娄底市一次冰雹天气过程分析

张寒嫣　肖诗尧　马琴　邓梅　李志斌　陈铁军　杨婷

摘要 根据常规气象观测资料、FY-4A卫星资料、风云地球资料及雷达资料等，分析了2022年7月28日娄底市北部一次冰雹天气。结果表明：此次冰雹天气过程发生在上干冷、下暖湿的较强不稳定环境，前期地面增温累积了热力不稳定能量，地面辐合线等触发了中小尺度系统的发生发展。强回波悬垂、三体散射、VIL异常高值等都是出现冰雹天气时的典型特征；在分析冰雹的常规气象资料的基础上，利用WBZ层高度和风云地球卫星等新型资料追踪冰雹天气发生的潜势与发展，对预判冰雹的强度和落区具有较好的指示作用。

关键词 冰雹；中尺度分析；强对流天气

中圖分类号：P458.1 文献标识码：B 文章编号：2095–3305（2023）06–0076-03

冰雹是强对流天气之一，具有发展尺度小、持续时间短、局地性强、强度大、破坏性强等特点。近年来，气象工作者对冰雹等强对流天气颇有研究。唐佳等[1]对湖南一次大范围强对流天气过程分析得出，在雷达产品上冰雹发生时具有典型的三体散射特征。汤兴芝

等[2]通过研究得出强冰雹产生在上干冷、下暖湿、低空辐合、高空辐散的环流背景下，地面中尺度辐合和“喇叭口”的有利地形，给冷锋前暖区对流性天气提供了触发机制。陆飞等[3]对江苏中南部一次强冰雹过程进行分析，指出在盛夏副高西南侧暖湿不稳定气流的作用下，获得的不稳定能量最多，冰雹的范围和强度最大。周长青等[4]指出在强对流天气发生潜势已具备的条件下，针对冰雹天气，应重点关注大于60 dBz强回波垂直扩展的高度、三体散射、VIL高值区的持续维持等。覃皓等[5]对广西一次大范围冰雹天气分析指出对流云团呈“长椭圆”形，具有发生区域性冰雹天气的典型特征。

1 娄底市冰雹天气特征

据统计，近50年娄底市共计发生冰雹天气164次，主要集中在2—5月，其中，以3月最多（占全年的34.1%），10月发生次数最少，为0次。7月发生冰雹次数仅占全年的2.4%。娄底市对冰雹等强对流天气的相关研究较少。因此，根据常规气象观测资料、中小尺度自动站资料、FY-4A卫星资料、风云地球资料以及邵阳站雷达资料等，对此次冰雹天气的形成、发展以及典型特征进行分析，以期更好地了解此类天气的发生发展机制和总结预报预警经验。

2 天气过程实况

2022年7月28日，江苏、安徽、江西北部以及湖南中东部等地一带有强对流天气。娄底地区于12：00左右开始有强对流天气发生发展，12：00～16：00出现短时强降水、雷暴大风及冰雹，最大小时雨强为32.7 mm（28日14：00～15：00），出现在涟源市东北部七星街镇雷鸣站；极大风速达到13.3 m/s；14：50～15：05，涟源市北部伏口镇良响村出现冰雹，一般如大拇指大小，极少数如鸡蛋大小。此次强对流天气过程导致涟源市6个乡镇农房、农作物受损。其中，受灾人口157人，紧急避险转移5人，转移安置71人，农作物受灾面积为7 hm2，房屋倒塌4户14间，严重损坏5户20间，一般损坏31户58间，直接经济损失131.5万元。

3 天气形势分析

3.1 中尺度分析

28日08：00 500 hPa有一高空槽自河南，经湖北、湖南，至贵州、云南一带，湖南大部分地区均处于槽前旺盛的西南急流，高空急流起到抽吸作用；700 hPa娄底地区位于低层切变的西南急流；850 hPa湘中和湘北地区呈一条东北—西南向的低空切变线，在切变线以南的地区，自广西到湖南中部有显著的西南气流输送暖湿空气，高低空急流的耦合为强对流的发展提供了有利的抬升和水汽条件；925 hPa上湘北至湘西有风速辐合；14：00，地面风速辐合线处在湘中一带，触发了中尺度对流雨团的生成与发展（图1）。同时，前期地面最高温度普遍攀升至35 ℃及以上，有利于大气热力不稳定能量的积聚。此外，500 hPa上湖南大部分地区为温度露点差≥20 ℃的显著干区所覆盖，850 hPa上娄底地区为温度露点差≤2 ℃的显著湿区所覆盖，850 hPa与500 hPa温度差超过25 ℃，表明该地区大气上干冷、下暖湿的结构非常明显，垂直温度递减率高，有利于触发对流不稳定能量的释放。再结合地面3 h变压分布来看，地面辐合线附近出现了3 h变压异常偏低值区，有利于推动中尺度系统的发展、加强，与实况对流发生区域有所对应[6]。

