張海耀，黃玉霞，吳輝彥，李 霞，穆臘梅，楊蕙寧

（1.甘肅省定西市氣象局，甘肅 定西 743000；2.蘭州中心氣象臺(tái)，甘肅 蘭州 730020；3.中國(guó)氣象局干部培訓(xùn)學(xué)院甘肅分院，甘肅 蘭州 730020）

引言

甘肅中部地處黃土高原和西秦嶺山地交匯區(qū)，地勢(shì)起伏較大，山脈縱橫，屬溫帶半濕潤(rùn)-半干旱氣候，常年干旱少雨，干旱是該地區(qū)最主要的氣象災(zāi)害，給農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和居民生活帶來(lái)很大影響。然而，近年來(lái)受全球氣候變暖和特殊地形地貌環(huán)境影響，局地強(qiáng)對(duì)流天氣造成的人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失呈上升趨勢(shì)［1］，成為該地最主要的氣象災(zāi)害之一。

預(yù)報(bào)實(shí)踐表明，強(qiáng)對(duì)流天氣通常發(fā)生在大氣層結(jié)不穩(wěn)定條件下，熱力因子和動(dòng)力因子的演變與垂直分布特征、不同尺度天氣系統(tǒng)的相互作用等對(duì)強(qiáng)對(duì)流天氣發(fā)生起到的作用不盡相同［2-4］。中尺度數(shù)值模式和高分辨率數(shù)值模式在強(qiáng)對(duì)流分類(lèi)預(yù)報(bào)技術(shù)中的應(yīng)用發(fā)展以及強(qiáng)對(duì)流潛勢(shì)預(yù)報(bào)中對(duì)相關(guān)基本物理量的診斷分析和動(dòng)力不穩(wěn)定、熱力不穩(wěn)定等基本理論的準(zhǔn)確應(yīng)用是強(qiáng)對(duì)流天氣預(yù)報(bào)預(yù)警技術(shù)顯著提升的關(guān)鍵因素［5-11］。對(duì)于不同類(lèi)型強(qiáng)對(duì)流天氣的多普勒天氣雷達(dá)回波特征和風(fēng)暴發(fā)展的環(huán)境場(chǎng)及高低空天氣系統(tǒng)配置的研究表明，短時(shí)強(qiáng)降水在雷達(dá)反射率因子圖像上具有低質(zhì)心、中β尺度的層積狀混合降水回波特征，而雹暴云團(tuán)表現(xiàn)為高懸的強(qiáng)回波柱及密實(shí)的中γ尺度強(qiáng)對(duì)流單體特征，環(huán)境場(chǎng)上雹暴云團(tuán)中層常有干冷空氣侵入并伴隨強(qiáng)熱力不穩(wěn)定［12-16］。

冰雹天氣是由強(qiáng)對(duì)流系統(tǒng)引起的一種劇烈天氣現(xiàn)象，在有利的強(qiáng)對(duì)流天氣環(huán)境條件下，深厚的垂直風(fēng)切變和高空干冷空氣侵入更利于冰雹的產(chǎn)生［17-18］。冰雹天氣局地性強(qiáng)、生命史短、突發(fā)性強(qiáng)，所以其監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)預(yù)警是短臨預(yù)報(bào)中的難點(diǎn)，業(yè)務(wù)上高對(duì)流有效位能（CAPE）和適宜的0℃層高度等指標(biāo)是冰雹預(yù)報(bào)的重要依據(jù)［19-24］。隨著探測(cè)技術(shù)的發(fā)展和地面觀測(cè)網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)，閃電定位資料、多普勒天氣雷達(dá)和衛(wèi)星資料的應(yīng)用使得冰雹監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)預(yù)警能力有了顯著提升［21-26］。

