何東坡，周永水，周文鈺，王玥彤，萬 超

(1.貴州省氣象臺, 貴州 貴陽 550002；2.貴州省氣候中心，貴州 貴陽 550002)

0 引言

貴州省作為全國唯一沒有平原的省份，其復雜的喀斯特地貌讓天氣系統(tǒng)在此處千變?nèi)f化，災害性天氣的影響比較嚴重，而對冰雹的識別和預警難度較大，前人也對此做了大量的研究并取得了一些較好的識別方法和指標[1-4]。隨著天氣雷達技術(shù)的不斷更新與升級，雙偏振雷達的偏振參量也很好地運用到冰雹的識別中，使得觀測資料產(chǎn)品更加多元化、精細化。

Seliga等[5]在1976年就提出了雙偏振雷達并利用差分反射率(ZDR)分析了降水粒子的大小分布。Hall等[6]發(fā)現(xiàn)強風暴在融化層之上有正值的ZDR柱。Kumjian 等[7]通過進一步研究發(fā)現(xiàn)，ZDR柱與強風暴中的強上升氣流密切相關(guān)。Sachidananda 等[8]研發(fā)了差分相移率(KDP)產(chǎn)品，KDP能夠較好地反映液態(tài)水含量，兩者呈正比，在干的冰雹區(qū)KDP一般在0 °/km左右，一般降落到融化層后冰雹表面會有水膜，KDP值增加，最大5 °/km以上。Loney等[9]在強風暴中觀測到了KDP柱。Balakrishnan等[10]研究出了區(qū)分混合降水和均一降水的共偏相關(guān)系數(shù)產(chǎn)品CC，在對冰雹的研究中發(fā)現(xiàn)，冰雹尺寸越大，相關(guān)系數(shù)越小，CC也能很好的區(qū)分氣象回波和非氣象回波。Dawson 等[11]利用超級單體的雙偏振特征，繪制了概念模型圖。Mahale等[12]分析了一次下?lián)舯┝鞯碾p偏振特征，并給出了降水粒子的垂直分布和演變概念模型。隨著國內(nèi)雙偏振雷達逐漸進入業(yè)務化運行，多位專家對其產(chǎn)品進行了研究分析。劉紅亞等[13]利用WSR-88D雙偏振雷達分析了一次大冰雹過程，并繪制出了本次風暴的概念模型。崔夢雪等[14]利用廈門S波段雙偏振雷達分析了一次超級單體風暴偏振特征，研究表明，冰雹的水平反射率因子大、差分反射率因子和差分相移率數(shù)值都接近0、共偏相關(guān)系數(shù)在0.85～0.9。鐘晨等[15]選取了2011年7月26日北京強冰雹個例，通過雙偏振產(chǎn)品(差分反射率因子、差分相移率、共偏相關(guān)系數(shù))能夠直接有效的在降雹前對雹區(qū)進行判別。江慧遠等[16]通過對一次冬季冰雹個例進行偏振參量分析，研究表明，冰雹區(qū)ZDR和KDP數(shù)值都小，冰水混合區(qū)的相關(guān)系數(shù)較低，并發(fā)現(xiàn)了ZDR弧、ZDR柱、KDP柱超級單體特征。此外，雙偏振雷達在強降水、降雪、粒子相態(tài)識別的研究中也得到了較好的應用[17-19]。

貴州省目前業(yè)務運行的有4部C波段雙偏振雷達，分別在遵義、務川、榕江、習水，僅在2021年初才投入業(yè)務應用，因此研究樣本和經(jīng)驗均不足。2021年3月30日的冰雹過程正好被務川雷達監(jiān)測到，本文將對此次冰雹天氣進行分析并研究其雙偏振產(chǎn)品特征。

