四川盆地中部冰雹天气过程成因诊断分析

罗玲 佘一坤 王珊 梁莲

（1.四川资阳市气象局，四川 资阳 641300；2.四川阿坝州气象局2，四川 马尔康 62400）

引言

冰雹是在温湿垂直分布呈强对流不稳定层结、中层有干冷气流、风的垂直切变大等环境条件中发生的一种强对流天气，持续时间短、破坏力强，每次冰雹天气均造成严重的经济损失，给人民群众的生产生活造成严重影响，生命财产受到巨大损失。

盆地中部地区地形主要为丘陵，其中简阳西接龙泉山脉，地势西北高、东南低，在盆地中部为冰雹易发区，从1961年至今不完全记录共发生24次冰雹。但与盆地南部（宜宾、泸州）相比，盆地中部发生冰雹的几率更小，由于冰雹的突发性强，局地性明显，并且在盆地中部没有探空站资料，依赖于温江站与重庆沙坪坝站判断盆地中部的大气层结，使得预报难度更大。传统天气分型方法将产生冰雹的天气形势分为4类：西北气流型、高空低槽型、高空冷涡型、南支槽型。2007年4月资阳与简阳连续出现冰雹天气过程，并且已通过传统天气分型方法对这2次冰雹过程进行了分析，但随着经验积累发现已有分析不足，对其成因分析流于表面形式，本文将对这2次冰雹过程成因，给予产生强对流天气潜势条件的相对重要性，按照最新强对流分类重新进行分析，在一定程度上更新资阳冰雹预报经验与方法。

1 冰雹过程选取与特点

本文选取2007年4月14日晚、 2007年4月16日晚2次冰雹天气过程的成因及特征进行对比分析，初步探讨micaps、雷达等资料在冰雹天气预报、预警中的应用。

2007年4月14日晚（14日20:00）在成都、眉山、绵阳3市，涉及新都、彭州、蒲江、眉山、平武、江油、三台、梓潼、简阳、南江等县（市、区）出现了冰雹、短时阵性大风天气，其中简阳冰雹出现在养马、石盘附近。继2007年4月14日出现冰雹后，16日晚上（16日20:00）广安、达州、资阳等市出现了冰雹，其中资阳冰雹出现在雁江区中和、丹山、安岳县驯龙，并伴有7级左右的阵性大风。综上这2次过程均出现在夜间，突发性强，局地性明显，并伴有短时阵性大风，降雨不明显。

2 地面气温分析

14日20:00与16日20:00盆地中部地面温度均达26～27℃，较温江站的地面温度更高，不稳定能量更显著。并且2007年入春以后，由于天气影响系统和冷空气较弱，导致了资阳气温偏高，降水偏少的异常气候。尤其是4月上旬资阳降温降雨的天气过程结束后，天气迅速转晴，气温回升显著。与历史同期相比，资阳市在日平均气温长期偏高的同时，气温呈上升趋势（表1），11日日均气温偏高了2℃左右，12、13日日均气温普遍偏高了4.5℃左右。而14日偏高了5.5℃左右，16日普遍偏高了7℃左右，边界层增温显著。

表1 11—16日实况日均气温距平值（单位：℃）

3 冰雹环流形势与中尺度特征分析

按照热动力学结构特征将我国强对流天气的形势背景分为5类：高空冷平流强迫类、低层暖平流强迫类、斜压锋生类、准正压类和高架雷暴类。对这2次过程开始前20:00 500hPa环流形势分型以及中尺度分析，其中14日晚为高空冷平流强迫类，16日晚为低层暖平流强迫类（图略）。

