一次多单体降雹过程及防雹作业情况分析

蒋汉开 刘小艳

摘要利用2015年4月29日贵州一次冰雹过程的天气资料、多普勒雷达资料、作业信息资料等，分析了不同降雹类型回波的形态特征及组合反射率（CR）、垂直累积液态水含量（VIL）等参数特征，总结出此次降雹过程中多单体演变引起降雹的规律，结合实际作业情况分析了作业中存在的问题。结果表明，此次过程是由超过20个单体相继生成和消亡引起降雹的过程，降雹单体呈现一定规律，即多个对流单体中某个单体的加强和减弱能引起降雹，多个单体合并加强也能引起降雹；单体回波加强或减弱引起降雹的過程中，VIL值均较大，说明之前虽降雹，但能量未完全释放，再加上回波减弱时VIL值仍然出现跃增，说明有很好的水汽补充条件，这可能是多个对流单体中某些单体在加强-减弱-再加强过程中引起降雹的原因。这些特征及规律对今后冰雹监测预警有较好的指示作用。

关键词多单体；降雹；雷达回波特征；组合反射率；垂直液态水含量；人工防雹

中图分类号S427文献标识码A文章编号0517-6611（2015）31-166-04

Analysis of a Single Hail Process and Hail Suppression Operation Situation

JIANG Hankai1，2，3， LIU Xiaoyan1，2，4

（1. The Weather Modification Office of Guizhou Province， Guiyang， Guizhou 550081； 2. Hail Prevention Engineering Technology Research Center of Guizhou Province， Guiyang， Guizhou 550081； 3. Qiandongnan Weather Modification Office， Kaili， Guizhou 556000； 4. Anshun Weather Modification Office， Anshun， Guizhou 561000）

Abstract The parameter characteristics such as echo morphological characteristics of different hail process， radar combination reflectivity（CR）， vertically integrated liquid（VIL） were analyzed， it was concluded the rules of hail drop caused by multicell evolution in this hail process based on weather data and Doppler radar data， job information， etc. of a hail process in April 29， 2015， Guizhou. Combined with practical work， the problems existed in the operation were analyzed， which can provide some useful reference for the hail suppression in the future. The results showed that the process is made up of more than 20 monomer successive generation and extinction caused hail process， hailing monomer has a certain regularity， namely a monomer strengthening and weakening can cause hail and a number of monomers combination can also cause hail. Single echo strengthening or weakening caused hail， the VIL value were large， indicating that energy is not fully released， and VIL value still jump when echo is weakening， indicating have good moisture replenishment conditions， which may be causes for hail in strengtheningweakeningstrengthening process of a monomer in multiple convective monomer. The characteristics and laws have good indicating function for monitoring and early warning of hail in the future.

Key words Multi monomer； Hail； Radar echo characteristics； Combined reflectance； VIL value； Hail suppression

冰雹是由强对流天气系统引起的一种剧烈的气象灾害，是贵州省主要气象灾害之一。它出现的范围虽小，时间也较短促，但来势猛、强度大，并常伴有狂风、强降水、急剧降温等阵发性灾害性天气过程。据统计，贵州每年均有不同程度的冰雹灾害，使贵州经济造成重大损失。利用多普勒天气雷达对强对流天气进行跟踪监测，做出预警，进而科学作业，是提高人工防雹效率、减轻或消除冰雹灾害的主要手段。

冰雹的监测预警不仅依赖于日常的天气分析和预报，更依赖于雷达产品参数和雷达回波演变特征的分析和判断。近年来，随着新一代多普勒天气雷达等现代探测设备的投入和使用，很多学者利用其对不同的降雹过程雷达回波特征进行研究[1-4]，总结出不同降雹过程雷达回波呈现的规律。在准确的监测预警前提下，科学的作业是人工防雹作业取得效果的关键，各地对不同降雹过程防雹作业的方法和效果进行了探索[5-7]，总结出提高防雹作业效率的方法。