甘肅中部的通渭地區(qū)地處華家?guī)X山區(qū)，是甘肅省3個(gè)冰雹高發(fā)中心之一，當(dāng)?shù)靥厥獾母呱礁叩氐匦螌?duì)冰雹的產(chǎn)生有重要影響［27］，冰雹天氣常常給農(nóng)業(yè)生產(chǎn)與人民生活帶來(lái)很大危害。2020年5月30、31日該地連續(xù)2 d出現(xiàn)大冰雹天氣，本文利用氣象觀測(cè)資料、多普勒天氣雷達(dá)資料以及ERA5逐小時(shí)再分析資料，對(duì)2次過(guò)程形成機(jī)理、環(huán)境參量指標(biāo)和中尺度特征等方面進(jìn)行對(duì)比分析，以期為本地冰雹過(guò)程的短期預(yù)報(bào)和臨近分類(lèi)預(yù)警提供參考。

1 資料

天氣實(shí)況數(shù)據(jù)來(lái)自地面觀測(cè)資料、自動(dòng)氣象站加密資料及民政部門(mén)與氣象部門(mén)聯(lián)合調(diào)查的災(zāi)情數(shù)據(jù)。利用常規(guī)探空資料和地面加密資料對(duì)環(huán)流形勢(shì)進(jìn)行分析，高空各物理量場(chǎng)由ERA5 0.25°×0.25°的逐小時(shí)再分析資料計(jì)算得到，用固原及天水雷達(dá)站的C波段多普勒雷達(dá)資料分析對(duì)流風(fēng)暴的中尺度特征及變化。

文中附圖涉及地圖基于國(guó)家測(cè)繪地理信息局標(biāo)準(zhǔn)地圖服務(wù)網(wǎng)站下載的審圖號(hào)為GS（2016）1570號(hào)的中國(guó)地圖制作，底圖無(wú)修改。

2 天氣實(shí)況

2020年5月30、31日甘肅中部連續(xù)2 d出現(xiàn)強(qiáng)對(duì)流天氣，其中通渭（具體位置見(jiàn)圖1）本站連續(xù)2 d出現(xiàn)大冰雹（直徑大于等于20 mm）。5月30日（簡(jiǎn)稱(chēng)“5·30”過(guò)程）17：00—20：30（北京時(shí)，下同），對(duì)流云團(tuán)由榆中進(jìn)入定西市境內(nèi)，先后在安定、通渭造成大范圍風(fēng)雹災(zāi)害，17：16安定本站降雹，最大冰雹直徑7 mm，并伴有31.4 m·s-1的瞬時(shí)大風(fēng)。18：04—18：24通渭本站降雹，最大冰雹直徑20 mm。據(jù)民政部門(mén)災(zāi)情直報(bào)信息：此次冰雹過(guò)程于20：30結(jié)束，最大直徑40 mm，通渭縣城東邊多個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)及華家?guī)X山區(qū)周邊多個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)遭受大風(fēng)、冰雹災(zāi)害。5月31日（簡(jiǎn)稱(chēng)“5·31”過(guò)程）17：30，對(duì)流云團(tuán)從會(huì)寧縣越過(guò)華家?guī)X山區(qū)進(jìn)入通渭，18：15—18：49通渭本站降雹，最大冰雹直徑40 mm。據(jù)民政部門(mén)災(zāi)情直報(bào)信息：對(duì)流云團(tuán)在通渭縣境內(nèi)影響時(shí)間較長(zhǎng)，縣城東南部多個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)降雹，最大冰雹直徑50 mm并伴有局地短時(shí)強(qiáng)降水，20：30左右對(duì)流云團(tuán)移出通渭進(jìn)入天水市，21：00清水縣出現(xiàn)21 m·s-1的雷暴大風(fēng)。這次連續(xù)性大冰雹天氣共造成通渭縣15個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)受災(zāi)，農(nóng)作物受災(zāi)面積29 005 hm2，直接經(jīng)濟(jì)損失達(dá)29 470萬(wàn)元人民幣。

圖1 通渭縣地理位置示意圖（填色為海拔高度，單位：m；紅線區(qū)域?yàn)橥ㄎ伎h）Fig.1 Geographical location of Tongwei County（The color shaded is altitude，Unit：m；the area enclosed by the red line is Tongwei County）