1 天氣實況與環(huán)境條件分析

1.1 天氣實況

2021年3月30日午后至傍晚，貴州東北部出現(xiàn)強對流天氣，其中石阡、思南、印江、碧江、江口、沿河、德江、道真、務川等9縣區(qū)境內(nèi)出現(xiàn)冰雹，最大冰雹直徑為江口民和的40 mm；沿河、務川等11縣區(qū)境內(nèi)出現(xiàn)大風。當日下午冰雹具體信息表明冰雹出現(xiàn)時段在13時50分—17時28分，其中直徑30 mm以上的冰雹分別出現(xiàn)在銅仁市江口縣閔孝羅江(15時10—20分)、銅仁市江口縣民和(15時28—31分)、遵義市道真縣舊城(16時02—11分)、遵義市務川縣泥高(16時18—41分)和遵義市務川縣大坪街道三坑、干禾、龍?zhí)?、黃洋(16時55分—17時20分)。

1.2 環(huán)境條件分析

1.2.1 天氣形勢配置 貴州東北部強對流發(fā)生前的3月30日08時，200 hPa貴州位于高空槽前西南急流軸上(圖1a)，風速達48～62 m·s-1，槽前正渦度平流強，同時當對流產(chǎn)生時，高空急流的“通風作用”有利于對流云的發(fā)展和維持。3月30日08—20時500 hPa四川南部到云南東北部有高空槽影響貴州，槽后有溫度槽配合，冷平流明顯(圖1b)，有利于高空槽東移加強，使得槽前正渦度平流增強，對貴州上空大尺度上升運動的加強有利。700 hPa貴州位于偏西急流左側(cè)氣旋性切變中，受西西南風影響，風速達12～14 m·s-1(圖1c)，云南中東部南北向切變線未來減弱消失。850 hPa切變線從四川東部經(jīng)重慶南部向東橫跨至浙江南部，切變線左端有冷舌配合，且切變線附近溫度線密集(圖1d)，斜壓性強，使得切變線維持和加強。貴州位于850 hPa切變線南側(cè)，貴州東部受西南急流左側(cè)氣旋性切變影響，貴陽和懷化偏南風風速差達8 m·s-1?？梢?，貴州處于低層氣旋性切變和高層強正渦度平流區(qū)域內(nèi)，即低層輻合配合高層輻散，對此次強對流天氣發(fā)生發(fā)展非常有利。

圖1 2021年3月30日08時200 hPa(a)、500 hPa(b)、700 hPa(c)、850 hPa(d)風場(風桿,單位：m·s-1；箭頭線為急流；雙實線為切變線；單實線為槽線)，850 hPa溫度場(d，三角線為溫度槽，單位：℃)

1.2.2 大氣溫濕狀況及不穩(wěn)定性分析 由于懷化站08時正在下雨，因此選取強對流發(fā)生區(qū)上游的貴陽站和貴州北面的沙坪壩站探空資料。圖2為利用強對流臨近發(fā)生前13時貴陽和沙坪壩地面氣溫和露點溫度訂正的08時貴陽和沙坪壩T-lnp圖。訂正后貴陽CAPE從318.9 J·kg-1增至458.5 J·kg-1，沙坪壩CAPE從245.7 J·kg-1增至1337 J·kg-1，表明貴州東北部有不穩(wěn)定能量累積，為強對流發(fā)生提供了能量條件。貴陽和沙坪壩溫濕曲線總體均呈“上干下濕”分布，貴陽700～400 hPa有強干空氣侵入，700～400 hPa最大溫度露點差達41.4 ℃。貴陽700 hPa與500 hPa溫度差為17 ℃，850 hPa與500 hPa溫度差為25 ℃，BLI=-2.1 ℃，但沙坪壩700 hPa與500 hPa溫度差達20 ℃，850 hPa與500 hPa溫度差為29 ℃，SI=-5.36 ℃，BLI=-6.5 ℃，懷化700 hPa與500 hPa溫度差達20 ℃，850 hPa與500 hPa溫度差為30 ℃，SI=-7.74 ℃，BLI=-8.4 ℃(圖略)，說明貴州東北部低層層結(jié)不穩(wěn)定明顯，存在非常有利于對流產(chǎn)生的熱力條件。