笔者在此通过分析2015年4月29日贵州一次冰雹过程中不同降雹类型回波的形态特征及组合反射率（CR）、垂直液态水含量（VIL）等参数特征，总结了此次过程中多单体演变引起降雹的规律，结合实际作业情况分析了作业中存在的问题，以期为之后的人工防雹作业提供有益参考。

1天气背景及降雹概况

4月29日08：00 500 hPa，四川北部有高空槽，槽前西南气流增强，槽后冷平流明显，未来高空槽东南移动影响贵州省；700 hPa，贵州省受西南气流控制，且该省西北部存在切变，未来南移，相对湿度西高东低；850 hPa，切变位于贵州省东南部边缘，贵州省大部受偏东风控制；未来24 h，西部弱热低压发展影响贵州省。综上所述，受高空槽、中低层切变影响，加上热低压控制下，大气低层常有暖平流，近地面热力作用较强，低层能量累积较快，有利于热力对流的发生，为这次多单体冰雹过程的形成提供了良好的环境。此次过程是由超过20个单体相继生成和消亡而使某些站点降雹的过程（图1），造成兴义市白碗窑、普安县罗汉、兴仁县大山，贞丰县长田、龙场、双乳峰，镇远县涌溪、织金县少普，平坝县凤凰、茶场、十字摆捞，清镇市百花、麦格，共13点降雹（图2），其中，长田、龙场、双乳峰重灾，大山中灾。

2雷达回波特征分析

2.1雷达回波形态特征分析

根据13个降雹点雷达回波形态特征及演变情况，把降雹分为2种类型，即多个对流单体中某些单体在加强-减弱-再加强过程中引起降雹、多个对流单体逐渐合并加强引起降雹。

2.1.1多個对流单体中某些单体在加强-减弱-再加强过程中引起降雹。

该个例中有罗汉、大山、长田、龙场、双乳峰、麦格、百花。29日13：01在盘县和普安先后生成3个单体初

始回波，13：44盘县单体逐渐加强，于14：02移动减弱在罗汉处降雹（图3a、b）；14：11晴隆、普安境内生成4个单体回波（图3c）；D单体回波增强，于14：48在大山处降雹（图3d），其回波移向的前侧上空伸展出约22 km 的云砧，回波结构密实，在回波一侧强度梯度明显增大，这是由于强烈的上升气

流在到达对流层顶后水平伸展形成的，降雹直径达12 mm，之后强回波中心范围变小，呈减弱趋势，于15：21在长田处降雹（图3f），冰雹直径达20 mm；15：06，A、B单体回波减弱，在兴仁巴玲东北方向新生单体E（图3e），E单体回波不断加强，于15：34在龙场处降雹（图3g），最强回波达65 dBz，对流回波顶超过12 km，远远超出了-20 ℃高度层，之后回波减弱，于16：06在双乳峰处降雹（图3h），回波强度虽由65 dBz降至55 dBz，但在降雹16 min之前，E回波就观测到有回波墙和弱回波穹窿结构，估计在此之前有降雹（地面无观测站）。

麦格、百花受清镇和织金上空形成成片的对流单体群影响，29日16：44，回波呈带状分布，并不断沿东偏北方向移动，在流长站点处单体回波增强，之后有所减弱，于17：48在麦格降下2 mm冰雹，之后又加强于18：06在百花降下5 mm冰雹。

2.1.2多个对流单体逐渐合并加强引起降雹。

该个例中有凤凰、茶场、十字摆捞、涌溪。29日15：36，黔东南境内多个对流单体合并加强，于15：58在涌溪降雹。17：18，织金境内生成多个回波较强的对流单体（图4a），并在不断东移过程中于17：34发展合并为2个单体，到17：40，2个单体40 dBz回波逐渐相连合并为一个单体；18：02，50 dBz回波合并，整块回波呈带状分布（图4b），且回波逐步加强，于18：23在凤凰降雹（图4c）。从18：19雷达回波RHI图来看，回波移向的前侧出现较弱的有界弱回波区，回波平均顶高由4 km发展至6 km，说明向上气流明显增强，有利于降雹；18：30，云体发展最旺盛，最大强度中心由55 dBz发展至65 dBz，且强度中心高度达7.1 km，在茶场处降雹；18：41回波移至十字摆捞处降雹，降雹时间仅持续1 min，于19：42减弱消亡。