此次过程主要是高空槽、高空急流配合低层切变线、超低空辐合线，以及一定的能量条件触发了娄底市涟源北部局地强对流天气，同时涟源北部山区海拔较高，冰雹易出现在海拔较高的山区，需考虑地形在该过程中对降水增幅和对流加强的作用。

3.2 环境条件

大气的热力状态和动力过程，以及热力过程中各种物理量的变化等，可通过大气热力学图解加以描述，因此分析T-lnP图对预测和判断强对流天气过程具有重要的指示意义。从物理参数来看，长沙站08：00的对流有效位能CAPE较高，达到了388.3 J/kg，K指数21 ℃较小。这可能是由于700 hPa湿度较小，导致（T-Td）700变大，K指数小，沙氏指数（SI）为-0.91 ℃；怀化站CAPE高，达到了530.2 J/kg，K指数为39.2 ℃，沙氏指数（SI）为-4.31 ℃，20：00怀化站CAPE值达到了2 560.9 J/kg。

08：00长沙站0 ℃和-20 ℃层高度分别为5 319和8 691 m，怀化站0 ℃和-20 ℃层高度分别为5 137和8 822 m。同时，根据研究，冰雹融化层更接近湿球温度0 ℃（WBZ）层，WBZ层高度在2.0～4.5 km之间可能出现冰雹[7]。08：00，长沙站、怀化站WBZ高度分别为4 270和4 808 m。综上，0 ℃-20 ℃层和WBZ层高度对于娄底地区来说偏高，在降雹过程中可能出现一定的融化，致使降落冰雹普遍不大，只有极少数的冰雹如小鸡蛋般大小。

进一步分析长沙站28日08：00 T-lnP探空曲线，500 hPa高度左右的温度露点差明显增大，呈上干下湿的“喇叭口”状（表1）。再结合2个探空站08：00的垂直水汽分布图，上干下湿的特征非常明显。2个探空站的风向与风速随高度发生变化，风向随高度顺转，有明显的暖平流。垂直风切变的大小和方向变化会极大地影响对流性风暴的组织、结构和演变，可以增强中层干冷空气的吸入，加强风暴中的下沉气流和低层的冷空气外流，再通过强迫抬升使得流入的暖湿气流更强烈地上升，从而加强对流[8]。

4 MCS特征分析

这是一次中尺度对流云团生成—发展—東移消散的过程，分析2022年7月28日14：00、14：30的FY4A红外卫星云图可知，14：00上游的回波主要影响娄底市西部，北部主要受处在益阳、长沙一带的回波影响，14：30两块回波合并并加强，涟源北部位于云团东侧温度梯度最大处。由15：00湖南地区卫星云顶温度分布图可知，涟源北部地区的云顶温度在-60 ℃以下，云顶延伸高度极高，对流发展旺盛。

分析中尺度对流系统（MCS）覆盖面积和最低亮温、平均亮温曲线可知，自13：15开始，MCS的覆盖面积逐渐增大，在14：25左右有一次跃增，对应云图上2块对流云团的合并且加强。而最低亮温在14：25和15：00左右有2次骤降，也表明了云顶高度升高，对流的发展加强。卫星云图对中小尺度系统的观测具有一定的参考价值，冰雹往往发生在强对流云团移动方向的正前方，发生在强对流云团梯度最大的位置。

5 雷达特征分析

7月28日13：00～16：00在对流云团的移动路径上，短时强降水与雷雨大风齐发，14：50～15：05涟源市伏口镇良响村出现了冰雹，一般的如大拇指大小，极少数的如小鸡蛋大小。现利用邵阳雷达观测资料分析此次过程的雷达演变特征。

从组合反射率因子演变图可以看出，回波自西南向东北方向移动（图3）。14：22在涟源的伏口镇附近有强反射率因子（≥60 dBz）并有所维持，同时也具有一定的钩状回波特征，入流一侧的反射率因子梯度进一步增大，14：56回波东移并有所减弱。垂直积分液态水含量（VIL）的异常大值对冰雹的预测具有一定的指示意义[9]。从VIL的演变来看，14：28 VIL出现跃增，达到50 kg/m2以上，14：34 VIL增大至65 kg/m2以上，随后VIL在55 kg/m2以上并维持至14：50。