圖2 2021年3月30日13時訂正后的貴陽站(a)和沙坪壩站(b)T-lnp圖

同時，貴陽風速隨高度明顯增加，700 hPa以下風向隨高度順轉(zhuǎn)，0～6 km垂直風切變達43.6 m·s-1，沙坪壩0～6 km垂直風切變?yōu)?3.1 m·s-1，懷化0～6 km垂直風切變?yōu)?0.3 m·s-1，表明貴州東北部有中等到強的垂直風切變，為對流云團移到貴州東北部后發(fā)展形成深厚濕對流以及長時間維持提供了有利條件。

此次過程0 ℃濕球溫度高度為3147～3874 km，-20 ℃濕球溫度高度為6362～7585 km，處于出現(xiàn)冰雹的有利高度。

1.2.3地面觸發(fā)機制初探 此次貴州東北部強對流過程主要由2個中-β尺度對流云團造成，成熟時期水平尺度約為110 km(圖略)，分別影響銅仁市南部和遵義市東北部。影響銅仁市南部的對流風暴于13時左右在余慶縣北部生成，影響遵義市東北部的對流風暴于14時左右在重慶市南川區(qū)生成。30日白天地面西南熱低壓強烈發(fā)展，影響貴州中西部，低壓中心位于六盤水市水城—六枝特區(qū)一帶。13時熱低壓中心最低值為993 hPa，14時降至992 hPa(圖略)。準靜止鋒位于湖南西部—銅仁市東部—重慶東南部(圖3b)，影響遵義市東北部的對流風暴于14時在準靜止鋒較暖濕一側(cè)生成，其生成主要原因初步分析是由于午后熱低壓強烈加熱作用，加強了地面風場擾動以及靜止鋒兩側(cè)的水平溫度梯度，促進了靜止鋒鋒生，觸發(fā)了對流生成，之后對流云沿準靜止鋒移進遵義市北部，但為何會在重慶市南川區(qū)生成，將在以后的工作中做進一步詳細研究。影響銅仁市南部的對流風暴初生地離準靜止鋒較遠，初生地周圍氣溫在26～28 ℃，溫度梯度不明顯。但分析地面露點溫度發(fā)現(xiàn)，受熱低壓影響，地面有干舌逐漸自西向東發(fā)展延伸，同時在遵義、銅仁、黔南州和黔東南州4個地州市交界附近一直有地面輻合線存在，但地面輻合線形態(tài)多變。12時地面輻合線呈西南—東北向，位于余慶與湄潭交界—德江與印江交界一帶，地面干舌舌尖東伸至開陽(圖略)。13時地面輻合線轉(zhuǎn)為北西北—南東南向，位于桐梓與綏陽交界—余慶與甕安交界—黃平與施秉交界—凱里與臺江交界。地面干舌繼續(xù)東伸，在余慶與甕安交界與地面輻合線相交，有利于激發(fā)出強烈的上升氣流，在兩條邊界層輻合線相交點的暖濕一側(cè)觸發(fā)對流產(chǎn)生(圖3a)，在高空風引導下逐漸向準靜止鋒靠近，此時準靜止鋒鋒生作用有利于對流風暴在離開干舌與地面輻合線的交點后繼續(xù)發(fā)展維持。

圖3 2021年3月30日13時(a)和14時(b)國家站地面要素場疊加可見光圖(風桿,單位：m·s-1；紅色數(shù)字為地面氣溫，綠色數(shù)字為地面露點溫度；黃色鋸齒線為干舌；黑色虛線為地面輻合線；紫線為靜止鋒；紅圈指示此次過程兩個對流云團初生地)

