魏睿 張琳

摘要? ? 利用MICAPS再生圖像資料、ECMWF_FINE模式與多普勒雷達探測等圖像產(chǎn)品資料，對2016年4月17日三江鎮(zhèn)發(fā)生的1次小范圍強對流過程的天氣環(huán)流背景、各物理量及多普勒雷達回波變化過程進行了短臨預(yù)報思路分析。結(jié)果表明，本次強對流天氣過程環(huán)流背景復(fù)雜;大量的不穩(wěn)定能量集聚與適合的0 ℃層與-20 ℃層為冰雹的生長提供了有利的條件;存在下濕上干的不穩(wěn)定層結(jié)與強烈的風(fēng)速輻合通道加上適宜的風(fēng)切變環(huán)境和地形抬升作用;雷達組合反射率與雷暴中心VIL的回波特征預(yù)示了本次冰雹的出現(xiàn)。

關(guān)鍵詞? ? 強對流天氣;冰雹;物理量;雷達特征;廣東連南;三江鎮(zhèn)

中圖分類號? ? P456.1? ? ? ? 文獻標(biāo)識碼? ? A

文章編號? ?1007-5739（2020）06-0177-04? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識碼（OSID）

Analysis? on? Nowcasting? Thought? of? a? Hailstorm? Process? of? Sanjiang? Town? in? Liannan? County

WEI Rui? ? ZHANG Lin

（Meteorological Bureau of Liannan Yao Autonomous County，Liannan Guangdong 513300）

Abstract? ? Using MICAPS regeneration image data，ECMWF_FINE mode and Doppler radar images production，this paper analyzed the nowcasting thought of small scale process of strong convective weather of Sanjiang Town in Liannan County on April 17，2016，including irculation background，various physical quantities and the Doppler radar echo change process.The results showed that the strong convective weather process had a complex circulation background;a large number of unstable energy accumulating and suitable 0 ℃ and -20 ℃ layer provided favorable conditions for the growth of hail;there were unstable stratification of wet lower layer and dry upper layer，a strong wind speed convergence channel and appropriate wind shear environment with the orographic lifting effect;radar combination alberto and the VIL echo characteristics of thunderstorms center indicated that the hail storms would occur.

Key words? ? strong convective weather;hail;physical quantities;radar characteristic;Liannan Guangdong;Sanjiang Town

由大氣中的對流不穩(wěn)定層結(jié)造成的，并伴有強降雨、大風(fēng)、冰雹、龍卷風(fēng)等的天氣現(xiàn)象被稱為對流性天氣[1]。作為華南汛期中常見的天氣過程，常給經(jīng)過的地區(qū)帶來強降水、雷雨大風(fēng)、冰雹等災(zāi)害性天氣，是預(yù)報員所要關(guān)注的重點對象之一。在預(yù)報過程中，常用MICAPS軟件、ECMWF_FINE模式等圖像產(chǎn)品資料幫助預(yù)報員判斷強對流天氣對局地的影響時間、過程強度等。多普勒天氣雷達能探測到傳統(tǒng)雷達不能探測到的一些大冰雹特征，如弓形回波、后側(cè)入流缺口和有界弱回波區(qū)等[2-3]。Zrnic[4]在1987年提出了三體散射特征（TBSS）的概念，Amburn等[5]觀測到VIL回波特征對判斷強對流天氣過程中是否會出現(xiàn)冰雹有著極大的貢獻。

連南瑤族自治縣（下稱連南縣）位于廣東省西北部清遠市的北部，與連州縣、連山縣等地毗鄰。連南縣境內(nèi)崇山峻嶺，連綿百余里，總面積的87%為山地，地勢北、西、南高，東部低平，山脈多由北向西南走向[6]。三江鎮(zhèn)是連南縣的縣城所在地，是縣的政治、經(jīng)濟、文化中心。其位于縣境的東北部，西南北三面群山環(huán)抱，東面較平坦[7]。

本文利用上述工具與資料，參考相關(guān)學(xué)者的研究[8]，對2016年4月17日三江鎮(zhèn)發(fā)生的1次小范圍強對流過程的天氣環(huán)流背景、各物理量及多普勒雷達回波變化過程進行一次簡單的天氣過程分析，為此后預(yù)報強對流過程時提供一些預(yù)報思路與歷史依據(jù)。

1? ? 過程概況

2016年4月17日，受強對流云團影響，連南縣部分鄉(xiāng)鎮(zhèn)出現(xiàn)了短時強降水、冰雹、雷雨大風(fēng)等強對流天氣，各地普降小到中雨，局部大雨，其中連南觀測站（三江）12：10—13：20出現(xiàn)陣雨;12：36—12：44持續(xù)了8 min的大風(fēng)，最大風(fēng)速28.8 m/s（11級）;12：37—12：45記錄到了8 min的冰雹，最大直徑40 mm。

此次強對流天氣造成連南縣部分房屋受損，無人員傷亡。受災(zāi)情況：三江鎮(zhèn)損壞水泥屋267間，城西第一嶺基水圳崩30 m，太子參損失0.67 hm2。

2? ? 環(huán)流形勢實況分析

廣東的強對流天氣過程常常是在中層500 hPa中高緯兩槽一脊，低緯孟加拉灣有低槽，槽前有小槽東移，低層為偏南氣流的形勢下發(fā)展，在高層冷平流低層暖平流的作用下逐漸形成不穩(wěn)定層結(jié)[9]。由4月17日8：00的MICAPS圖可以看出，此次強對流天氣過程中500 hPa由槽前多波動西南氣流控制，850 hPa存在漸強西南氣流與切變線影響，地面受低壓槽的偏南氣流的共同影響，為廣東省帶來局部的災(zāi)害性天氣。