从14：45不同仰角的反射率因子图可看出，高仰角（4.3°）的基本反射率因子回波形态在伏口镇附近呈三体散射特征，强回波伸展高度也达到9 km左右。再分析14：48的反射率因子剖面图，50 dBz以上的回波伸展至9 km左右，在-20 ℃层高度以上；强回波中心值≥65 dBz，强回波发展旺盛。中低层存在明显的弱回波区，其上为回波悬垂，悬垂回波质心在6 km左右，低质心的强回波表现为强降水，在涟源市东北部七星街镇雷鸣站出现了32.7 mm/h（28日14：00～15：00）的短时强降水。从速度图上分析，在中低层出现逆风区，逆风区南侧存在弱的风向辐合，但总体来看，速度图上没有明显的冰雹特征。

6 结束语

从潜势分析来看，此次冰雹天气过程是发生在上干冷、下暖湿的较强不稳定环境中，前期地面增温，累积了热力不稳定能量，地面辐合线等触发了中小尺度系统的发生发展。强回波悬垂、三体散射、VIL异常高值等都是冰雹天气出现时的典型特征。

0 ℃-20 ℃层和WBZ层高度略偏高时，在降雹过程中可能出现一定的融化，致使冰雹普遍不大。在分析冰雹常规气象资料的基础上，利用WBZ层高度和风云地球卫星等新型资料，追踪冰雹天气发生的潜势与发展，对预判冰雹的强度和落区具有较好的指示作用。

冰雹等强对流天气的判断和短临预报预警主要依赖对雷达资料的分析和短临监测，应开展有关新一代天气雷达资料的学习，加强多源资料的快速融合分析和增强在短临监测预警方面的综合应用能力。

参考文献

[1] 唐佳，姚蓉，王晓雷，等.2015年春季湖南两次混合对流天气过程对比分析[J].干旱气象，2017，35（2）：250-259.

[2] 汤兴芝，俞小鼎，熊秋芬，等.鄂西南冬末一次罕见的强冰雹过程分析[J].气象，2022，48（5）：618-632.

[3] 陆飞，阮蔚琳，邓雯.2021年盛夏苏中南一次强冰雹过程大气环境与雷达回波特征[J].暴雨灾害，2022，41（2）：167-173.

[4] 周长青，徐冬英，徐靖宇，等.2016年春季湖南一次连续冰雹天气过程个例分析[J].气象研究与应用，2017，38（4）：22-26，120.

[5] 覃皓，农孟松，赖珍权，等.2020年“1·24”广西大范围冰雹天气过程分析[J].气象研究与应用，2021，42（1）：107-112.

[6] 许爱华，孙继松，许东蓓，等.中国中东部强对流天气的天气形势分类和基本要素配置特征[J].气象，2014，40（4）：400-411.

[7] 俞小鼎，王秀明，李万莉，等.多普勒天气雷达原理与业务应用[M].北京：气象出版社，2006.

[8] 江燕如，王丽娟，钱代丽，等.典型天气过程分析[M].北京：气象出版社，2016.

[9] 王炜，贾惠珍.用雷达垂直累积液态含水量资料预测冰雹[J].气象，2002（1）：47-48.

责任编辑：黄艳飞

Analysis of A Hail Weather Process in Loudi City

Zhang Han-yan et al（Loudi Meteoro-logical Bureau， Hunan Province， Loudi， Hunan 417000）

Abstract Based on conventional meteorological observation data， FY-4A satellite data， wind cloud earth data and radar data， analyzed a hail weather in northern Loudi on July 28， 2022. The results showed that the hail weather process occurred in a strong unstable environment of dry and cold at the top and warm and wet at the bottom. The early ground warming accumulated thermal unstable energy， and the ground convergence line triggered the occurrence and development of small and medium-sized systems. Strong echo overhang， three-body scattering and VIL abnormal high value were typical characteristics of hail weather; On the basis of analyzing the conventional meteorological data of hail， using WBZ layer height and Fengyun Earth satellite and other new data to track the potential and development of hail weather， which has a good indication for predicting the intensity and falling area of hail.

Key words Hail; Mesoscale analysis; Severe convective weather

基金項目 娄底市气象局天气复盘专项（LDQX2023001）。

作者简介 张寒嫣（1999—），女，湖南长沙人，助理工程师，主要从事短临天气预报预警等工作。

收稿日期 2023-03-23