2 雷達資料與回波演變

2.1 雷達資料說明

本文使用的雷達資料是務川C波段新一代天氣雷達CINRAD/CAD，在2021年1月1日投入業(yè)務化應用。工作波長5.31 cm，工作頻率5650 MHz，天線直徑4.5 m，天線增益43.85 dB，水平波速寬度0.945 °，垂直波速寬度0.973 °。此外務川雷達數(shù)據(jù)未進行人工質(zhì)控，但每周進行維護定標。

2.2 雷達回波演變分析

本次強天氣過程有2個風暴單體影響遵義市北部、有1個風暴單體影響銅仁市南部，通過務川C波段雷達都能監(jiān)測到3個強風暴的發(fā)展過程。因銅仁市南部的回波離務川雷達較遠，低層偏振參量數(shù)據(jù)缺失，本文主要對遵義市的回波進行詳細分析。

重慶的強回波在14時15分以多單體線狀風暴形勢從道真縣西北部進入貴州，強中心水平反射率因子(ZH)已達60 dBz，但60 dBz強中心發(fā)展高度只到4 km，水平反射率因子剖面中有一定的向前側(cè)傾斜，但沒有強回波懸垂和有界弱回波區(qū)，強回波區(qū)前側(cè)有明顯的速度徑向輻合，回波正在快速發(fā)展將影響遵義市道真縣。14時59分圖4a中A處強回波南部出現(xiàn)了明顯的V型缺口，中心ZH達66.5 dBz，50 dBz以上強中心發(fā)展旺盛已達9 km左右，遠超-20 ℃高度層(圖4g)，Witt等[20]研究發(fā)現(xiàn)，在-20 ℃高度上有超過45 dBz的反射率因子核是判斷出現(xiàn)大冰雹的主要依據(jù)。從0.5 °仰角速度圖中(圖4d)發(fā)現(xiàn)A處回波V型缺口對應著明顯的速度對，有強烈的上升氣流。從A處水平反射率因子剖面圖(圖4g)可以看到明顯強回波懸垂和有界弱回波區(qū)特征，可見回波已經(jīng)發(fā)展到旺盛時期，懸垂的60 dBz以上強回波質(zhì)心已經(jīng)在濕球0 ℃層以下，距離地面只有1.5 km左右，冰雹已經(jīng)在較低的高度。在正安縣北部(圖4a中B處)此時也有一個回波單體生成發(fā)展，強中心ZH在60 dBz左右，0.5 °仰角速度圖上(圖4d)B處還沒有速度輻合形成，強回波中心發(fā)展高度剛到4 km。

強回波A維持發(fā)展并快速東移，在16時進入務川縣且形成距離很近的2個強回波中心，最大ZH值達到68 dBz(圖4b)。由于回波離雷達較近，最高仰角只探測到6 km以下的回波特征，60 dBz以上的強回波發(fā)展高度應該遠超過6 km，從0.5 °仰角速度圖中(圖4e)A處有氣旋性渦旋并維持到最高仰角6 km左右。水平反射率因子剖面圖中保持有明顯的強回波懸垂和有界弱回波區(qū)特征，且懸垂強中心質(zhì)心較低(圖略)?；夭˙在16時已經(jīng)發(fā)展得很成熟，強回波范圍和中心強度都有明顯的加大加強，最大ZH值達到67.5 dBz(圖4b)，50 dBz強回波已經(jīng)發(fā)展到9 km以上，超過了-20 ℃高度(圖4h)。強中心南側(cè)的V型缺口附近在低層的速度圖中(圖4e)也出現(xiàn)了氣旋性速度對并伸展到5 km左右，水平反射率因子剖面圖中(圖4h)也出現(xiàn)了符合大冰雹的強回波懸垂和有界弱回波區(qū)特征。16時55分強回波A在東移過程中范圍有所減弱，最大ZH值為65 dBz(圖4c)，且60 dBz強回波頂高度在7.5 km，維持在-20℃高度以上。在速度圖中0.5 °、1.4 °、2.4 °、3.4 °仰角均有明顯的氣旋性渦旋，證明有較強的上升氣流。水平反射率因子剖面圖中有界弱回波區(qū)特征消失(圖略)。而強回波B依舊發(fā)展迅速，60 dBz以上強中心范圍擴大，最大ZH值達到70 dBz(圖4c)。60 dBz以上強中心發(fā)展高度超過了9 km(圖4i)，遠超-20 ℃高度，高層有大量的冰晶聚集，且在強回波的南側(cè)出現(xiàn)了三體散射長釘特征并維持到4.3 °仰角，在0.5 °～6.0 °仰角均有氣旋性渦旋存在，水平反射率因子剖面(圖4i)有明顯的有界弱回波區(qū)和回波懸垂特征。因此以上條件符合大冰雹的產(chǎn)生，濕球0 ℃層高度(3.3 km)以下的融化層未能全部融化冰雹，導致16時55分之后務川縣東部出現(xiàn)30 mm大冰雹。隨后A、B 2個超級單體逐漸減弱東移，17時17分強回波A移出貴州省，強回波B在18時后也逐漸移出貴州界內(nèi)。

