桂林市2019年“3.21”极端大风与“4.24”致灾冰雹过程特征对比分析

王艳兰，王娟，伍静，唐熠，王军君，李向红

(桂林市气象局，广西 桂林541001)

1 引 言

桂林市位于广西东北部，春季冷暖空气交汇频繁，强对流天气多发，如2012年2月高架强对流、2013年3月大范围风雹、4月局地龙卷等给桂林市造成严重损失。强对流天气具有局地性、突发性，一直是预报难点与研究重点。张小玲等[1]开发了对流天气的环境场条件分析技术；孙晓蕾等[2]认为大的整层环境风切变有利于中尺度对流系统增强；伍志方等[3]发现风切变矢量随高度的变化决定了左移和右移风暴的发展趋势；方翀等[4]证实了西风带飑线容易发生在高低层温差大、上干下湿、低空辐合、高空辐散的环境中，雷暴高压及相应冷池持续加强导致飑线发展。统计表明超级单体或中气旋与强天气有密切联系，64.3%以上的冰雹天气的中气旋达中等强度以上，带有中气旋的高顶高底的对流风暴易产生大冰雹[5]；郑永光等[6]分析出“东方之星”沉船事故主要由超级单体触发的下击暴流造成强烈大风灾害导致；反射率因子核下降、反射率槽口、雷暴云中层径向辐合等可预警下击暴流[7]；王秀明等[8]认为弓形回波的中层干冷急流卷入对流体后，降水粒子相变降温造成的负浮力及雷暴高压引起的冷池密度流是产生地面大风的重要原因。另外，胡宁等[9]研究了华南飑线发展的环境条件，翟丽萍等[10]对广西暖区飑线的结构及形成机制作了剖析，李向红等[11]分析了桂林市一次多种强对流天气过程的雷达回波特征。2019年3月21日(简称“大风过程”)、4月24日(简称“冰雹过程”)夜间桂林市临桂区出现极端大风及致灾冰雹天气，气象部门在潜势预报及短临预警虽有提醒，但强度及灾情仍出乎意料，对比分析造成两次过程的强风暴特征及环境条件，可为此类强对流天气提供预报预警依据。

2 资料说明

本文使用了临桂国家观测站(简称临桂站)分钟资料、中尺度自动站1 h观测资料、常规地面、高空观测资料、NCEP 1°×1°再分析资料以及风云4号红外云图、雷达观测资料。

3 灾害天气概况及单站要素特征

3月21日夜间桂林市5个县气象站出现≥8级大风，临桂站21:13记录到60.3 m/s的极大风速，打破了广西风速的历史记录，伴有47.9 mm/h的强降水及小冰雹，受灾群众安置41人，直接经济损失26万元。4月24日夜间桂林市9个县气象站出现≥8级大风，临桂区两江镇21—22时出现冰雹，最大直径≥30 mm，伴有46.8 mm/h的强降水，直接经济损失540万元，其中两江机场飞机遭受冰雹袭击损失严重。因两江镇自动站只有两要素，故分析临桂站分钟观测资料如图1a、1b(两竖线之间为飑线过境时段)，大风过程先出现明显降压(低层强中气旋导致)，后为狭窄雷暴高压形成的气压鼻尖顶迹线，最低气压与极大风速同时出现(与普通飑线过境风速增大伴气压升高截然不同)；冰雹过程为长形雷暴高压形成的波动式气压迹线，弱的气压谷与大风速同时出现(与中层中气旋有关)。大风出现时均伴有大的分钟雨量(下击暴流与降水拖曳导致大风)，大风过程分钟最大雨量达6.6 mm说明有强下击暴流；均伴有湿度谷，大风过程降水太强谷较浅。另外，大风过程临近前期(21时前后)由东南风转东北风(图略)、风速达15 m/s且气温下降表明冷空气影响临桂站，冰雹过程前期无冷空气影响。

图1 2019年3月21日21:01—21:22(a)、4月24日21:31—21:52(b)临桂站气象要素

另外，大风过程灾害现场大范围辐散倒伏物也表明有下击暴流，而小范围辐合倒伏物位于雷达图中气旋位置进一步说明低层有强中气旋，临桂站比周围高60 m的山包地形处于下击暴流造成的最强辐散风的高度(30～100 m)范围[13]，均有利于临桂站出现极端大风。

