通辽市冰雹天气各物理量的性能分析

王雨琪 乌文奇

（通辽市气象局，内蒙古 通辽 028000）

通辽市自然灾害繁多，干旱、洪涝，大风、沙尘、冰雹、霜冻、低温、龙卷等，给农牧林业生产造成的损失是巨大的。冰雹天气可造成农作物减产甚至绝收；毁坏草原牧草、造成牲畜伤、亡。通辽市为了抗击和防御冰雹灾害，一是进行人工防雹作业试验，取得了一定的成效；二是进行冰雹的气候分析工作，70 年代、80 年代就有此类论文发表，但由于资料、技术等原因，分析工作有待进一步深入。

1 冰雹天气各物理量的性能分析

1.1 主要物理量

强天气威胁指数、沙氏指数、总指数、瑞士雷暴指数、KI 指数、深厚对流指数、对流有效位能、抑制有效位能、风暴相对环境螺旋度、抬升指数。

1.2 0℃层高度和-20℃层高度

物理量沙氏指数SI、抬升指数LI、深厚对流指数DCI、KI指数、总指数TT、850 百帕与500 百帕的温度差、SWEAT（强天气威胁指数）、0℃层高度和-20℃层高度、瑞士雷暴指数SWISS 与通辽市冰雹天气的发生具有密切的关联性，而且物理意义明确，可作为冰雹天气的预报因子。

1.2.1 SI：沙氏指数

SI=T500-TS，可以说明这个层次中的条件性不稳定情况。当SI 大于0 时，大气层结是稳定的，反之亦然，且负值越大，不稳定程度越强。

1.2.2 LI：抬升指数

LI=T500-TS，表示这个层次中的条件性不稳定情况。当LI 大于0 时，大气层结是稳定的；反之亦然，且负值越大，不稳定程度越大。

1.2.3 DCI：深厚对流指数

判别深厚对流潜势区域。

DCI=（T850+Td850）-LI

在DCI 高值区，常有明显的对流发生。

1.2.4 KI 指数

KI 指数能够反映大气的层结稳定情况，KI 指数越大，层结越不稳定。

1.2.5 TT：总指数

TT=T850+Td850-2T500

TT 越大，表示越不稳定。

1.2.6 △T=T850-T500：850 百帕与500 百帕的温度差

如果△T 值越大，即表明上冷下暖越明显，越有利于对流的发展和形成。

1.2.7 SWEAT：强天气威胁指数

SWEAT=12Td850+20（TT-49）+2f850+f500+125（S+0.2）

Td850为850hpa 露点温度（℃），若Td850是负数，此项为0；TT=T850+Td850-2T500，为总指数，f850为850hpa风速，f550为500hpa 风速，S=sin(α500-α850),α500与α850分别代表500hpa 风向与850hpa 风向。SWEAT 是一个无量纲的单位。

表5 通辽市冰雹天气的高空系统比例

1.2.8 0℃层高度和-20℃高度

积雨云在0℃层以下是水滴和过饱和水汽区，0℃层以上至-16℃层以下是过冷水和冰晶的混合体，再向上则以雪花、冰晶等固态云滴为主。冰雹在云体中增长的情况同这些水分位相的垂直分布有关。0℃层的高度对冰雹的形成是有影响的。

根据观测分析发现，最有利于冰雹形成的0℃层海拔高度大约在3.0-4.5km或700-600hpa。大水滴在-20℃左右的温度，5500-6900m（500-400hpa 附近）最容易形成冰雹。

表2 通辽市各地平均每年冰雹日数/d

不难看出，当高层为冷平流时，-20℃层的高度要下降，低层为暖平流时，0℃层的高度要升高，这样0℃层到-20℃层之间距离△H0--20℃值也可用来表示雹云的特征。

1.2.9 SWISS（瑞士雷暴指数）

SWISS 指数是用于确定是否有雷暴发生，它类似于美国气象学家提出的强天气威胁指数。SWISS=SI850+0.4Shr3-6+0.1(T-Td)600。其中SI850为传统的沙氏指数的数值（单位取℃）；Shr3-6为3-6 公里垂直风切变的值（单位取m·s-1·(3km)-1）；（T-Td）600是600百帕温度露点差的数值（单位取℃），当5.1≤SWISS≤7时预报有雷暴。[1]