圖4 2021年3月30日14時59分、16時、16時55分遵義北部回波水平反射率因子(a、b、c)、徑向速度(d、e、f)、水平反射率因子垂直剖面圖(g、h、i)(紅點及WCGZ標注為務川雷達位置)

3 雙偏振參量特征分析

差分反射率因子ZDR是水平極化和垂直極化回波的反射率因子之比的對數(shù)。曹俊武等[21]研究發(fā)現(xiàn)，因冰雹的尺寸較大，形狀多變，在下落過程中有上下翻滾出現(xiàn)，ZH大值區(qū)對應ZDR值趨于0或小于0，則有冰雹產(chǎn)生。共偏相關(guān)系數(shù)(CC)是測量一個取樣體積內(nèi)的水平極化波和垂直極化波脈沖的相似度。一般的氣象回波CC值都在0.95以上，大冰雹和冰雹、水滴混合區(qū)CC值小于0.9，小冰雹的CC值在0.9～0.95[7]。差分相移率KDP主要體現(xiàn)相位的變化，KDP也可以來表征含水量，在冰雹區(qū)KDP值將很小并在0左右[20]。

3.1 直徑20 mm冰雹偏振參量特征分析

銅仁南部的強回波離務川雷達較遠(150～200 km)，最低仰角也探測不到融化層以下的偏振信息，因此本文選取遵義的強回波進行雙偏振參量分析。圖5分析15時16分強回波A 0.5 °、9.9 °仰角的偏振參量(0.5 °仰角強回波中心高度在2 km左右，濕球0 ℃層高度以下；9.9 °仰角強回波中心高度在7.5 km左右，濕球-20 ℃層高度之上)，此時為洛龍地區(qū)直徑20 mm冰雹出現(xiàn)前4 min。0.5 °仰角中強回波出現(xiàn)了明顯的鉤狀形態(tài)(圖5a)，在橢圓外北側(cè)出現(xiàn)了衰減現(xiàn)象(圖5b)，因此橢圓外北側(cè)的ZDR值不可用。橢圓內(nèi)的強回波ZH值大多在60 dBz以上，橢圓內(nèi)北側(cè)的強回波區(qū)對應的ZDR值在-1.5～0 dB(圖5b)，對應融化程度很小的干冰雹。橢圓內(nèi)其他區(qū)域?qū)腪DR值在1～4 dB，對應表面被融化的帶水膜的冰雹。此外，鉤狀回波的有界弱回波區(qū)有ZDR大值區(qū)，說明有一定的上升氣流帶動濕冰雹和水滴。0.5 °仰角的相關(guān)系數(shù)CC圖中(圖5c)，鉤狀回波對應著一片CC低值區(qū)，說明相關(guān)性較差。橢圓內(nèi)ZH值60 dBz以上區(qū)域的CC值在0.84～0.93，說明有冰雹存在，而橢圓內(nèi)北部有一小塊CC值在0.95以上，對應ZH值為54 dBz，為雨滴或融化的小冰雹，但是ZDR值為-0.8dB左右，說明此處的ZDR受到了衰減影響。因CC值小于0.9時KDP產(chǎn)品將不計算，在0.5 °仰角KDP圖中(圖5d)出現(xiàn)多處KDP空洞，橢圓內(nèi)KDP幾乎都是缺值，但在橢圓的北部KDP值在0～3 °/km，說明橢圓內(nèi)有一定的大雨滴。而在橢圓外側(cè)東北部和西南部出現(xiàn)2個KDP大值區(qū)數(shù)值在3-6 °/km，ZDR值為2～3dB，CC值在0.95～0.97，ZH值為50～60 dBz，此處應為強降水區(qū)域。