“5·31”過(guò)程降雹的同時(shí)出現(xiàn)了短時(shí)強(qiáng)降水和暴雨（1站）；“5·30”過(guò)程降水量明顯小于“5·31”過(guò)程，只有1站出現(xiàn)大雨，未出現(xiàn)短時(shí)強(qiáng)降水（表1）。實(shí)況對(duì)比可見(jiàn)，2次過(guò)程大冰雹落區(qū)基本一致，通渭本站及縣城東側(cè)部分鄉(xiāng)鎮(zhèn)連續(xù)2 d遭受冰雹災(zāi)害；降雹時(shí)段比較接近，均出現(xiàn)在當(dāng)日的18：00—20：30?！?·30”過(guò)程主要以風(fēng)雹為主，屬于干冰雹過(guò)程；而“5·31”過(guò)程降雹的同時(shí)伴有短時(shí)強(qiáng)降水，造成局地暴雨和冰雹災(zāi)害，屬于混合型對(duì)流天氣過(guò)程，為濕冰雹過(guò)程。

表1 通渭縣“5·30”和“5·31”冰雹過(guò)程最大降水站點(diǎn)降水實(shí)況Tab.1 Precipitation situation at stations with maximum precipitation during“5·30”and“5·31”hail weather processes in Tongwei County

3 環(huán)流形勢(shì)和影響系統(tǒng)

此次連續(xù)2 d大冰雹天氣過(guò)程，500 hPa歐亞中高緯均是兩脊一槽的環(huán)流形勢(shì)（圖2），都屬于西北氣流型降雹過(guò)程，“5·30”過(guò)程處在西風(fēng)槽底部的西北氣流中，而“5·31”過(guò)程則在槽后西北氣流中產(chǎn)生。5月30日20：00，500 hPa［圖2（a）］烏拉爾山東側(cè)高壓脊和日本海高壓脊向北加強(qiáng)伸展，兩高之間的低槽經(jīng)向度加大；低槽位于貝加爾湖東側(cè)—蒙古高原東側(cè)—河套平原西側(cè)，在100°E—115°E之間。甘肅中部處在西風(fēng)槽底部正渦度區(qū)，受西北氣流影響，溫度槽與高度槽位置基本重合，貝加爾湖南側(cè)有-24℃的冷中心，冷空氣沿槽后西北氣流向槽底輸送東移南下，有利于槽繼續(xù)加深。700 hPa［圖2（c）］降雹區(qū)受切變線控制，暖濕輸送條件并不明顯，500 hPa西北氣流與低層切變線相疊加，有較強(qiáng)的風(fēng)垂直切變。31日20：00，500 hPa［圖2（b）］低槽移至120°E附近，甘肅中部受槽后西北氣流控制，同時(shí)槽后堆積的冷空氣向降雹區(qū)侵入，降雹區(qū)中上層冷平流增強(qiáng)；700 hPa［圖2（d）］降雹區(qū)有中尺度切變線，重慶地區(qū)有中尺度低渦環(huán)流發(fā)展，與江西中尺度低渦環(huán)流之間形成切變線，在切變線北部，一股東南風(fēng)氣流從華東沿海向降雹區(qū)輸送水汽。溫度場(chǎng)上通渭受暖脊控制，切變線南側(cè)有暖平流發(fā)展，與高層冷平流相疊置，有利于層結(jié)不穩(wěn)定性增強(qiáng)。雖然2次降雹天氣高空槽影響時(shí)間不同，但都是在高層較強(qiáng)的西北氣流影響下，低層配合有切變線。其中“5·31”過(guò)程中低層暖濕輸送條件更好，水汽比較充足，更有利于強(qiáng)降水發(fā)生，而“5·30”過(guò)程中高低空形勢(shì)的配置為強(qiáng)對(duì)流提供了更有利的上升運(yùn)動(dòng)發(fā)展條件。另外，30日和31日降雹前18：00的地面風(fēng)場(chǎng)［圖2（e）、圖2（f）］中，通渭境內(nèi)均有中尺度地面輻合線，這是2次強(qiáng)冰雹過(guò)程的主要觸發(fā)條件。其中“5·31”過(guò)程地面輻合線南側(cè)有明顯的東南風(fēng)大風(fēng)速帶指向降雹區(qū)，最大風(fēng)速達(dá)12 m·s-1，并伴有風(fēng)速輻合，促使近地層暖濕氣流輸送和地面輻合作用增強(qiáng)，更有利于對(duì)流觸發(fā)和發(fā)展。