3? ? 數(shù)值預(yù)報物理量條件分析

3.1? ? 水汽條件

在850 hPa和925 hPa高度層上，廣東省受西南方向的水汽入侵，整體水汽通量輻合增強、移速加快、水汽含量增多，為整個廣東省的強對流天氣提供了有利的水汽條件（圖1）。

由表1看出，清遠市上空為1個下濕上干的層結(jié)，一旦遇上良好的觸發(fā)條件則有利于強對流天氣過程、尤其是冰雹的發(fā)生。

3.2? ? 不穩(wěn)定能量條件

ECMWF_FINE模式的圖像資料顯示，在4月16日0：00至4月17日12：00（世界時）之間，K指數(shù)、CAPE值、SI指數(shù)指明廣東省西部與北部存在充足的不穩(wěn)定能量。

在圖2（a）可見，連南縣觀測站上方蘊含著大量的潛在不穩(wěn)定能量，為強對流天氣過程的發(fā)展提供了有力的能量條件;4月17日12：00（世界時），此時潛在不穩(wěn)定能量已被釋放出來，大氣層結(jié)趨于穩(wěn)定，見圖2（b）。

在廣東，適宜大冰雹生長的物理量平均值是0 ℃層高度4 505 m，-20 ℃層高度7 632 m[8]。在圖2（a）中，0 ℃層在4 500～5 000 m之間，-20 ℃層比400 hPa層的7 553 m略高，接近歷史的平均值，說明此時的天氣條件為冰雹成長提供了有利的環(huán)境。

3.3? ? 抬升系統(tǒng)

由垂直速度填色圖可知，500 hPa、700 hPa與850 hPa高度層平面連成了一條貫穿華南地區(qū)的垂直速度高值帶，即此時華南上空形成一條豎直向上的風(fēng)速輻合帶，并形成一個明顯的斜壓系統(tǒng)，是強對流天氣的一個明顯的特征。

風(fēng)切變圖和渦度圖也存在類似的特征，此時高低層垂直風(fēng)切變在30～50°之間，且存在低層輻合、高層輻散的自下往上的風(fēng)速通道。高空輻散使得低層低壓環(huán)流能夠維持和發(fā)展而不被填塞，是強風(fēng)暴維持和發(fā)展的重要條件[9]。

此外，強天氣過程的發(fā)生發(fā)展不僅與有利的大尺度天氣背景、高溫、高濕和層結(jié)不穩(wěn)定條件等大氣狀況有密切聯(lián)系[10]，往往還受地形條件影響[11-12]。連南的山地環(huán)境為自西北而來的不穩(wěn)定氣團產(chǎn)生了摩擦、抬升作用，使其不穩(wěn)定能量被抬升聚合，同時低層暖濕氣流也被抬升到高空，使其濕層厚度增加，為冰雹的生長提供適宜的環(huán)境。

根據(jù)以上條件可以初步判斷出，在4月17日8：00—14：00（北京時）之間，連南縣較大可能會出現(xiàn)雷暴，短時大風(fēng)和短時強降水等強對流天氣，局地伴有冰雹。

4? ? 多普勒雷達回波分析

4.1? ? 組合反射率

本次分析用的雷達回波圖取自于廣西省梧州市多普勒雷達組合反照率圖，經(jīng)過挑選與裁剪，重點在于突出本雷暴單體的變化過程及在連南縣三江鎮(zhèn)影響與離開時間。

4月17日10：21，見圖3（a），有雷暴單體出現(xiàn)在廣西省梧州市雷達圖像的北部，其中心反照率達50 dBZ以上;其后該單體繼續(xù)往東南偏東方向運動，于10：51，出現(xiàn)鉤狀回波特征，后側(cè)出現(xiàn)了入流缺口的冰雹特征，雷暴中心強度達60 dBZ，見圖3（b）;12：04，2個雷暴單體合成一條回波帶，出現(xiàn)明顯的弓狀回波特征，并且形成了有界弱回波區(qū)，見圖3（c）;12：22，呈現(xiàn)明顯的三體散射特征，見圖3（d）;12：34，雷暴單體影響連南縣三江鎮(zhèn)，實況于12：36（北京時）開始記錄到大風(fēng)，12：37有冰雹降落，隨后雷暴單體繼續(xù)往東南偏東方向移動，見圖3（e）;于12：46，單體中心30 dBZ以上強度區(qū)離開連南縣三江鎮(zhèn)，見圖3（f）。

4.2? ? 垂直累積液態(tài)水含量

垂直積分液態(tài)水含量（VIL）反映了風(fēng)暴單體的綜合強度，對于大冰雹的潛勢具有較好的指示作用[13]，大冰雹往往對應(yīng)高VIL值[14]，VIL躍增的特性可作為判斷降雹的指標(biāo)之一[15]。

根據(jù)梧州的多普勒雷達VIL圖可知，4月17日10：57，雷達中心上方出現(xiàn)雷暴單體，其雷暴中心約為30 kg/m2左右;11：28，雷暴中心VIL第1次突降至最高20 kg/m2左右;而在11：52，雷暴中心VIL第1次躍增至40 kg/m2;12：04，雷暴中心VIL第2次突降到15～20 kg/m2，隨后在12：34雷暴中心VIL第2次躍增至60 kg/m2左右，并為三江鎮(zhèn)帶來冰雹天氣;12：46，VIL高值區(qū)離開三江鎮(zhèn)，同時降雹結(jié)束。