因白碗窑、少普2个站次雷达回波特征无明显规律，不在以上分析的两类回波类型中，所以在此不做分析。

2.2降雹站点组合反射率（CR）、垂直累积液态水含量（VIL）分析

垂直累积液态水含量对冰雹特别敏感，是判断雹云的重要指标之一，它往往在降雹前跃增，可作为临近预报的一个依据[8]。通过分析各降雹站点CR与VIL变化情况，发现过程中降雹点CR最大值总是对应VIL最大值（不考虑减弱降雹情况）。由于某些站点受同一块回波影响，在此仅从中选取其中几个降雹回波进行分析。从表1可看出，这些站点回波峰值出现的时间是在降雹之前0～30 min，说明降雹前VIL值出现明显跃增。由E单体回波的CR、VIL值随时间序列变化（图5）可知，2次VIL值的跃增刚好对应降雹点，另2个峰值因未经过站点，不做考虑。众多的个例

分析[9-11]也表明，VIL的跃增对判断冰雹的生成具有明显的指示意义，所以，VIL值的跃增是判别多对流单体造成冰雹的有效指标之一。此外，由“2.1.1”分析可知，影响龙场降雹

的回波是在龙场加强降雹，又在双乳峰减弱降雹，整个过程

VIL值均较大，说明之前虽降雹但能量未完全释放，再加上回波减弱时VIL值仍然出现跃增，说明有很好的水汽补充条件，这可能是多个对流单体中某些单体在加强-减弱-再加强过程中引起降雹的原因。

3降雹点作业情况分析

将回波强度为40～50 dBz 判定为一般冰雹云，回波强度为51～60 dBz 判定为中等冰雹云，回波强度为61～65 dBz 判定为强冰雹云[12]。根据回波资料，白碗窑、罗汉、涌溪、少普、麦格、凤凰、十字摆捞为中等冰雹云，其余均为强冰雹云。依据防雹概念确定作业云参考用弹量，按中等冰雹云作业初期用弹量为50发[13]，来分析各站点防雹作业情况。由表2可见，53.8%的站点是在降雹之后才作业，明显存在作业不及时的问题，最晚延迟36 min，可能是造成重灾的主要原因；从作业用弹量来看，76.9%的站点用弹量偏少，虽然进行了作业，但未能达到防雹的效果。除了存在作业不及时及用弹量偏少的问题，结合降雹多单体回波演变情况还可以看出，很多单体在初生期均未进行作业，任其发展，在发展过程中虽经过多个站点，但没有进行联动联防，最终防雹效果不理想。

4结论

此次过程是由超过20个单体相继生成和消亡引起降雹的过程，降雹单体呈现一定规律，即多个对流单体中某个单体的加强和减弱能引起降雹，多个单体合并加强也能引起降雹，在今后的观测中，如果一个对流单体出现减弱或加强、多个单体出现合并的情况，都应该密切关注回波的变化，做好作业准备。单体回波加强和减弱引起降雹的过程中，VIL值均较大，说明之前虽降雹但能量未完全释放，再加上回波减弱时VIL值仍然出现跃增，说明有很好的水汽补充条件，这可能是多个对流单体中某些单体在加强-减弱-再加强过程中引起降雹的原因。这些特征及规律对今后冰雹监测预警有较好的指示作用。

通過对比降雹单体降雹前约30 min VIL值与降雹时VIL值，发现所有降雹点的VIL值均有一个明显跃增，这对判断冰雹单体具有明显的指示意义，所以VIL值的跃增现象是判别冰雹单体的有效指标之一。

通过分析作业情况，此次人工防雹过程存在作业不及时、用弹量偏少的问题，此外，结合降雹多单体回波演变情况还可以看出，很多单体在初生期均未进行作业，任其发展，在发展过程中虽经过多个站点，但没有进行联动联防，最终防雹效果不理想，说明合理的作业时间和用弹量是人工防雹取得效果的关键。

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