4 環(huán)境場(chǎng)

4.1 熱力不穩(wěn)定條件

甘肅中部榆中探空站T-ln P圖上，5月30日20：00［圖3（a）］，呈下濕上干的“喇叭口”形態(tài)，700 hPa與500 hPa溫差（T700-500）為19.4℃，CAPE值為263.3 J·kg-1；31日20：00［圖3（b）］，700 hPa以下層結(jié)曲線上有超絕熱現(xiàn)象，600～500 hPa有明顯的干冷空氣侵入，T700-500為22℃，CAPE值為1509 J·kg-1，較30日明顯增大，對(duì)流平衡高度達(dá)200 hPa?？梢?jiàn)，2次過(guò)程甘肅中部上空的大氣層結(jié)均處于強(qiáng)對(duì)流不穩(wěn)定狀態(tài)。30日和31日20：00的0℃層高度分別是3993.0和4002.6 m，0～6 km垂 直風(fēng) 切 變分 別 為27.4和27.7 m·s-1，表明2次過(guò)程均有利于冰雹大風(fēng)天氣發(fā)展，且31日的能量和層結(jié)條件更有利于大冰雹出現(xiàn)。

圖3 2020年5月30日（a）和31日（b）20：00榆中探空站T-ln P圖及30日（c、d）、31日（e、f）18：00（c、e）與19：00（d、f）溫度平流（單位：10-4 K·m·s-1）沿35.25°N的緯向剖面（紅色豎線之間為降雹區(qū)域，黑色陰影為地形。下同）Fig.3 The T-ln P diagrams at 20：00 BST May 30（a）and 31（b），2020 at Yuzhong sounding station，and the zonal profiles of temperature advection（Unit：10-4 K·m·s-1）along 35.25°N at 18：00 BST（c，e）and 19：00 BST（d，f）May 30（c，d）and 31（e，f），2020（The hail area is between the red vertical lines，the black shaded is terrain.the same as below）

從沿35.25°N的溫度平流緯向剖面來(lái)看，30日18：00［圖3（c）］和19：00［圖3（d）］，通渭上空600～400 hPa有冷平流，600 hPa以下溫度平流不明顯；31日18：00［圖3（e）］和19：00［圖3（f）］，存在典型的高層冷平流、低層暖平流的不穩(wěn)定層結(jié)，冷平流強(qiáng)中心均在500～400 hPa，低層暖平流中心較30日更明顯，18：00暖平流中心在近地層，19：00暖平流發(fā)展到700 hPa以上，冷暖平流強(qiáng)度均強(qiáng)于30日?？梢?jiàn)，“5·31”過(guò)程由于500 hPa槽后冷平流較30日20：00明顯加強(qiáng)，中下層及地面風(fēng)場(chǎng)上的東南氣流和700 hPa低槽前部偏南風(fēng)的暖濕氣流輸送作用較“5·30”過(guò)程更明顯，因此熱力不穩(wěn)定條件強(qiáng)于“5·30”過(guò)程。

4.2 對(duì)流不穩(wěn)定條件

圖4是5月30日及31日18：00 700 hPa假相當(dāng)位溫及其緯向剖面。可以看出，31日18：00有高能舌向通渭地區(qū)伸展，通渭近地層假相當(dāng)位溫為332～334 K，較30日18：00更大，低層能量輸送條件更好。垂直方向上，2次過(guò)程降雹區(qū)上空500 hPa以下θse隨高度遞減，對(duì)流層中下層存在對(duì)流性不穩(wěn)定，31日18：00通渭上空θse垂直梯度明顯大于30日18：00，表明31日降雹時(shí)刻對(duì)流性不穩(wěn)定條件和中下層能量條件較30日更有利。

