宋 磊，李曉坤

(1.錫林浩特民航機(jī)場(chǎng)；2.錫林郭勒盟氣象局，內(nèi)蒙古 錫林浩特 026000)

近年來(lái)，隨著科技的進(jìn)步，對(duì)于災(zāi)害性天氣的預(yù)報(bào)越來(lái)越準(zhǔn)確。俞小鼎等[1]、朱乾根等[2]、陳渭民等[3]專家學(xué)者對(duì)于災(zāi)害性天氣的技術(shù)方法進(jìn)行了總結(jié)，艾瑞瑞[4]對(duì)河南省安陽(yáng)市一次強(qiáng)對(duì)流天氣的多普勒雷達(dá)資料進(jìn)行分析，陳健武[5]對(duì)2013年7月6日安徽省一次大范圍暴雨過(guò)程進(jìn)行分析，孫良鑫等[6]對(duì)2012年9月淮北地區(qū)一次強(qiáng)對(duì)流天氣過(guò)程進(jìn)行分析，研究總結(jié)出強(qiáng)對(duì)流天氣的成因機(jī)制。由于造成強(qiáng)對(duì)流天氣的中小尺度系統(tǒng)，發(fā)生發(fā)展快，對(duì)其預(yù)報(bào)仍存在很大難度。筆者通過(guò)分析2020年錫林浩特機(jī)場(chǎng)首場(chǎng)災(zāi)害性天氣，總結(jié)預(yù)報(bào)經(jīng)驗(yàn)，凝練預(yù)報(bào)指標(biāo)，為今后的預(yù)報(bào)事業(yè)做出貢獻(xiàn)。

1 天氣實(shí)況

2020年7月9日12時(shí)44分-50分錫林浩特機(jī)場(chǎng)出現(xiàn)冰雹天氣，最大冰雹直徑為5mm，最大風(fēng)速為陣風(fēng)16m/s，短時(shí)強(qiáng)降水出現(xiàn)在兩個(gè)時(shí)段，兩段均為半個(gè)小時(shí)10mm以上降水，第一段出現(xiàn)在12時(shí)50分-13時(shí)20分，為13.5mm，另一個(gè)集中在14時(shí)48分-15時(shí)20分，為10.6mm。此次過(guò)程降水集中，雨強(qiáng)大，伴有冰雹，風(fēng)速較大，是錫林浩特機(jī)場(chǎng)2020年首場(chǎng)災(zāi)害性天氣。

2 環(huán)流背景

500hPa中高緯為兩槽一脊，我國(guó)東北地區(qū)處于高壓脊影響，貝加爾湖和鄂霍次克海上空分別有一高空冷渦，錫林浩特處于貝加爾湖冷渦底部高空槽前影響，槽前有正渦度平流，使得地面減壓，地面氣旋發(fā)展加強(qiáng)，同時(shí)高空槽東移，但由于我國(guó)東北地區(qū)高壓脊的阻擋，高空槽移速減慢，冷空氣在錫林郭勒盟西部地區(qū)停滯，不斷滲透到高空槽前，有利于形成高層干冷，低層暖濕的不穩(wěn)定層結(jié)。700hPa上低渦與溫度脊疊加，等高線與等溫線反位相疊加，有利于大氣斜壓性加大，產(chǎn)生不穩(wěn)定層結(jié)。850hPa溫度脊控制錫林浩特上空，錫林浩特受偏南氣流影響，渤海黃海水汽源源不斷將向北輸送至錫林浩特上空，為強(qiáng)對(duì)流天氣的產(chǎn)生提供水汽條件。地面處于氣旋前部，受高空引導(dǎo)氣流影響，氣旋將加深發(fā)展，移速減慢，錫林浩特上空存在地面輻合線，易觸發(fā)對(duì)流系統(tǒng)，產(chǎn)生短時(shí)強(qiáng)降水、冰雹天氣。

3 探空?qǐng)D分析

從錫林浩特(54102)探空?qǐng)D(圖1)中可知，此次強(qiáng)對(duì)流天氣以短時(shí)強(qiáng)降水、冰雹天氣為主。中層有干侵入，“喇叭口”型，上干冷下暖濕，垂直風(fēng)切變較大，K指數(shù)達(dá)到36℃，SI指數(shù)達(dá)到-1.21，CAPE值為461.8J/kg，0℃和-20℃層分別位于4.2km和7.4km處，高度適宜冰雹天的產(chǎn)生，同時(shí)暖云層達(dá)到3km左右，有利于短時(shí)強(qiáng)降水的發(fā)生。