4 环流背景、主要影响及触发系统

高低空急流耦合提供有利背景条件。3月21日20时200 hPa高空急流(风速≥30 m/s)轴位于29°N，中心风速达60～70 m/s，桂林在急流入口区右侧50 m/s风速区；低空急流(风速≥12 m/s)轴位于22～23°N，中心风速为14 m/s，桂林在急流轴左侧；高层辐散、低层辐合在桂林西侧临桂一带重迭(图2a)，辐散中心达6×10-5s-1，辐合中心达-6×10-5s-1，有利于上升运动触发不稳定能量释放。4月24日20时高低空急流比3月21日20时弱，200 hPa高空急流轴位于25～26°N，中心风速达40～45 m/s，桂林在急流轴右侧35 m/s风速区；低空急流区范围小，位于23～24°N，桂林在急流轴左侧；高层辐散、低层辐合重迭区也位于桂林西侧临桂一带(图2b)，强度及重迭程度低于大风过程。

图2 2019年3月21日20时(a)及4月24日20时(b)高低层急流(单位：m/s)及散度(单位：10-5 s-1)实线：200 hPa上≥50(35)m/s等风速线，虚线：850 hPa上≥12 m/s等风速线，阴影：200 hPa辐散值，点线：850 hPa辐合值，三角形为桂林位置。

大风过程中层干层更显著，地面冷锋更强，冰雹过程高空槽前正涡度平流更强，低层高温高湿更明显。3月21日20时500 hPa短波槽东移影响桂林(图3a)，同时有温度槽滞留，桂林站500 hPa温度露点差达35℃，中层干层明显。850～925 hPa切变位于25°N以北，桂林为切变南侧偏南暖湿气流控制，与500 hPa干冷层形成上干冷下暖湿的不稳定层结，非常有利于雷暴大风天气。地面(图4a，见下页)强冷空气从中路南下形成强锋区，25～30°N气压差达12 hPa，温度及露点差分别为15℃、12℃，偏北风6～8 m/s，同时在广西西部有干线(露点锋)，冷锋及辐合线、干线等在暖湿区易触发强对流。4月24日20时500～700 hPa高原东部深槽移至广西中北部，槽前后南北风分量比大风过程明显，槽前正涡度平流利于低层辐合上升，850～925 hPa桂林也为切变南侧较强的偏南暖湿气流控制(图3b)，与500 hPa形成不稳定层结，但中层温度露点差为23℃，远不如大风过程干层显著。地面(图4b)北方冷空气比大风过程明显偏弱，桂林主要受静止锋及辐合线影响，广西西部有明显干线，南部高温高湿比大风过程明显，造成的强不稳定能量有利于辐合线、干线等触发强对流。

图3 2019年3月21日20时(a)、4月24日20时(b)综合分析图

图4 2019年3月21日20时(a)及4月24日20时(b)地面气压(单位：hPa)、风场(单位：m/s)及温度、露点温度(单位：℃)黑色实线：地面气压，黑色箭头：地面风，白色虚线：露点温度，彩色：温度。

5 潜势环境条件

临桂站及临桂两江镇分别位于桂林观测站西南方18.3 km、29.5 km处，可用20时桂林站探空资料(图5a、5b)及地面要素计算的对流参数(表1)来分析强对流环境潜势条件。

图5 2019年3月21日(a)、4月24日(b)20时桂林站T-log P图

表1 桂林站两次过程相关对流参数

具有强的对流不稳定层结及下沉动能，冰雹过程对流有效位能更强。大风及冰雹过程对应的850～500 hPa温差为25℃、29℃，CAPE值为769 J/kg、1 797 J/kg，CIN为69 J/kg、56 J/kg；沙氏指数为-3.0℃、-7.1℃，最大上升速度w_CAPE(表示不稳定能量全部释放后气块获得的最大上升速度，其值为CAPE值的2倍的平方根)为39 m/s、60 m/s，强天气威胁指数为426、568；Δθse850～500为20℃、28℃，远高于10℃的对流不稳定阈值；DCAPE值达1 218 J/kg、1 222 J/kg，预示风暴体中存在因降水蒸发或融化而产生的强下沉速度。风矢端图上低层有暖平流，700 hPa以下曲率大，即具有大的0～3 km风暴相对螺旋度，有利于形成较强中气旋。