4.3 水汽條件

從通渭站比濕的時(shí)間-高度剖面［圖5（a）］看到，5月30日和31日下午降雹前通渭上空絕對(duì)水汽含量均維持較高狀態(tài)，6 g·kg-1濕舌均伸展到650 hPa，其中31日下午近地層比濕為8.5 g·kg-1，明顯大于30日的6 g·kg-1。700 hPa水汽通量場(chǎng)上，30日19：00［圖5（b）］通渭地區(qū)受偏北氣流影響，水汽輸送條件較差；31日19：00［圖5（c）］，降雹區(qū)處在水汽通量大值中心區(qū)，甘肅東南部有偏南和東南向的2支水汽輸送帶指向降雹區(qū)，水汽輸送條件好。30日19：00［圖5（d）］，通渭地區(qū)105°E—105.5°E范圍內(nèi)水汽輻合高度從地面延伸至700 hPa，降雹區(qū)水汽通量散度強(qiáng)中心（-5×10-8g·hPa-1·cm-2·s-1）在近地層；31日19：00［圖5（e）］，在105°E—105.5°E范圍內(nèi)水汽輻合高度一直延伸到500 hPa附近，近地面至700 hPa和600～500 hPa有2個(gè)水汽輻合大值中心，600～500 hPa處水汽通量散度中心值為-3×10-8g·hPa-1·cm-2·s-1，中上層為弱輻散。

綜上所述，“5·31”過(guò)程的水汽輸送條件和絕對(duì)水汽含量比“5·30”過(guò)程更好。2次過(guò)程降雹區(qū)域上空均有水汽輻合中心存在，不同的是“5·31”過(guò)程水汽輻合始終集中在中下層，且水汽輻合中心強(qiáng)度遠(yuǎn)大于“5·30”過(guò)程，更有利于強(qiáng)降水或大冰雹產(chǎn)生。

4.4 上升運(yùn)動(dòng)條件

圖5 2020年5月30日08：00至31日20：00通渭站比濕的時(shí)間-高度剖面（a，單位：g·kg-1），30日（b、d）及31日（c、e）19：00 700 hPa水汽通量（填色，單位：10-3 g·hPa-1·cm-1·s-1）、風(fēng)場(chǎng)（矢量，單位：m·s-1）（b、c）及水汽通量散度沿35.25°N的緯向剖面（d、e，單位：10-8 g·hPa-1·cm-2·s-1）Fig.5 The time-height profile of specific humidity over Tongwei station from 08：00 BST May 30 to 20：00 BST May 31，2020（a），water vapor flux（the color shaded，Unit：10-3 g·hPa-1·cm-1·s-1）and wind field（vectors，Unit：m·s-1）at 700 hPa（b，c）and the zonal profiles of water vapor flux divergence along 35.25°N（d，e，Unit：10-8 g·hPa-1·cm-2·s-1）at 19：00 BST May 30（b，d）and 31（c，e），2020