圖1 2020年7月9日20時(shí)錫林浩特(54102)探空?qǐng)D

4 物理量場(chǎng)分析

4.1 水汽條件

從9日08時(shí)850hPa水汽通量散度上看，錫林浩特處于負(fù)值區(qū)控制，為輻合上升運(yùn)動(dòng)，對(duì)應(yīng)的比濕場(chǎng)為9g/kg以上，說(shuō)明錫林浩特上空水汽條件充足，有利于強(qiáng)對(duì)流天氣的發(fā)生。到20時(shí)錫林浩特比濕達(dá)到12g/kg，水汽通量散度為正值區(qū)，為下沉運(yùn)動(dòng)，說(shuō)明強(qiáng)對(duì)流天氣已經(jīng)結(jié)束。

4.2 垂直運(yùn)動(dòng)條件

從9日08時(shí)垂直速度剖面分析可知，錫林浩特機(jī)場(chǎng)(116.1°E，44°N)上空在近地層為負(fù)值，上升運(yùn)動(dòng)，到700hPa附近轉(zhuǎn)為正值區(qū)，下沉運(yùn)動(dòng)，再往上600hPa以上又轉(zhuǎn)為負(fù)值區(qū)，上升運(yùn)動(dòng)，且在400hPa又一大值中心，為12.5hPa/s。整層來(lái)看，負(fù)值大于正值，主要以上升氣流為主，有利于短時(shí)強(qiáng)降水的發(fā)生，同時(shí)700hPa附近的正值區(qū)，下沉運(yùn)動(dòng)也進(jìn)一步說(shuō)明了中層有干侵入，有利于冰雹等強(qiáng)對(duì)流天氣的產(chǎn)生。

4.3 不穩(wěn)定能量

從假相當(dāng)位溫剖面分析可知，9日08時(shí)和20時(shí)錫林浩特機(jī)場(chǎng)上空有一大值中心，為60K，能量舌從08時(shí)到20時(shí)有明顯的面積增大及向上突起的趨勢(shì)。整層來(lái)看，08時(shí)能量集中于低層，中層較弱，說(shuō)明強(qiáng)對(duì)流發(fā)生前期，能量存在儲(chǔ)備的過(guò)程。到20時(shí)整層能量均勻分布，說(shuō)明強(qiáng)對(duì)流天氣發(fā)生，08時(shí)集中于低層的能量有一個(gè)釋放的過(guò)程。

5 衛(wèi)星云圖分析

從紅外云圖上看，9日11時(shí)，高空槽帶狀云系左側(cè)邊界整齊，右側(cè)邊界多對(duì)流云團(tuán)，到12時(shí)錫林浩特機(jī)場(chǎng)東南部有對(duì)流云團(tuán)生成，定義為云團(tuán)1，到13時(shí)(圖2a)云團(tuán)1迅速北移，云頂亮溫達(dá)到-60.8℃，錫林浩特機(jī)場(chǎng)處于云核下方的最強(qiáng)上升區(qū)，對(duì)應(yīng)于冰雹天氣的發(fā)生，降雹結(jié)束后亮溫梯度最強(qiáng)區(qū)仍然控制錫林浩特機(jī)場(chǎng)，第一段短時(shí)強(qiáng)降水天氣發(fā)生。14時(shí)(圖2a)云團(tuán)1在錫林浩特地面輻合線的觸發(fā)作用下，激發(fā)生成云團(tuán)2，由于云團(tuán)2位置偏東，錫林浩特機(jī)場(chǎng)降水有一間歇期。15時(shí)，云團(tuán)1、2、3合并加強(qiáng)，云頂亮溫達(dá)到-65.2℃，并向北移動(dòng)，亮溫梯度最強(qiáng)區(qū)控制錫林浩特機(jī)場(chǎng)，第二段短時(shí)強(qiáng)降水天氣發(fā)生。到16時(shí)云區(qū)基本移出，降水趨于結(jié)束。

圖2 2020年7月9日13時(shí)和15時(shí)紅外衛(wèi)星云圖

6 雷達(dá)產(chǎn)品分析

6.1 基本反射率因子

9日12時(shí)41分強(qiáng)回波區(qū)位于錫林浩特西部，中心強(qiáng)度達(dá)到55dBz 以上，在3.4°仰角(圖3)上存在明顯的三體散射，將有冰雹天氣產(chǎn)生。12時(shí)47分影響機(jī)場(chǎng)，最強(qiáng)中心強(qiáng)度達(dá)到60dBz 以上，仍有三體散射，機(jī)場(chǎng)有冰雹天氣產(chǎn)生，最大直徑為5mm。到12時(shí)53分，最強(qiáng)回波強(qiáng)度減弱，達(dá)到55dBz 以上，冰雹天氣結(jié)束，第一個(gè)短時(shí)降水天氣開(kāi)始。12時(shí)59分至13時(shí)21分回波面積加大，強(qiáng)度減弱，降水持續(xù)。到13時(shí)27分回波移出機(jī)場(chǎng)，降水結(jié)束。14時(shí)41分，錫林浩特東南方向有弱回波生成并北移，到14時(shí)47分-15時(shí)21分回波影響機(jī)場(chǎng)，第二段降水開(kāi)始，最強(qiáng)反射率因子在45dBz以上，強(qiáng)度比第一段短時(shí)強(qiáng)降水弱，故而降水量級(jí)也比第一段小。