明显的上干下湿特征及强的垂直风切变，大风过程中层干层更显著，冰雹过程经验估计冰雹直径大。孙建华等[13]证明了雷暴大风易发生在中层干、下层湿的环境中，低层水汽越多，中层越干，冷池及最大风速越强。两次过程低层850 hPa上T-Td为2℃，中层700～500 hPa最大(T-Td)≥23℃，其中大风过程达37℃，中层显著干层利于雨滴、冰雹等水凝物蒸发、融化降温形成负浮力，增强下沉气流导致地面大风。同时中层干层也有利于冰雹的产生，有干层时湿球温度0℃层高度会明显低于干球0℃层高度(表1)，且干层的存在表明环境大气会有较大的垂直减温率从而具有较大的CAPE和DCAPE，既有利于上升气流，也有利于强下沉气流。湿球0℃层更接近冰雹融化层高度，通过T-logP图直接求假湿球温度并作差值(0.5℃)订正得到大风、冰雹过程的湿球0℃高度分别为3 700 m、3 900 m，明显低于干球0℃层高度，另外，自由对流高度都降至1.5 km，有利于强对流启动；T-logP图中经验估计冰雹最大直径分别达22 mm、51 mm，说明两次过程都具有雹暴潜势。强的中低层环境风垂直切变对强风暴内部中气旋形成有重要作用。桂林站3月21日20时地面(东南风1 m/s)～500 hPa(西南风31 m/s)风速差达30 m/s以上，其中地面～700 hPa风速差达9 m/s；4月24日20时地面～500 hPa风速差达26 m/s以上，地面～700 hPa风速差达10 m/s。NCEP资料也显示，两次过程桂林位于强垂直风切变中心附近，地面～500 hPa风矢量差≥28 m/s，地面～700 hPa风速差≥10 m/s(图略)，均达到强垂直风切变标准。数值模式和理论研究表明不稳定环境中的低层垂直风切变是中层中气旋的涡度来源，两次过程均有较强的中低层环境风垂直切变，对风暴内部中气旋形成、对流组织化、风暴发展有重要作用。

两次过程都具备超级单体风暴环境条件：大的CAPE和强的中低层垂直风切变；大风过程湿下击暴流探空廓线特征更明显：低层高温高湿，温度直减率大，上干下湿，利于产生强下沉气流导致地面大风[8]；冰雹过程大的CAPE、强的中低层垂直风切变、大的w-CAPE以及冰雹估计直径，表明上升气流发展高，利于大冰雹形成。

6 动力条件

辐合上升动力作用强，大风过程强中心在低层，冰雹过程在高层。物理量剖面图上(图略)大风过程受低层冷切变、锋面及辐合线强迫抬升，-1.2 Pa/s的强上升速度位于800 hPa，500 hPa桂林西侧有下沉气流伴相对湿度≤20%干空气，即中层有干空气侵入利于下击暴流；冰雹过程-0.8 Pa/s的较强上升速度位于700 hPa，大值中心及伸展高度比大风过程高，利于对流风暴向上发展。大风过程800 hPa正涡度中心达6×10-5s-1，低层强涡旋有利于地面大风形成。冰雹过程高空槽前正涡度柱伸展到300 hPa，利于低层辐合上升及深对流发生。

冷池出流与环境风入流形成辐合垂直上升利于飑线发展。大风及冰雹过程沿回波带移动方向(图6a、6b红色实线)的剖面图上(图6c、6d)，低层都有较强辐合，后侧近地层分别有-5℃、-3.5℃的冷池，前方暖湿入流遇冷池出流形成辐合及抬升，沿着低层最大入流经辐合区和最大上升运动区构成近乎垂直状态的入流上升支(红色粗实线)，依据RKW理论[14]当冷池扩张速度(飑线强回波前沿移速)与0～3 km垂直风切变达到平衡时，垂直的上升运动利于飑线发展，说明此时风暴出流与环境风场相平衡，飑线及飑线上单体风暴将发展加强，大风过程低层冷池、入流、辐合及上升均比冰雹过程强。

图6 3月21日20时(a)、4月24日20时(b)组合反射率因子(单位:dBZ)及沿红直线的垂直速度(红色虚线，单位：Pa/s)、散度(白色虚线，单位：10-5 s-1)、扰动温度(彩色，单位：℃)剖面图(c、d，黑色箭头为环境风，其中水平风减去了回波带移速)