研究表明，強(qiáng)冰雹天氣發(fā)生時(shí)往往伴有強(qiáng)烈的斜升氣流發(fā)展［6］。利用垂直速度、渦度、0～6 km垂直風(fēng)切變對(duì)2次過(guò)程中的上升運(yùn)動(dòng)條件進(jìn)行診斷。從圖6（a）看到，30日18：00—19：00，通渭站上空整層以上升運(yùn)動(dòng)為主，600 hPa以下上升運(yùn)動(dòng)非常明顯，700 hPa附近中心強(qiáng)度為-0.8 Pa·s-1；31日18：00—19：00［圖6（b）］，垂直速度負(fù)值區(qū)延伸至200 hPa，650～300 hPa為較強(qiáng)上升運(yùn)動(dòng)，400 hPa附近上升速度中心強(qiáng)度達(dá)-1.2 Pa·s-1，隨著時(shí)間推移中下層逐漸出現(xiàn)下沉運(yùn)動(dòng)，這主要由強(qiáng)冰雹下落過(guò)程中的拖曳作用和絕熱蒸發(fā)作用引起。從渦度的時(shí)間-高度剖面［圖6（c）、圖6（d）］看到，30、31日的18：00—19：00通渭上空都有深厚的正渦度區(qū)，“5·30”過(guò)程正渦度伸展高度和強(qiáng)度均大于“5·31”過(guò)程，30日20：00前后500 hPa附近有正渦度大值中心（14×10-5s-1），“5·30”過(guò)程上升運(yùn)動(dòng)的發(fā)生發(fā)展主要是在有利的高低空形勢(shì)配置下西風(fēng)槽底的正渦度區(qū)和中低層切變線相互疊加使得整層出現(xiàn)正渦度。從圖6（e）、圖6（f）2次過(guò)程降雹臨近時(shí)刻（18：00和19：00）垂直風(fēng)切變和風(fēng)廓線分布來(lái)看，30日通渭站地面至1、2、3、4、5、6 km的垂直風(fēng)切變逐漸增大，風(fēng)向由西北風(fēng)逐漸轉(zhuǎn)為 偏西風(fēng)，0～6 km深層垂 直風(fēng)切 變由18：00的20 m·s-1增至19：00的25 m·s-1以上；31日18：00和19：00 0～2 km垂直風(fēng)切變較小，風(fēng)向以偏南風(fēng)為主，2 km開(kāi)始垂直風(fēng)切變隨高度顯著增大，風(fēng)向轉(zhuǎn)為一致的西北風(fēng)，0～6 km垂直風(fēng)切變均大于25 m·s-1。可見(jiàn)，2次降雹過(guò)程臨近時(shí)刻不僅有很強(qiáng)的深層垂直風(fēng)切變，而且中上層均為一致的偏西氣流或西北氣流，從而促使上升氣流在發(fā)展過(guò)程中由下到上向偏東方向傾斜，表明2次過(guò)程都存在強(qiáng)烈的斜升運(yùn)動(dòng)。

圖6 2020年5月30日12：00至31日00：00（a、c）、5月31日12：00至6月1日00：00（b、d）通渭站垂直速度（a、b，單位：Pa·s-1）及渦度（c、d，單位：10-5 s-1）的時(shí)間-高度剖面，30日（e）、31日（f）18：00及19：00通渭站垂直風(fēng)切變及風(fēng)廓線分布Fig.6 The time-height profiles of vertical velocity（a，b，Unit：Pa·s-1）and vorticity（c，d，Unit：10-5 s-1）from 12：00 BST 30 to 00：00 BST 31（a，c）May 2020 and from 12：00 BST May 31 to 00：00 BST June 1，2020（b，d）over Tongwei station，and distribution of vertical wind shear and wind profile at 18：00 BST and 19：00 BST May 30（e）and 31（f），2020

5 雷達(dá)回波特征

“5·30”過(guò)程雷達(dá)數(shù)據(jù)來(lái)自天水新一代天氣雷達(dá)基于VCP21降水模式掃描數(shù)據(jù)，雷達(dá)型號(hào)為CINRAD/CD，站點(diǎn)坐標(biāo)為105.6°E，34.6°N，天線饋源海拔高度1672.9 m，位于通渭東南方，距雷達(dá)中心水平距離約84 km。

從“5·30”過(guò)程1.5°仰角基本反射率因子演變（圖7）可以看到，30日17：52通渭境內(nèi)已有多個(gè)呈帶狀排列的普通對(duì)流單體風(fēng)暴發(fā)展并緩慢東移；18：04白色箭頭處對(duì)流單體突然加強(qiáng)，到18：10中心強(qiáng)度達(dá)60 dBZ，回波直徑約10 km。這種具有密實(shí)結(jié)構(gòu)、中心強(qiáng)度在55 dBZ以上的中γ尺度強(qiáng)對(duì)流單體風(fēng)暴回波是隴東南地區(qū)冰雹天氣過(guò)程中常見(jiàn)的雷達(dá)回波，這種特征一直維持到18：21，造成通渭本站持續(xù)20 min的冰雹天氣。

