣的發(fā)生、發(fā)展起著至關(guān)重要的作用。大氣層結(jié)穩(wěn)定度是由大氣溫度在鉛直方向上的分布狀況所決定。選用假相當(dāng)位溫進(jìn)行判定大氣層結(jié)穩(wěn)定度，假相當(dāng)位溫隨高度減小時，稱為對流性不穩(wěn)定。分析T639預(yù)報哈爾濱地區(qū)假相當(dāng)位溫4日20時-5日17時垂直結(jié)構(gòu)變化特征發(fā)現(xiàn) （圖2），5日08時之前，700 hPa以上假相當(dāng)位溫隨高度的變化遞增，說明700 hPa以上大氣層是穩(wěn)定的，08時850-700 hPa假相當(dāng)位溫存在一個遞減鋒區(qū)，說明700 hPa大氣層極不穩(wěn)定，這段時間內(nèi)對流不穩(wěn)定層的厚度在700 hPa以下，11時之后850-500 hPa假相當(dāng)位溫均隨高度的變化遞減，說明500 hPa大氣層由穩(wěn)定開始轉(zhuǎn)向不穩(wěn)定，500 hPa以下大氣層均是不穩(wěn)定的，大氣層結(jié)狀態(tài)有明顯變化，不穩(wěn)定層結(jié)厚度增加，底層的能量也有所加強，有利于上升運動發(fā)展。

圖2　哈爾濱2014年8月4日20時-8月5日20時假相當(dāng)位溫預(yù)報剖面圖

3.2.3K指數(shù)

K指數(shù)主要用作對流性天氣的一個熱力指標(biāo)，對于大氣穩(wěn)定度有一定指示意義。通常情況下，K值越大，大氣層越不穩(wěn)定，當(dāng)K指數(shù)較大時有發(fā)生對流天氣的可能性，若與輻合區(qū)相配合將會增強雷雨天氣。5日14時-20時發(fā)生冰雹區(qū)域T639 K指數(shù)預(yù)報均大于30，此次冰雹天氣過程K指數(shù)有明顯的指示意義。

3.3動力條件

散度是指流體運動時單位體積的改變率，當(dāng)?shù)蛯由⒍葹樨?fù)時為輻合，高層散度為正時為輻散，有利于天氣系統(tǒng)的發(fā)展增強。從8月5日11-14時散度垂直剖面圖看出（圖略），哈爾濱地區(qū)上空存在有較好配置：500 hPa高空有8×10-6·s-1正值中心，低空850 hPa有-6×10-6·s-1中心，700 hPa以下高度層散度為負(fù)，大氣水平輻合，呈現(xiàn)低層輻合、高層輻散的配置，這種低層輻合、高層輻散的配置有利于加強空氣的抽吸運動，形成哈爾濱地區(qū)氣流的劇烈上升運動。這是最終形成強對流天氣的直接動力因素之一。

上升運動是形成強對流天氣的決定因子之一，從T639資料的垂直速度場分布來看 （圖略），8月5 日11-14時，哈爾濱上空500-925 hPa之間為一較弱的輻合上升區(qū)，14時輻合上升區(qū)的范圍明顯擴大，強度增強。說明午后地面升溫，不穩(wěn)定能量增大，上升

運動明顯加強而且劇烈，大氣將通過上升運動觸發(fā)不穩(wěn)定能量釋放，有利于冰雹、強降水等強對流天氣的形成、發(fā)展。

地面輻合線是強對流天氣的主要觸發(fā)機制之一，T639地面10 m風(fēng)場資料可以看作是地面風(fēng)場情況。分析哈爾濱站點11-14時地面10 m風(fēng)場資料可以發(fā)現(xiàn)，11時地面風(fēng)向為西南風(fēng)，14時地面風(fēng)向轉(zhuǎn)為西北風(fēng)和西南風(fēng)的輻合，這種輻合有利于觸發(fā)強對流天氣。T639對5日14時地面輻合的預(yù)報較為準(zhǔn)確，與實況幾乎一致，只是位置略有偏西。