9.9 °仰角中(圖5e)ZDR出現(xiàn)了明顯的三體散射長釘特征(TBSS)，且強回波圓圈內(nèi)的ZDR值均在0 dB以下，說明-20℃層以上有大量冰晶存在。強回波圓圈內(nèi)CC值在0.82～0.9(圖g)，對應ZDR值在0dB以下，符合大冰雹的特征，且CC圖中出現(xiàn)了明顯的非均勻波束充塞。對應KDP值均在0 °/km左右，CC小于0.9處出現(xiàn)了KDP空洞(圖5h)。

剖面圖中(圖略)4 km以上的強中心(ZH>55 dBz)對應ZDR< 0 dB，說明中高層有大量的冰雹堆積。在濕球0℃層高度(3.3 km)以下的懸垂強中心對應的ZDR值在1～3 dB，對應融化的冰雹。且在濕球0℃層以上穹隆區(qū)出現(xiàn)了1.5 dB的ZDR柱，最高伸展到了4.5km左右，對應著較強的上升運動?；夭仿√嶤C值在0.68～0.85，表明有強的上升氣流帶來的非氣象回波。穹隆上方到6 km高度的強回波區(qū)(ZH值60 dBz以上)CC值在0.82～0.91，ZDR值在-2～0.25 dB，表明有大量冰雹且混有少量帶水膜的冰雹。在6 km以上的強回波區(qū)CC值達到0.99，ZDR值小于0，可見此處均為冰晶層。此外，KDP剖面圖中出現(xiàn)了KDP柱，與ZDR柱位置接近。

15時27分為直徑20 mm大冰雹降落時間。0.5 °仰角中(圖5a1)強回波維持鉤狀形態(tài)，強回波高度1.96 km在濕球0 ℃層以下，白色圓圈內(nèi)60 dBz強中心對應的ZDR值在3.5 dB以上，最大值達到6.19 dB(圖5b1。CC值在0.82～0.91，且在白色圓圈外西北部出現(xiàn)了非均勻波束充塞(圖5c1)。KDP值缺測(圖5d1)，對應直徑20 mm冰雹降雹處，因ZDR值較大，說明為帶水膜的冰雹。而白色圓圈東北部出現(xiàn)了5 °/km以上的 KDP大值區(qū)，CC值在0.9～0.95，ZDR值在3 dB左右，對應強降水區(qū)域。藍色橢圓內(nèi)強回波在50 dBz以上，少數(shù)區(qū)域超過60 dBz(圖5a1)，ZDR值都在5 dB之上(圖5b1)，CC值在0.91～0.96(圖6c1)。強回波60 dBz以上區(qū)域KDP值在-2～1.5 °/km，其余地區(qū)KDP值在2.5～6 °/km(圖5d1)，說明此處對應融化的小冰雹和大雨滴。6.0 °仰角中強回波高度在4.5 km濕球0 ℃層之上，白色圓圈內(nèi)北部強回波對應ZDR值在-1～0 dB(圖5f1)，CC值在0.82～0.92(圖5g1)，KDP值在-2～0 °/km(圖5h1)，為冰雹區(qū)。而在白色圓圈內(nèi)南部有ZDR值達到6 dB的大值中心，說明有大雨滴和融化的冰雹被上升氣流帶入濕球0 ℃層之上，即有ZDR柱存在(圖5f1)。此外，CC圖中(圖5g1)白色圓圈外西北部依舊有明顯的非均勻波束充塞現(xiàn)象。因此白色圓圈內(nèi)有干冰雹和濕冰雹。強回波藍色圓圈內(nèi)ZDR值均小于0 dB(圖5d1)，KDP值在-0.5～1 °/km(圖5h1)，但CC值較高0.97～0.99(圖5g1)，說明此處冰雹、冰晶的相關(guān)系數(shù)很高，應為大小均勻的小冰雹。