“5·31”過(guò)程雷達(dá)數(shù)據(jù)來(lái)自固原新一代天氣雷達(dá)基于VCP21降水模式掃描數(shù)據(jù)，雷達(dá)型號(hào)為CINRAD/CD，雷達(dá)站位于六盤(pán)山氣象站（106.2°E，35.7°N），天線饋源海拔高度2853.0 m，位于通渭東北方，距雷達(dá)中心水平距離約108.5 km。

由1.5°仰角反射率因子的演變（圖8）可見(jiàn)，31日18：19，通渭境內(nèi)對(duì)流風(fēng)暴突然加強(qiáng)為多個(gè)中γ尺度冰雹云團(tuán)，中心強(qiáng)度為60 dBZ，通渭本站出現(xiàn)冰雹。隨后多單體風(fēng)暴向東南方移動(dòng)，c單體在移動(dòng)過(guò)程中發(fā)展為中β尺度的層積混合狀回波，回波最大直徑約30 km，反射率因子最大強(qiáng)度達(dá)65 dBZ，對(duì)流云團(tuán)降水效率明顯增大，移速減慢，出現(xiàn)持續(xù)三體散射特征（圖中白框位置），表明有大冰雹產(chǎn)生。另外，c單體在通渭東南方維持近1 h，碧玉鎮(zhèn)出現(xiàn)局地暴雹災(zāi)害。

圖7 2020年5月30日1.5°仰角雷達(dá)基本反射率因子（單位：dBZ）演變（紅色三角代表通渭本站位置，白色箭頭所指為降雹單體回波。下同）Fig.7 Evolution of basic reflectivity factor（Unit：dBZ）on 1.5°elevation on May 30，2020（The red triangle represents the location of Tongwei station，the white arrow refers to the hail monomer echo.the same as below）

圖8 2020年5月31日1.5°仰角基本反射率因子（單位：dBZ）演變Fig.8 Evolution of basic reflectivity factor（Unit：dBZ）on 1.5°elevation on May 31，2020

圖9 2020年5月30日（a）及31日（b）通渭站降雹時(shí)刻反射率因子垂直剖面（單位：dBZ）Fig.9 The profiles of reflectivity factor at hail falling time on May 30（a）and 31（b），2020 at Tongwei station（Unit：dBZ）

5月30日18：04［圖9（a）］，反射率因子剖面圖上有高懸的強(qiáng)回波、傾斜結(jié)構(gòu)和弱回波區(qū)，中心強(qiáng)度達(dá)60 dBZ，50 dBZ回波發(fā)展高度達(dá)9 km，遠(yuǎn)超-20℃等溫線高度。5月31日18：19［圖9（b）］，剖面圖上有中心強(qiáng)度達(dá)65 dBZ的高懸強(qiáng)回波，傾斜結(jié)構(gòu)不明顯，60 dBZ強(qiáng)回波高度超過(guò)9 km，同樣超過(guò)當(dāng)天-20℃等溫線高度，強(qiáng)回波水平方向范圍較30日明顯增大，可見(jiàn)對(duì)流天氣發(fā)展非常旺盛。同時(shí)，強(qiáng)回波中心有接地特征，表示有強(qiáng)降水發(fā)生。