变压风及冷池有利于对流风暴发展并朝变压低中心移动。气压的局地变化使气压梯度力与地转偏向力不平衡引起地转偏差，称为变压风，扰动辐合线与变压风存在明显关系[15]。变压风计算公为变压梯度，f为地转参数，ρ为大气密度)表明变压梯度大的地方产生大的变压风形成辐合线等，在不稳定条件下易触发强对流。大风过程21日18—19时1 h变压图上(图7a红线)，西侧有正变压中心1.5 hPa/h，其东南侧为变压低值区0～0.2 hPa/h，在两中心之间存在变压梯度大值区，对流回波沿大值区发展东移(图7b)。温度扰动对回波发展也起到重要作用。19时强回波中心≥50 dBZ处雨势加大，20时强降水≥20 mm/h，其蒸发冷却导致地面出现变温达-2～-7℃的冷池(图7b)，冷池出流与前沿东南风入流形成辐合导致对流单体生成。19—20时强回波东南方有变压低中心，则在冷池前沿及变压低中心方向产生新的对流单体使带状回波向东南方向移动(图7a、7b)。21时因飑前低压及中气旋下降，变压低中心位于临桂区，并与临桂附近的冷池前沿重迭，冷池出流和暖湿入流相汇合以及变压低中心变压风辐合导致强回波中心影响临桂区造成极端大风(图7c)。按照RKW理论[14]：地面冷池出流造成的水平负涡度和低层垂直风切变造成的水平正涡度相平衡时，其前沿上升气流垂直发展(即强回波前沿与冷池前沿重迭)，最有利于前方新单体形成和回波带发展。19、20时负变温前沿分别超前和落后于强回波，回波带较弱(图7a、7b)，21—22时负变温前沿与强回波前沿基本重叠，利于前沿新单体形成和回波带发展加强(图7c、7d)，飑线东移过程中明显加强。

图7 21日19时(a)、20时(b)、21时(c)、22时(d)1 h变压(红色等值线，单位：hPa)、变温(蓝色等值线，单位：℃)及反射率因子(彩色等值线，单位:dBZ) 实心三角与空心三角分别代表桂林站及临桂站位置。

冰雹过程中1 h变压、1 h变温也存在相似的飑线中尺度特征，但21时变压低中心远不如大风过程强，主要是因为中气旋位于高层所致。

7 对流风暴云图及雷达回波演变特征

7.1 卫星云图特征

大风过程21日20:53—21:00，由多个对流单体组成的窄带对流云发展东移影响桂林市，相当黑体亮温(TBB)中心为225 K，07分两侧单体迅速减弱，中间单体加强，11—15分TBB中心最低达220 K且边界梯度大，面积约15 km×15 km，属于中γ系统(图略)。冰雹过程24日20:30—21:00块状对流云东移至桂林市，云团南侧镶嵌的多个对流单体合并成短带状，TBB中心为220 K，15—23分开始影响临桂区，TBB达215 K，21时30—40分对流云合并成椭圆形，TBB≤215 K面积约80 km×40 km，属于中β系统，其强中心达210 K，比大风过程更低(图略)，说明风暴顶更高。

7.2 雷达回波特征

7.2.1 大风过程雷达回波特征及冷空气对强风暴的作用

风暴最大反射率因子达65 dBZ，具有明显的低层钩状回波，冷锋边界导致风暴中气旋形成。低层反射率因子显示，21日17时受干线辐合线触发，广西西北部初生对流回波生成发展，随后形成线状对流，20时冷空气影响桂林北部县，线状对流与锋面对流靠近发展成多单体风暴，单站要素特征表明21时前后地面冷锋正好抵达临桂站，热力边界上斜压性增大，超级单体风暴此时移入恰好在热力边界通过斜压性产生最大水平涡度，导致低层中气旋形成，从而导致风暴强烈发展，因而此时线状对流回波合成飑线，飑线上的强单体发展成超级单体风暴，且21:06—21:11超级单体风暴发展达到鼎盛阶段，位于飑线最前沿，最大反射率因子超过65 dBZ，并出现与中气旋相联系的钩状回波和与强上升气流相联系的有界弱回波区(图8a)，对应0.5°仰角在临桂区出现中气旋(图8b)并伴有31.5 m/s的最大出流，13分该强单体东移经临桂站，造成了60.3 m/s的极端大风。因此地面冷空气的及时介入在极端大风形成中起到重要作用。而极端大风发生在钩状回波对应的中气旋后部强回波处，说明低层中气旋是造成极端大风的重要因素之一。