3.4水汽條件

從T639相對濕度5日08時-20時的時間垂直剖面圖（圖略）可以看出，5日11-14時，相對濕度大于70%的區(qū)域主要集中在600-850 hPa之間，中心值位于700 hPa附近，大小為85%，且相對濕度從中心開始隨高度逐漸遞減，500 hPa以上濕度較小，均在50%以下。中層有濕舌，其上覆蓋干氣層，形成對流性不穩(wěn)定，易產(chǎn)生強烈的對流運動，是冰雹發(fā)生的條件之一。從水汽通量散度分布上來看，哈爾濱地區(qū)存在弱的水汽輻合。

4　結(jié)論

選取2014年8月5日哈爾濱冰雹天氣，對T639模式的預(yù)報效果進(jìn)行檢驗。結(jié)果表明，該模式對此次冰雹天氣有較好的預(yù)報能力，主要表現(xiàn)在：

（1）通過500 hPa預(yù)報場與實況進(jìn)行對比分析，發(fā)現(xiàn)T639模式對此次過程高空環(huán)流形勢變化的預(yù)報比較準(zhǔn)確，500 hPa高度場、溫度場的預(yù)報對造成此次冰雹天氣的主要影響系統(tǒng)有一定的預(yù)報能力，對冰雹天氣的發(fā)生發(fā)展有一定的指導(dǎo)作用。

（2）對T639模式物理量預(yù)報場分析，發(fā)現(xiàn)相對濕度、假相當(dāng)位溫、垂直速度、散度、渦度等物理量對這次冰雹天氣都有較好的預(yù)報效果。可見T639模式對熱力及不穩(wěn)定條件、動力、水汽等物理量的預(yù)報對冰雹天氣的發(fā)生有一定的指示作用。

［1］段榮，李雪，趙玉金，等.一次大冰雹天氣過程的物理量垂直結(jié)構(gòu)分析［J］.安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2015，43（2）:215-220.

［2］黃元森，丁光義，陳小梅.2012年2月23日冰雹過程的中尺度特征分析［J］.海峽科學(xué)，2012，8:9-11.

［3］尹東屏，吳海英，張備，等.一次春季冰雹天氣的中尺度系統(tǒng)分析［J］.安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2009，37（4）:1748-1751.

［4］胡永松，康學(xué)良，李德章，等.T639在畢節(jié)2010年5 月5日強對流天氣中的釋用分析［J］.貴州氣象，2011，35（2）:40-43.

［5］徐玥，孫琪.T639資料在一次單站短時暴雨預(yù)報中的釋用［J］.黑龍江氣象，2013，30（4）:3-6.

Forecasting capability test of model T639 on hail in Harbin on August 5，2014

NIU Zhong-qing，WANG Heng-yu，ZHANG Miao-miao
（Weather Modification Office of Heilongjiang Province，Heilongjiang Harbin 150030）

The upper situation and physical quantity of a hail process happened in Harbin in 2014 was analyzed with T639 model.The results showed that：comparative analysis of the forecasted 500 hPa situation and actuality field，it found that the forecasted 500 hPa situation and the temperatures of T639 has stated forecast ability of influence system for the hail process.Through the analysis of the physical quantity forecast field，it was found that potential pseudo-equivalent temperature，vertical velocity，divergence，vorticity，K index，relative humidity and other physical quantities have good forecast effect on the hail prediction.The forecasted of physical variable field of T639 provide with good indicative significance for the forecast of hail.We can make full use of the T639 numerical forecast products in future hail forecast guidance to improve the forecast ability.

T639 model；hail；physical quantity analysis

牛忠清（1983-），女，遼寧省西豐縣人，南京信息工程大學(xué)，碩士生，工程師.

P456.7

A

1002-252X（2015）04-0005-03

2015-9-1