6 地形作用

復(fù)雜地形區(qū)強(qiáng)對(duì)流出現(xiàn)的地點(diǎn)、強(qiáng)度除了和天氣因素有關(guān)外，還有明顯的地方性特征，山脈附近常為強(qiáng)降水中心［28］，因此在強(qiáng)對(duì)流天氣預(yù)報(bào)中，需考慮地形增幅作用。華家?guī)X山區(qū)位于黃土高原西部，在通渭縣城西北方50 km處，最高海拔2460 m，山坡陡峭，與周?chē)貐^(qū)海拔落差大。從反射率因子圖（圖7、圖8）可以看到2次過(guò)程均是對(duì)流云團(tuán)翻越華家?guī)X山區(qū)，在其東南方的山谷地帶快速增強(qiáng)產(chǎn)生，這與迎風(fēng)坡上輻合、地形強(qiáng)迫抬升有很大關(guān)系。

從圖2（e）、圖2（f）可見(jiàn)，在30日、31日18：00地面風(fēng)場(chǎng)上指向通渭地區(qū)的東南風(fēng)在華家?guī)X迎風(fēng)坡一側(cè)受山區(qū)阻擋，使得山前通渭站附近出現(xiàn)地面輻合線，對(duì)流云團(tuán)在輻合線上迅速增強(qiáng)，由于陡峭山體阻擋，地面輻合線穩(wěn)定少動(dòng)，動(dòng)力抬升作用維持。侯淑梅等［29］和丁一匯［30］的研究中也有類(lèi)似結(jié)論，即特殊地形在天氣系統(tǒng)過(guò)境時(shí)容易激發(fā)地面輻合線，利于強(qiáng)對(duì)流的觸發(fā)、維持，中尺度對(duì)流系統(tǒng)的移動(dòng)和傳播也受地形影響。另外，東南氣流的暖濕輸送在山地阻擋作用下，通渭站附近低層能量和水汽不斷堆積，當(dāng)對(duì)流云團(tuán)翻越華家?guī)X后其后側(cè)冷平流與之疊加使得層結(jié)不穩(wěn)定性增強(qiáng)，有利于對(duì)流云團(tuán)快速加強(qiáng)?！?·31”過(guò)程中近地層偏南風(fēng)大風(fēng)速帶的暖濕輸送更強(qiáng)，最大風(fēng)速達(dá)到10 m·s-1，低層能量和水汽更充足，因此對(duì)流天氣更強(qiáng)。

7 結(jié)論

利用實(shí)況觀測(cè)資料和ERA5再分析資料，對(duì)比分析2020年5月30日和31日發(fā)生在黃土高原復(fù)雜地形區(qū)2次冰雹過(guò)程的環(huán)流形勢(shì)、物理量、雷達(dá)回波等特征，得到以下結(jié)論：

（1）2次過(guò)程均由同一低槽發(fā)展東移過(guò)程中在通渭上空建立不穩(wěn)定層結(jié)產(chǎn)生。地面中尺度輻合線是2次冰雹過(guò)程的主要觸發(fā)機(jī)制。700 hPa影響系統(tǒng)的差異是導(dǎo)致2次過(guò)程出現(xiàn)干、濕冰雹的主要原因。

（2）2次過(guò)程都有上干下濕的不穩(wěn)定層結(jié)特征和明顯的對(duì)流有效位能，0℃層高度都在4 km附近，0～6 km垂直風(fēng)切變均大于27 m·s-1。對(duì)多個(gè)物理量診斷發(fā)現(xiàn)，2次過(guò)程都有強(qiáng)烈的斜升氣流發(fā)展。

（3）“5·31”過(guò)程的不穩(wěn)定條件更強(qiáng)，降雹區(qū)的絕對(duì)水汽含量更充足、水汽輸送條件更好，水汽在中低層的強(qiáng)烈輻合特征更加明顯。

（4）2次冰雹均有明顯的冰雹云回波特征，其差異主要是“5·31”過(guò)程出現(xiàn)強(qiáng)冰雹典型的三體散射特征，且對(duì)流風(fēng)暴的組織性更強(qiáng)，強(qiáng)回波面積較大，強(qiáng)回波中心有接地特征。

（5）華家?guī)X山區(qū)的地形強(qiáng)迫作用對(duì)2次過(guò)程增幅作用明顯，地形的阻擋也使得地面輻合線得以維持。