图1 冰雹开始前20∶00中尺度分析

14日20:00(图1A)可见200hPa上盆地中部处于偏西气流的影响中，盆地中部为风速辐散区，有利于上升运动。500与700hPa上青海、甘肃一带的偏北风势力较强，达到急流标准， 500hPa在河套地区南部以及甘肃南部有显著降温区， 700hPa在内蒙西部有显著降温区，说明这2层上的偏北风中均携带冷平流南下，同时地面天气晴好，边界层增温明显，两者叠加使得大气温度垂直递减率增大，盆地内D（850-500）达到29～32℃，低层空气负浮力加大，有利于强对流天气出现，此为热力条件。700与850hPa上在盆地中部有切变线存在，水汽条件较差，仅在盆地中部有湿区。地面上在盆地北部有弱冷锋，满足高空冷平流强迫类的动力与湿度条件。16日20:00中(图1B)，可见200hPa上在盆地中部与北部在偏西气流中的风速辐散区，500hPa川西高原有一低槽，槽后有强盛的偏北风，并且有显著降温区与之配合，说明冷平流较强，有利于低槽发展，使得槽前的正涡度平流增大，上升运动增强，对应700hPa上有偏北风携带冷平流南下与偏南急流在盆地西北部形成切变,850hPa上偏南气流从重庆以气旋式入川，在盆地中部形成切变线，地面上在秦岭附近有一冷锋。低层辐合、高层辐散以及槽前的正涡度平流产生的强上升运动都为强对流发展提供动力条件。

700hPa与850hPa上可见有急流或显著偏南气流存在，但其南部湿度很小，水汽输送较差，说明低空强盛暖平流使得对流不稳定层结增大，同时盆地中低层大部分地方处于湿区中（t-td≤4℃），满足冰雹形成的水汽条件。

2次过程形成的热力条件与动力条件不同，14日夜间由于西北气流中携带冷平流造成热力不稳定，而高层系统的抬升作用不明显，主要由于低层辐合提供动力条件；16日夜间是由于低层强烈暖平流造成热力不稳定，并且由于高空低槽得到发展，槽前正涡度平流叠加低层辐合提供产生上升运动的动力。

4 t-lnp图与物理量分析

单站的T-lnp图是分析本地大气环境热力稳定度、动力稳定度的重要手段。T-lnp图中0℃、-20℃层高度、LCL、逆温层高度、低空风切变等参量能够比较显著的区分冰雹和对流行短时强降水天气[1]。0℃层和-20℃层分别是冷暖云分界线高度和大水滴自然冰化区下界，是表示雹云特征的重要参数，天气学原理上规定高度在2者分别在600hPa与400hPa附近有利于产生冰雹；当LCL高度较低时，水汽上升至不太高的高度后就可凝结为水滴降落至地面，形成降水从而不产生冰雹，那么LCL高度具体在哪个范围利于产生冰雹。在盆地中部除了0℃、-20℃层的高度可参考外，其他参数高度在冰雹的预报中是否具有参考价值，下面对2次盆地中部冰雹过程的温江与重庆沙坪坝站T-lnp图以及各热力学参数进行分析。

图 2 14 日 20∶00t-lnp 图

14日20:00K温江=38℃，K重庆=11℃，SI温江=-3.8℃，SI重庆=-0.57℃，CAPE温江=1495.2，CAPE重庆=1590.8；16日20:00K温江=33℃，K重庆=38℃ ,SI温江=3.54℃，SI重庆=-3.02℃，CAPE温江=0，CAPE重庆=1708.3。仅 16日20:00温江站无cape值，但从t-lnp图上看温江站均有中层干冷侵入，低层也有“喇叭口”形状，这种上下喇叭口有利于大风天气产生；14日20:00温江站0℃层高度位于600hPa附近，-20℃层位于418.5hPa，在靠近-20℃层附近有相对湿度≥80%的水分累积区，有利于水汽凝结为雹云；16日20:00温江站仅在700hPa附近有湿层，但在-10℃层至-20℃层之间相对湿度在70%～75%范围内，0℃高度在556hPa，略高于600hPa,-20℃的高度位于400hPa附近，有利于雹云生成，但没有14日冰雹的层结特征明显。

图 3 16 日20∶00t-lnp 图

重庆站t-lnp图形状上喇叭口非常明显，0℃以上无湿层，更偏向于大风的层结特征。

对2次过程温江站与重庆沙坪坝站计算0～-20℃层之间的CAPE值，14日20:00温江为107.8J/kg，重庆沙坪坝站位331.8 J/kg,16日20:00温江站无CAPE值，重庆沙坪坝站为294.2 J/kg。再根据公式计算0～-20℃间的最大上升速度，分别为14日20:00温江站14.6m/s，重庆沙坪坝站为25.8m/s，16日20:00重庆沙坪坝站为24.3m/s。说明0～-20℃间有较强的上升运动，且东部上升速度强于西部。资阳市与相邻简阳处于温江与重庆沙坪坝站之间，因此即便某一站点的层结特征并不完全满足降雹的特征，但在至少一站高能的情况下预报员仍需高度警惕。