圖3 2020年7月9日12時(shí)47分3.4°仰角上的基本反射率因子

綜上所述，具有三體散射特征的強(qiáng)對(duì)流單體影響機(jī)場(chǎng)，有冰雹天氣產(chǎn)生。強(qiáng)的基本反射率因子分兩段影響，中間有間歇期，造成兩段短時(shí)強(qiáng)降水的出現(xiàn)。

6.2 基本徑向速度

9日13時(shí)47分機(jī)場(chǎng)上空低層基本徑向速度圖顯示為西南風(fēng)，呈“S”形，有暖平流且一直持續(xù)至13時(shí)10分，但無(wú)大風(fēng)速區(qū)影響。到13時(shí)16分，機(jī)場(chǎng)上空出現(xiàn)逆風(fēng)區(qū)，風(fēng)場(chǎng)輻合，有利于回波單體的維持和短時(shí)強(qiáng)降水的發(fā)生。到14時(shí)01分風(fēng)向轉(zhuǎn)為西北風(fēng)，降水結(jié)束。14時(shí)47分基本徑向速度圖顯示為偏南風(fēng)，存在弱的風(fēng)向輻合，有利于強(qiáng)對(duì)流天氣的再一次發(fā)生。14時(shí)53分至15時(shí)21分，弱的風(fēng)向輻合一直存在，有利于上升運(yùn)動(dòng)的維持，短時(shí)強(qiáng)降水天氣的發(fā)生。15時(shí)27分，弱的風(fēng)向輻合消失，降水結(jié)束。

6.3 垂直積分液態(tài)水含量(VIL)

9日12時(shí)36分機(jī)場(chǎng)南部有一33kg/m2的VIL大值區(qū)，到12時(shí)41分有一躍增的趨勢(shì)，配合基本反射率因子產(chǎn)品，機(jī)場(chǎng)南部的回波區(qū)有冰雹天氣產(chǎn)生，到12時(shí)47分該回波影響機(jī)場(chǎng)，冰雹天氣產(chǎn)生。之后VIL值基本在10 kg/m2以下，冰雹天氣結(jié)束。

6.4 一小時(shí)降水量(OHP)

從一小時(shí)降水量產(chǎn)品分析，第一個(gè)短時(shí)強(qiáng)降水OHP產(chǎn)品達(dá)18mm，與實(shí)況對(duì)比偏大，說(shuō)明前期產(chǎn)生的冰雹天氣，對(duì)降水有一定的影響，致使OHP產(chǎn)品偏大。第一個(gè)短時(shí)強(qiáng)降水OHP產(chǎn)品達(dá)9mm，與實(shí)況相差不大，說(shuō)明OHP產(chǎn)品在無(wú)冰雹影響時(shí)，降水量值可信度高。

7 結(jié)論

①高層我國(guó)東北地區(qū)高壓脊的阻擋，貝加爾湖高空槽移速減慢，冷空氣在錫林郭勒盟西部地區(qū)停滯。②低層等高線與等溫線反位相疊加，有利于大氣斜壓性加大，產(chǎn)生不穩(wěn)定層結(jié)。同時(shí)偏南氣流將渤海黃海水汽源源不斷將向北輸送至錫林浩特上空，為強(qiáng)對(duì)流天氣的產(chǎn)生提供水汽條件。③地面處于氣旋前部，氣旋加深發(fā)展，移速減慢，錫林浩特上空存在地面輻合線，易觸發(fā)對(duì)流系統(tǒng)，產(chǎn)生短時(shí)強(qiáng)降水、冰雹天氣。④探空?qǐng)D上中層有干侵入，上干冷下暖濕，0℃和-20℃層高度適宜，同時(shí)暖云層厚，有利于冰雹、短時(shí)強(qiáng)降水的發(fā)生。⑤水汽充足，上升運(yùn)動(dòng)強(qiáng)，存在不穩(wěn)定能量的釋放，有利于強(qiáng)對(duì)流天氣的發(fā)生。⑥衛(wèi)星云圖中亮溫梯度最強(qiáng)區(qū)與強(qiáng)對(duì)流天氣的發(fā)生區(qū)有很好的對(duì)應(yīng)關(guān)系。⑦雷達(dá)資料分析具有三體散射特征的強(qiáng)對(duì)流單體影響機(jī)場(chǎng)，有冰雹天氣產(chǎn)生。強(qiáng)的基本反射率因子分兩段影響，中間有間歇期，造成兩段短時(shí)強(qiáng)降水的出現(xiàn)。VIL值有一躍增，是冰雹天氣的指標(biāo)。OHP產(chǎn)品在無(wú)冰雹影響時(shí)，降水量值可信度高。