圖5 2021年3月30日15時16分(a～h)、15時27分(a1～h1)遵義北部回波偏振參量(水平反射率因子ZH、差分反射率因子ZDR、共偏相關(guān)系數(shù)CC、差分相移率KDP)和強回波區(qū)剖面圖

3.2 直徑30 mm冰雹偏振參量特征分析

15時55分強回波B發(fā)展旺盛，7 min后將在舊城出現(xiàn)30 mm的冰雹，此時回波的偏振特征如圖6。0.5 °仰角中(濕球0 ℃層以下)ZH值大于60 dBz的區(qū)域分別在2個圓圈內(nèi)(圖6a)，且60 dBz以上的區(qū)域很小，最大ZH值為62 dBz，說明此時強回波中心還未降落至地面。白色圓圈內(nèi)60 dBz以上強回波區(qū)對應的ZDR值在3.3～4.5 dB(圖6b)，可能為大雨滴或者融化程度較大的冰雹，且強回波遠離雷達一側(cè)出現(xiàn)了衰減。CC值在0.87～0.93(圖6c)，證明有小冰雹存在。而KDP值在2.2～6 °/km(圖6d)，說明含水量很大，所以白色圓圈內(nèi)多為強降水并伴有融化程度較大的小冰雹。藍色圓圈內(nèi)ZH值在50～60 dBz(圖6a)，ZDR值在2.2～4.1 dB(圖6b)，CC值在0.89～0.94(圖6c)，KDP值在4.7～7.7 °/km(圖6d)，此處以強降水為主并有少量融化的小冰雹。6.0 °仰角中(濕球0 ℃層以上，-20 ℃濕球溫度層以下)60 dBz以上強回波區(qū)域明顯增大(圖6e)，橢圓內(nèi)強回波對應的ZDR值在-1.5～0 dB(圖6f)，對應大量冰雹，橢圓西側(cè)還出現(xiàn)了三體散射長釘，且在橢圓南側(cè)外弱回波區(qū)出現(xiàn)ZDR柱，證明有強的上升氣流維持。KDP值也對應著冰雹的特征為-0.5～0 °/km(圖6h)。但CC值大多在0.97～0.99(圖6g)，與S波段的冰雹指標不同，也可理解為相關(guān)系數(shù)較高的冰雹區(qū)，此處需要更多的個例來證實。

16時06分 為舊城出現(xiàn)30 mm冰雹的時刻，0.5 °仰角中(濕球0 ℃層以下)60 dBz以上強回波區(qū)域增大(圖6a1)，強回波中心已降至較低高度，最大ZH值為64 dBz。白色圓圈內(nèi)ZDR值在-2～1.75 dB(圖6b1)，可見此處的大冰雹融化程度較小，水膜對ZDR值的影響不大。CC值在0.85～0.92(圖6c1)，符合出現(xiàn)大冰雹特征。而KDP在3～4.25 °/km(圖6d)，說明白色圓圈對應30 mm大冰雹且伴有明顯強降水。藍色橢圓區(qū)域ZDR值在4～7 dB(圖6a1)，對應大雨滴和融化程度較大的冰雹。CC值在0.91～0.98(圖6c1)，應為雨滴和融化的小冰雹。對應的KDP值在2～3.7 °/km(圖6d1)，含水量較高，因此藍色橢圓區(qū)域主要是強降水并伴有融化的小冰雹。9.9 °仰角中(濕球0 ℃層以上，-20 ℃濕球溫度層以下)強回波ZH值大于60 dBz的范圍明顯減少(圖6e1)，圓圈內(nèi)ZDR值均在0 dB以下(圖6f1)，KDP值在-0.8 ～0.25 °/km(圖6h1)，符合冰雹特征，但CC值均在0.99左右(圖6g1)，與20 mm冰雹的CC特征差異較大，需更多個例驗證。此外在水平反射率因子圖中三體散射長釘特征不明顯，但ZDR和CC圖中在圓圈強回波西側(cè)均有明顯的三體散射長釘特征。