2次过程中LCL均位于湿层以下，因此不利于显著降雨，0、-20℃层高度均为温江站更分别接近降雹标准600hPa与400hPa，但高度并不标准，CCL与LFC（表略）在这2次过程中无指示意义。

2次过程东部不稳定能量高于西部，均有较强垂直风切变。14日20:00可见没有低空急流，但中高层（500hPa与700hPa上）有西北风急流，垂直风切变很大，温江站850～500hPa风向顺转达120（超过90），风速切变约20m/s，沙坪坝站850～500hPa风向顺转接近180（超过90），风速切变约16m/s。16日20:00温江站与沙坪坝站的850～500hPa风向顺转均超过了90，风速切变也较大，具备了对流向强对流的转换条件。

5 垂直速度场

利用FNL资料分别对14日20:00，16日20:00垂直速度、静力能分析。

图4 沿30N 纬向剖面图垂直速度场

图5 850hPa静力能分布（单位k）

6 2次冰雹过程中雷达资料分析

14日22:00新都附近有强度为30～35dBz层状云回波向东南方向移动，并且移动迅速。22:13可见回波移动至成都龙泉驿，并且中心强度增大至40dBz，为积云状、层状云混合性降水回波，对应强回波顶高最高达11～12km（图略），22:30回波继续发展中心强度达50dBz以上，移入简阳境内，但回波顶高降低（图略）。22:43回波强度达55dBz，对应回波顶高10.5km（图略），对应垂直累积液态水含量增大至20kg/m2以上， 22:50中心强度仍维持在55dBz以上，但回波顶高降低，最高为8km，VIL值维持在20 kg/m2以上，之后回波强度减弱，回波顶高降低，VIL值降低。

16日21:11在雁江区西北部有回波发展并向东扩展，回波顶高达11km ，21:28回波在雁江区北部强度达50dBz，之后继续发展并东移，VIL增大至19 kg/m2以上，21:34回波中心强度达55 dBz，对应回波顶高达10～11km（图略）,VIL继续增大至30 kg/m2，21:40回波略有减弱，但21:46雁江区境内回波又有所增强，VIL值维持在20 kg/m2以上，21:58回波东移减弱，17日00:34回波中心强度在安岳境内增强至40dBz，成都雷达在资阳东部有衰减，因此比实际回波强度弱，对应回波顶高达10km（图略），但对应VIL值很小。

在这2次过程中强反射率因子对应顶高10km附近，说明回波高度达0℃层以上，有利于雹云生成，而VIL值约20 kg/m2，因龙泉山脉遮挡，比常用的VIL阈值（45 kg/m2以上）偏低，回波垂直分布图上可见2次过程中回波悬垂结构明显（图略），并且3KM上均有强回波存在。径向速度在这2次过程中仅能判断风速大小，以及预测回波移动防向，无法用来判断回波发展趋势。

7 小结

2次冰雹天气过程中14日夜间为高空冷平流强迫类，16日晚低层暖平流强迫类。

11—16日地面气温明显偏高，说明边界层增温显著。

2次过程均有较强的不稳定能量，垂直风切变较大，温江站0～-20℃层间有相对湿度大于70%的水分累积区，并且在此范围内温江与沙坪坝站均有较强的上升速度，有利于形成冰雹，上下喇叭口形状有利于大风。

在2次降雹过程前20:00，上升运动区与静力能分布对简阳、资阳的降雹大致落区有较好的指示意义。

2次过程中雷达回波的组合反射率因子中心强度均达50dBz以上，且对应回波顶高在10km附近，而VIL值约20 kg/m2，垂直方向上有悬垂结构。径向速度在这2次过程中无法用来判断回波发展趋势。