石河子垦区一次成功防雹的案例分析

2015-05-23石河子气象局石河子市832000陈建民

石河子科技 2015年6期

(石河子气象局，石河子市，832000）陈建民

石河子垦区一次成功防雹的案例分析

(石河子气象局，石河子市，832000）陈建民

通过利用常规气象探测资料、自动站资料和石河子CINRAD/CC多普勒天气雷达观测资料，对2013年7月23日发生在新疆石河子垦区的一次强对流天气进行了分析。结果表明：这次强对流天气发生在西伯利亚至巴尔喀什湖冷涡东南移天气背景下；不稳定条件表现较好，有利于强对流天气的产生；通过对多普勒雷达的回波演变分析得出，此次强对流天气的强中心强度为58dBz，＞50dBz强回波区高度高于当天-20℃层,形成了非常有利的产生冰雹条件；低层辐合，中低层是辐合和辐散的共轭体“逆风区”，高层辐散，是对流单体进一步发展和增强；通过提前和及时的人影防雹作业，使对流单体在石河子莫索湾垦区的前沿减弱，并产生降水，有效的防止了强对流天气对石河子垦区农业的影响。

强对流；天气背景；多普勒雷达特征分析，人影防雹作业

1 天气背景分析

2013年7月23日08 时，500hPa图上西伯利亚至巴尔喀什湖为冷涡；此冷涡深厚，到200hPa仍存在；北疆西部至北疆沿天山一带的以北地区有明显冷平流，石河子垦区处于西北气流里（图略）；850hPa图上新疆伊犁地区到乌鲁木齐市之间形成了明显的辐合区,石河子垦区刚好位于此辐合区中部的西北气流控制中，此处不稳定能量最强，冷暖空气交汇最明显（图略）；由于西伯利亚至巴尔喀什湖冷涡东南移，进入新疆北疆地区，造成了这次石河子垦区强对流天气的产生。

2 不稳定条件分析

由于石河子地区气象局没有探空站，位于相邻上游的克拉玛依站的探空资料对下游的石河子地区有着非常重要的参考价值。通过分析2013年7月23日上游克拉玛依站08时的探空资料（如表1），得出有利于冰雹产生的一些特征：（1）根据观测分析最有利于降雹的0℃层高度约在3 000m～4 500m(700～600hPa)，-20℃层高度约在5 500～6 900m（在500～400hPa）[1]。通过分析23日08时0℃层高度在3766，-20℃层高度约在6 866，是十分有利于冰雹生成的高度。（2）T(850-500)＝30℃，其中T850hPa=19℃，T500hPa=-11℃,说明低层有很强的暖湿空气的平流，中高层有较强的冷空气侵入，“上冷下暖”的对流潜势，加之高空急流的作用，使得对流不断发展。（3）θse随高度而减小，K≥31℃, 0℃＜SI＜3℃充分的说明了23日的大气层结不稳定。（4）23日08时700hPa温度露点差t-td仅为4℃，说明水汽非常的充沛，为雹粒增长提供了非常有利的水汽条件。（5）表1中的风的垂直切变为克拉玛依探空站23日08时低层（850hPa）到高层（200hPa）切变值，从而可以得出08时有较强的风垂直切变，有利于增加低空的水汽和启动抬升机制，促使强对流的发展。

3 多普勒雷达资料分析

3.1 雷达反射率因子演变特征

2013年7月23日17 ∶51时在石河子莫索湾垦区的西部发现有A和B两块强度为20dBz的自生单体产生（如图1）；18∶20时石河子人影办通过对上述两块单体的跟踪观测，发现B单体逐渐加强，及时的通知150团人影办，赶往团场的前沿，做好作业准备；18∶37时两块单体中的前一块B单体迅速加强为48dBz，后一块A单体逐渐减弱消失（如图2）；18∶43时该单体加强在348°～354°，距离88～94km的区域内形成了强度大于50dBZ，中心强度为58dBZ的强回波区（如图1(c)），在RHI的冰雹云垂直剖面图像上（如图2(a)）表现为50dBZ强回波区的高度已达到9km，整个回波顶高达到12km的强回波墙，而23日当天的0℃层高度在3 766m，-20℃层高度约在6 866m，说明50dBz强回波高度已经远高于-20℃层的高度，十分有利于冰雹的形成，此时形成了成熟的冰雹云；18∶40时150团人影办赶到前沿的沙漠腹地，此时已经开始下了黄豆大小的冰粒，人影作业人影迅速连接设备，针对此单体开始作业，18∶40-18∶55时三辆火箭车先后作业了共计30火箭，发现对流单体在强度和高度上都没有明显减弱（如图1d和图2b）；18∶58时-19∶15时三辆火箭车跟踪此单体先后又作业30枚火箭弹；19∶18时此单体中心强度减弱为52dBz，且强回波的面积有所减小（如图1e），50dBZ强回波区的高度降低到3km左右（如图2c），且在0℃层的高度以下，说明此单体已经开始减弱了；但是此单体中心强度还是较强，40dBZ回波区的高度在9km左右，为了防止此单体再次发展增强，19∶18时～19：40时150团人影办和149团人影办断续又作业了12枚火箭弹，此单体强中心强度减小到40dBZ（如图1f）,40dBZ回波区的高度降低到3km左右（如图2d），此单体完全减弱，并逐渐东移出石河子的防区。

表1 2013年7月23日克拉玛依站08时探空资料部分要素分析值

图2 2013年7月23日18∶43,18∶55，19∶18,19∶41时强度的RHI图

3.2 径向速度特征

此次强天气只所以发展和加强，主要是前期的低层的辐合和发展过程“逆风区”的出现。18∶37时在0.5°仰角的径向速度中发现有大量的辐合（如图3a）；在1.5°和2.4°仰角发现有“逆风区”[2]存在(如图3b和c），强对流单体中的强回波区进入逆风区后，强烈的辐合上升运动不断将低层丰沛的暖湿气流带往中高层，使得强对流单体内的对流更加旺盛,强度明显增强，范围扩大；在3.4°和4.3°仰角发现有部分辐合和辐散特征(如图3d和e）；在5.3仰角发现了大面积的辐散特征(如图f）。低层辐合，中低层是辐合和辐散的共轭体“逆风区”，高层辐散，是对流单体进一步发展和增强。