圖6 2021年3月30日15時55分(a～h)、16時06分(a1～h1)遵義北部回波偏振參量(水平反射率因子ZH、差分反射率因子ZDR、共偏相關(guān)系數(shù)CC、差分相移率KDP)

4 總結(jié)與討論

①貴州處于低層氣旋性切變和高層強正渦度平流區(qū)域內(nèi)，即低層輻合配合高層輻散。且貴州東北部低層層結(jié)不穩(wěn)定明顯，存在非常有利于對流產(chǎn)生的熱力條件。同時貴州東北部有中等到強的垂直風切變，為對流云團移到貴州東北部后組織化發(fā)展形成深厚濕對流以及長時間維持提供了有利條件。在觸發(fā)機制中除了熱低壓、靜止鋒，還發(fā)現(xiàn)了干舌與地面輻合線相交，有利于激發(fā)出強烈的上升氣流。

②強回波成熟階段，最大水平反射率達到了70 dBz，50 dBz以上強中心發(fā)展高度超過-20 ℃高度，低層出現(xiàn)了明顯的鉤狀回波，有三體散射特征出現(xiàn)，V字型缺口處有強上升氣流，剖面圖中均有明顯的有界弱回波區(qū)和回波懸垂現(xiàn)象。降雹階段，強中心質(zhì)心降至濕球0 ℃層以下。

③雙偏振參量分析表明，出現(xiàn)冰雹時，ZH值在60 dBz以上，ZDR值較低在-2～1.75 dB，但在融化層以下一般都有水膜導致ZDR值偏高在3～6 dB，KDP值在0 dB左右，伴有強降水時KDP值在2～6 °/km，CC值較低在0.85～0.93?；夭仿^(qū)ZDR值大于3 dB，CC值在0.65～0.85，KDP缺值，為強上升氣流帶入大雨滴和有水膜的冰雹產(chǎn)生的非氣象回波。在濕球0 ℃層以上出現(xiàn)了ZDR柱和KDP柱，且位置接近，對應強的上升氣流。在6 km以上的強回波區(qū)，CC值達到0.99，ZDR值小于0，KDP在0 °/km附近，對應高層的冰晶。ZDR和CC圖中可以發(fā)現(xiàn)更明顯的三體散射長釘特征，CC圖中還出現(xiàn)非均勻波束充塞現(xiàn)象。

④通過20 mm和30 mm冰雹偏振對比發(fā)現(xiàn)，在中高層(0 ℃濕球溫度層以上，-20 ℃濕球溫度層以下)CC值的表現(xiàn)差異較大，20 mm冰雹的CC值在0.82～0.92，與S波段的指標接近，而30 mm冰雹的CC值在0.97～0.99，與冰雹的CC指標差異較大。

本文使用的是C波段雷達，與S波段的冰雹偏振參量閾值有所差異，目前對C波段雷達冰雹的偏振參量沒有明確的指標參考。上述偏振特征僅表達本次過程的分析結(jié)果，未來希望能在大量的冰雹個例中尋找到統(tǒng)一的偏振參數(shù)指標，讓偏振參量產(chǎn)品在業(yè)務中得到較好的應用。