强反射率因子核心下降导致下击暴流，低层中气旋对下击暴流有增强作用。沿强回波前进方向右前方(图8a中黑线)作反射率因子剖面图显示，20:54—21:00风暴顶倾斜，出现弱回波区，65 dBZ强回波中心达6 km，21:06移向临桂区时强回波中心升至7 km并出现有界弱回波区，说明中气旋在低层窟窿处产生较大上升速度，弱回波区后侧65 dBZ强回波中心降至3～4 km，11分反射率因子核心快速下降，强回波墙在临桂站附近接地，伴随冰雹、雨水的重力拖曳及融化、蒸发冷却作用导致下击暴流造成辐散大风(图8c)，因此下击暴流在极端大风形成中起重要作用。Roberts等[7]研究认为旋转会在地面附近造成气压下降，从而形成向下的气压梯度力，使下沉气流及下击暴流加强。此次过程下击暴流发生时近地面层400 m高度(0.5°仰角)上出现了较强中气旋，临桂站本站气压和风速分钟数据也表明，下击暴流发生时，气压出现明显下降，风速极大值与气压最小值同时出现也说明了低层中气旋在地面造成气压下降，从而进一步加强下击暴流导致极端大风。

中层径向辐合特征MARC明显。沿径向经强风暴中心(如图8d中黑线)作速度剖面，20:54强风暴中心3～7 km为较强辐散，对应低层辐合；21时中层转为弱辐合；06分(图8e)强风暴中心中层外侧入流10～15 m/s，内侧出流5～10 m/s(白色圆圈)，辐合明显增大，中层径向辐合特征(MARC)明显，对应6.0°仰角径向速度图上存在明显辐合(图8f)，有利于地面辐散大风，MARC比极端大风提前了7～13 min，具有警示作用。另外，大风过程桂林雷达垂直累积液态水含量(VIL)达到30 kg/m2(距离近偏低)，永州雷达(距临桂180 km)VIL达45 kg/m2，对应出现了小冰雹。

图8 3月21日21:11 6.0°仰角反射率因子(a)、0.5°仰角基本速度(b)、沿a中黑线反射率因子剖面(c)；06分6.0°仰角反射率因子(d)、沿d中黑线基本速度剖面(e)、6.0°仰角基本速度(e) 黑色及红色三角为临桂站位置。

7.2.2 冰雹过程雷达回波特征

风暴强回波中心达65 dBZ，三体散射特征明显，有中低层辐合、高层辐散的风暴结构。24日18时对流回波带从贵州南部东移入境，20时迅速发展成飑线及弓形回波，20:40弓形回波与南侧对流单体合并，处于合并点的对流回波单体迅速发展，21时演变成超级单体风暴(出现中气旋)，20分垂直飑线的速度剖面图上飑线后侧下沉气流较强，前侧暖湿气流与冷池出流形成辐合抬升，上升气流沿冷池出流上方进入风暴，形成中低层辐合、高层辐散结构，风暴顶辐散伸展到10 km以上(图9a)，有利于冰雹形成。对应超级单体21:20反射率因子中心达60 dBZ，28—46分强回波中心达65 dBZ，向上伸至19.5°仰角，前侧有V形缺口，28分开始9.9°仰角以上出现三体散射长钉TBSS(图9b)，两江镇出现密集冰雹。

冰雹过程具有高悬强回波，VIL达55～65 kg/m2。反射率因子剖面上21:27开始65 dBZ强回波达到-20℃层高度(约7 800 m)，60 dBZ顶高达10 km以上(图9c)，有利于冰晶碰并，高悬强回波下有弱回波区，21:40时60 dBZ仍达9 km以上，有利于大冰雹不断形成下落。根据美国俄克拉荷马州的统计，4月出现大冰雹的VIL阈值为45 kg/m2，广西3—5月冰雹云及大冰雹的VIL阈值分别为43 kg/m2和50 kg/m2[16]。强风暴趋势及VIL产品显示桂林雷达21:04—21:11 VIL从40 kg/m2跃升至65 kg/m2(图9d)，之后因距离较近缺测高层回波，VIL逐渐降低，28分后达60 kg/m2以上(图9d)，34—40分VIL≤40 kg/m2，此时柳州雷达(距离约115 km)VIL达55～65 kg/m2，即明显比俄克拉荷马州及广西同期冰雹的VIL阈值大，两江机场21:28—21:40出现密集且较大直径的冰雹也证实了这一点。另外，冰雹过程飑线中强单体经过临桂站时造成26 m/s大风(21:44)，出现了较强反射率因子下降及中层径向辐合(图略)，但都比大风过程明显偏弱。