2 对相关数据的分析

2.1 通辽市各地冰雹数据统计概况

通辽市冰雹最早出现时间为4 月1 日（1982 年甘旗卡），与甘旗卡较近的库伦、保康为4 月6 日，舍伯吐为5 月7 日，其余各地在4 月中旬。最晚出现时间为10 月14 日（1966 年科尔沁和1978 年库伦）。冰雹在一年中出现月份为单峰型，以6 月份为峰值，占总冰雹日的三分之一，该月冷、暖空气活跃，多受对流天气系统影响，易于产生强烈对流云系而发生冰雹天气。其余月份随着与六月份的远离，冰雹天气频数逐渐减少（表1）。

表1 通辽市1960-2015 年各月冰雹频数及比例

在地理分布上，北部的巴雅尔最多，平均每年2.1d，西南部的青龙山次之，平均每年1.5d，其余各地平均每年1d 左右。巴雅尔和青龙山为山区或近山区，可见地形在冰雹活动中的作用是明显的。

2.2 线性趋势

图1 为通辽市九站冰雹总日数演变图。从图1 可以看出，冰雹日数最多22d（1971 年），最少1d（2007年）相差21d。阶段性十分明显，在前29 年（1960-1988年）为数量偏多、年际间波动较大时期，这一时期平均每年13.9d；在后27 年（1989-2015 年）则为数量偏少、波动中减少时期，此时期平均每年7.0d，几乎为前一时期的一半，减少趋势是十分明显的。

图1 通辽市冰雹总日数演变图

2.3 区域性

通辽市冰雹天气在同一天中有单站发生和多站发生的情况。如果定义在同一天中有≥2 站（相邻两站）发生冰雹天气为区域性冰雹天气，只有1 站降雹为局地冰雹天气，则各月区域性冰雹天气所占比例见表3，从表3 可以看出，6 月份区域性冰雹比例最大，达42.5%，该月曾出现5 个站同一天降雹（1975 年6 月6日）；其次是5 月份为16.1%。[2]

表3 通辽市各月区域性冰雹天气比例

2.4 日变化

一天中10 时以前出现冰雹的频率很小，0-10 时的频率和为2.4%，每个小时的频率不足1%，10 时以后骤然增加，10-11 时和11-12 时频率各为2.2%，此后继续增加，15-16 时和16-17 时达到高峰，冰雹频率分别为15.4%和15.3%，以后呈直线减少趋势，至19-20时频率只有4.0%，20-21 时为1.2%，21 时以后每个小时的频率又不足1%。

2.5 持续时间

冰雹持续时间有很大差异，有的降雹时间不足1分钟，有的可达3 小时以上，巴雅尔在1962 年6 月5 日和1982 年7 月21 日分别出现持续时间183 分钟和186 分钟的冰雹，但持续时间在4 分钟以内的占52.9%，在8 分钟以内的累计为78.2%，在30 分钟以上的只占2.4%（表4）。

表4 通辽市冰雹持续时间出现频率

2.6 高空系统

根据对20 年6-8 月冰雹天气高空系统的统计（表5），低压系统（包括蒙古低压，贝湖低压，西来低压，东北冷涡、台风东北上等）占42.6%；低槽系统（包括西来低槽、西北低槽、北来低槽、横槽底部等）占34.6%，切变线占5.6%，上述三类占82.8%，其它（包括高脊附近、西北气流、西南气流、偏西气流等）占17.2%。可见在分析和预报服务时，把重点放在高空的低压、低槽和切变线上，应该是正确的。[3-4]

3 结论与讨论

1.通辽市从4 月上旬至10 月中旬均可出现冰雹，集中于5-7 月，以6 月为最多，占总冰雹日的三分之一。地域上以山地或近山区偏多。年际变化大，减少趋势显著，从1980 年代中期起持续下降。

2.在同一天有≥2 站（相邻两站）降雹的区域性冰雹天气，以六月份为最多，而且其比例更多，接近10%，这是由于区域性冰雹天气与一定的天气形势相关联。根据对2020 年6-8 月冰雹天气的高空系统的统计表明，受低压系统和低槽系统影响的分别占42.6%和34.6%，二者加起来达77.2%。因此，做好冰雹天气预报，抓住此二类系统有重要的意义。