锦州地区冰雹气候特征及潜势预报方法研究

周福然 白雪 张翠艳 温舟 娄芳蕾徐 玉秀

关键词：冰雹;物理量;指标叠套法

1绪论

冰雹是一种中小尺度系统，具有尺度小、突发性强的特点，给农业生产和人民生活造成严重的影响。多年来，国内许多专家致力于冰雹预报的研究，且已取得很大进展。冰雹天气过程发展迅速，目前锦州地区冰雹天气还是以监测为主，因此，对冰雹天气预报方法进行研究，建立适合锦州地区的本地化预报方法，为今后预报提供参考，从而提高冰雹预报的准确率，进而减少冰雹灾害带来的损失。

2资料和雹日标准的统计

2.1资料

选取了锦州地区5个观测站2003-2017年的常规观测资料，高空资料选用的是锦州站的探空资料。

2.2雹日标准

某日中有≥1个站出现冰雹，将该日定为冰雹日。

3冰雹气候特征

3.1时间分布特征

3.1.1冰雹日数的年际变化从2003-2017年冰雹出现次数可以看出锦州冰雹日数呈总体减少趋势，其中，2005年、2012年最多，为6次，从图1可以看出锦州冰雹次数的年变化较大，年平均冰雹日数为2.7。

3.1.2冰雹日数的月分布

锦州地区冰雹一般出现在春末夏初和秋季，5～6月和9～10月为高发期，呈双峰型分布。5—6月降雹概率最大，与春季冷暖空气活动频繁，0℃层和20℃层高度比较适宜有关，受东北冷涡影响，冷暖空气在锦州地区交汇，大气层结不稳定，水汽条件和热力条件适宜，配合触发机制，从而形成局地的冰雹天气。7～8月锦州受高空槽和副热带高压影响，以稳定性降雨为主。9～10月冰雹次数较少，冷空气势力比较弱，0℃层高度比较高，对冰雹落到地面非常不利。

3.1.3冰雹日数的日分布

由图3可以看出锦州冰雹日分布规律明显，大多数出现在中午至傍晚。12～18时降雹次数占总降雹数的84%，其中以12时和16时出现最多。这主要是由于中午至傍晚地面受热对流旺盛，不稳定层结建立，水汽条件和热力条件适宜，产生冰雹天气。

3.1.4冰雹初、终日

冰雹初日一般出现在3月到6月，出现最早的是2008年3月30日，出现在锦州，冰雹终日一般出现在9月到11月，出现最晚的是2010年11月11日，出现在锦州。

3.2空间分布特征

3 2 1冰雹日数的空间分布

锦州地区各站冰雹日数分布地域差异明显，锦州市出现的次数最多，为17次，北镇最少，为5次，总体呈现出南多北少的特征。

3.2.2冰雹局地性特征

若某一日中有大于3个站出现冰雹，则定义为一次区域性冰雹过程，若某一日中有小于等于2个站出现冰雹，则定义为一次局地性冰雹过程，统计发现41次冰雹天气过程，有3次区域性冰雹过程，其余38次均为局地性冰雹天气过程。

4物理量分析

4.1不稳定条件分析

选取锦州站探空资料，将物理量进行统计分析，发现T850—Tsoo、1Tr、SSI、0℃层和-20℃层厚度、K指数、sI指数对锦州地区冰雹的潜势预报提供了很好的参考。

AT=T-T500AT值越大，表明上冷下暖越显著，越有利于对流的发展。

总指数TT：表征大气温湿特征的指数，TT越大，表示越不稳定。

风暴强度指数SSI：表达了浮力能和垂直风切变之间的线性关系，是一个无量纲数。

适当的0℃层高度是冰雹增长和降落的主要条件之一，通过分析锦州站探空资料得出，41次冰雹天气过程的0℃层高度范围1300～4400m，平均高度3212m;-20℃层高度范4200～7500m，平均高度6220m;0～-20℃厚度范围2400～3500m，平均厚度3008m。

K指数：在反映气层不稳定程度的同时考虑了中低层的水汽条件，反映对流层中低层的温湿分布对稳定度的影响。一般K指数越大，表示大气层结越不稳定。

沙氏指數sI：是反映大气状况的一个指数。SI>0表示大气层结较稳定，SI<0℃，表示大气层结不稳定，且负值越大，不稳定程度越大。

4.2水汽条件分析

通过分析锦州站探空资料发现，冰雹发生前锦州大部分地区850hPa为湿区，500hPa降雹处为干区，满足上干下湿的不稳定条件，可以看出干侵入对冰雹天气有指示意义。

4.3垂直风切变

垂直风切变是维系冰雹发生发展的必要条件。通过对冰雹个例的分析，冰雹天气的形成和发展过程中，存在强烈的垂直风切变。

4.4触发条件分析

冰雹的主要触发条件有地面冷锋、辐合线、干线。

5冰雹潜势预报方法的建立

5.1预报因子的选取和物理量阈值的确定

根据统计分析结果，选取稳定性较好、剔除离散度较大的物理量，筛选出T850—T5、SSI、0℃层和_20～C层厚度AH、K指数、sI作为锦州地区冰雹天气预报因子。

5.2冰雹预报方法

采用指标叠套法进行锦州地区冰雹天气的潜势预报，采用专家打分设定每个因子的权重，T850-、SSI、AH、K以50百分位以上设定为100%权重，25百分位到50百分位设定为50%权重，sI以50百分位以下设定为100%权重，50百分位到70百分位设定为50%权重。把6个预报因子的权重相加，得出累加值的范围为0～100，越大代表出现冰雹的概率越高。当累加值P>60，预报当天有冰雹天气。

6结论

（1）2003-2017年锦州冰雹日数年际变化呈总体减少趋势，月际变化呈明显的双峰型分布，锦州冰雹次数日变化十分明显。冰雹的局地性很强，存在地域差异，总体呈现出南多北少的特征。

（2）T850-T500、1Tr、SSI、0℃层和-20℃层厚度AH、K指数、sI对冰雹天气发生有较好的指示意义，作为预报因子，采用指标叠套法进行冰雹潜势预报。