图9 桂林雷达2019年4月24日21时22分2.4°反射率因子及沿左上图红线的速度剖面(a)、21时28分14.6°反射率因子(单位：dBZ)(b)、21时27分柳州雷达反射率因子剖面(c)以及桂林雷达21时28分VIL(单位：kg/m2)(d)

7.3 中气旋特征

两过程均具有较强中气旋，大风过程中气旋直径减小，高度较低。按照美国俄克拉荷马州中气旋标准，读取大风过程风暴旋转速度及直径(表略)，20:00—20:25旋转速度12～18 m/s，伸展高度≥3 km，为弱中气旋，其中13—19分旋转速度≥16 m/s，为中等中气旋；这一阶段中气旋中心较高，直径较大，风暴发展；30—36分强回波分成两块，大的中气旋分裂成两个小涡旋，北部涡旋42分旋转速度大值中心下降，造成上游站22.8 m/s大风；54分旋转速度加强，21:00—21:06达12～15 m/s，为中气旋，直径明显减小，11分直径≤2 km，造成极端大风。冰雹过程中气旋较高，柳州雷达21:02—21:46旋转速度≥11.5 m/s，为中气旋，其中21:27—21:34中层仰角(垂直厚度达3 km)旋转速度15 m/s，为中等中气旋，高的中气旋有利于高悬强回波形成大冰雹，中气旋直径约3 km，其中40分≤3 km，44分出现大风。分析雷达中气旋相关参数，并由速度产品读出近距离(≤20 km)处中气旋低层信息(图10a、10b)可知大风过程中气旋高度低，顶高、底高分别在5 km和3 km以下，比冰雹过程顶底(7 km和5 km)明显偏低；大风出现前2～3个体扫中气旋底高、顶高及最大切变高度有一个上升的过程，出现前0～1个体扫中气旋顶高及最大切变高度下降。

大风过程中气旋与龙卷涡旋特征(简称TVS)同时出现。Doswell[17]指出，在观测到中气旋的基础上再探测到TVS，则龙卷及大风发生概率明显增大。大风过程19:54—20:36连续6个体扫出现底高≥1.3 km的TVS，20:42在临桂西部出现底高0.6 km的TVS，茶洞鹿角村出现22.6 m/s大风。20:54—21:06出现底高0.8 km的TVS，11—13分出现极端大风，比大风提前1～2个体扫时间。冰雹过程由于中气旋较高，整个过程无明显TVS。

8 结 论

通过分析2019年春季桂林市临桂区极端大风及致灾冰雹过程，得出如下结论。

(1)两次过程大风出现时气压出现谷值(与中气旋有关)、分钟降水量大(与下击暴流及降水拖曳作用相关)，大风过程罕见的分钟降水与气压谷说明有强下击暴流及低层中气旋。

(2)两次过程均发生在高空急流右侧、低空急流左侧，锋面及辐合线为触发系统。大风过程低层锋面强，中层干层更显著，冰雹过程高空槽更强，低层高温高湿更明显。

(3)两次过程具有强的上干冷下暖湿的不稳定层结及下沉动能，大风过程中层干层更显著；均具有超级单体风暴形成的潜势条件：大的CAPE和强的垂直风切变，冰雹过程CAPE更大。

(4)两次过程飑线前沿冷池出流与环境风垂直切变维持平衡，上升速度呈垂直状态，利于飑线发展。变压风有利于对流发生，适度的冷池出流利于回波带维持并向冷池前1 h变压低中心移动。大风过程冷池前沿与变压低中心在临桂迭加，导致强回波发展造成下击暴流。

(5)大风过程为中γ对流系统，强中心位于云团中心；冰雹过程为中β对流系统，TBB值更低。两次过程由镶嵌在飑线系统中的超级单体风暴引起，超级单体强回波中心达65 dBZ，具有(有界)弱回波区、三体散射。大风过程强单体风暴借助冷锋热力边界的斜压性在低层形成较强中气旋，其低层V形缺口及钩状回波更明显，并出现明显的MARC及反射率核心快速下降(下击暴流)等特征；冰雹过程强回波质心高，三体散射更明显，有中低层辐合、高层辐散的风暴结构，VIL达55～65 kg/m2，并有跃升现象。

(6)两次过程都出现中等强度中气旋，大风过程中气旋低，半径明显减小，冰雹过程中气旋高。大风发生前2～3个体扫中气旋都有一个上升过程，前0～1个体扫中气旋高度下降。大风过程中气旋与龙卷涡旋特征同时出现，对地面极端大风有预警作用。