盖州地区一次冰雹天气过程分析

摘要综合利用卫星、雷达、加密自动气象站及天气实况等资料,从环流形势、常用物理指数、卫星云图及雷达产品等方面对2015年8月20日盖州市部分乡镇冰雹及强降水天气过程进行分析。

结果表明,冷涡形势为此次强对流天气建立了不稳定层结,提供了动力来源;低层暖湿、中层干冷及弱的垂直切变为强对流天气触发机制;冰雹发生时,雷达回波强度最大达到64dBZ ,低层有钩状回波存在,同时径向速度存在逆风区,VIL 有突然增大的现象,最大达到46kg/m 2。

关键词冰雹;天气过程;分析;辽宁盖州中图分类号P458.1+21.2文献标识码A 文章编号1007-5739(2017)08-0219-01
盖州地区一次冰雹天气过程分析
白福宇张运芝
杨明吴国振
于文洋
王焕
(辽宁省营口市气象局,辽宁营口115001)
2015年8月20日20:00至21日2:00,营口市西南部
出现了短时强降水及冰雹天气,最大雨量出现在仙人岛,为42.0mm ;21:00左右,盖州市部分乡镇、村受强对流天气影响降雷阵雨并伴有冰雹、短时大风等天气;降雹时间达10~20min ,冰雹直径在黄豆粒和指甲之间,个别有瓶盖大小;降雹密度大,致使九寨镇、杨运镇部分村遭受不同程度
的冰雹灾害和风灾。

本文利用高空、卫星、雷达气象资料对
此次过程的成因进行了全面分析。

1环流形势分析
500hPa 等压面上(图1),8月20日20:00,东北地区有
一冷涡,辽宁西部有一高空槽,营口地区处于高空槽前底部,冷空气在槽后不断积聚,随着高空槽的下摆,21日8:00营口地区处于槽底,冷空气过境。

在整个降水过程中,T 500维持在-10℃左右。

冷涡形势为此次强对流天气建立了不稳定
作者简介
白福宇(1977-),男,辽宁凌源人,工程师,从事综合地面观测研究工作。

收稿日期2017-03-28
a
b
图12015年8月20日20:00(a )和21日8:00(b )500hPa 环流形势
层结的维持机制和动力强迫机制[1]。

2
物理指数分析
较强的热力不稳定和适宜的动力环境是强对流发展的基础。

在对流活动中,热力不稳定决定了对流发展的强度,而动力作用对触发对流及决定风暴类型起着重要作用,在描述天气系统环境条件方面,物理意义明确的热力和动力稳定度参数以其直观性、可操作性等优势成为日常预报业务的重要指标。

因此,分析热力和动力稳定度参数具有重要意义。

热力对流参数有抬升指数(LI )、K 指数、总温度指数(TT )、沙氏指数(SI )、对流有效位能(CAPE );动力参数有0~6km 厚度内平均风切变(Shear )、风暴相对环境螺旋度(SHEH );强天气威胁指数(SWEAT )是动力和热力的综合指数[2]。

20日20:00接近强对流天气发生时间,故选择该时
次的物理参数代表强对流天气指标,并利用距离强对流天气发生地最近的大连站探空资料。

8月20日20:00的参数值如下:K 指数=28℃,抬升指
数LI=-5.72℃,沙氏指数SI=2.19℃,对流有效位能CAPE=
1592.9J ,T 850-T 500=26℃,强天气威胁指数SWEAT=168.3℃,
0℃层高度=4043.6m ,-20℃层高度=7309.3m 。

可以看出,大部分指数都利于强对流天气的发生,个别物理量和以往指标有一定的差距,大连市与强对流天气发生地有一定的距离,存在误差。

从大连市探空资料(图2)来看,低层暖湿,中层为干冷,有弱的风切变,对流有效位能较好,中层600hPa 附近存在着逆温。

3卫星云图分析
从8月20日20:30和21:30红外云图看出,云图从渤海东移到营口地区,云有发展。

盖州中西部云层最高,冰雹
(下转第221页
)
图22015年8月20日20:00大连站探空图
资源与环境科学
现代农业科技2017年第8期219
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(上接第219页)
发生地处于云层中心南部、云层梯度最大的地方。

4雷达资料分析
4.1反射率
从1.5°反射率因子图上,21:40营口西海岸上出现一钩状形态的回波,中心强度达到60dBZ;随着东移登陆,回波继续加强,达到61dBZ,钩状回波明显;21:52,继续加强,也达到最强,为64dBZ;随后回波减弱。

此次冰雹过程是由于钩状回波引起,最强回波强度达到64dBZ。

4.2径向速度
从1.5°径向速度图上,21:40负速度区内出现正速度值,站在雷达站面向回波,冰雹发生地处于逆风区左上边界处,左边界处逆风区的正速度中心与外围负速度区形成气旋型结构,同时远边界处,逆风区的正速度中心与外围负速度区形成辐合结构。

21:46,负速度中心加强至-25m/s,随后减弱。

综上所述,逆风区的左上边界处利于气旋式辐合[3]。

4.3回波顶高
从回波顶高图分析来看,21:40回波顶高达到12.5km; 21:46回波顶高减弱为11.6km;此后,回波顶高大值区向北向东移动,基本也维持在8km以上。

4.4垂直累积液态水
VIL中心区与降水中心密切相关,VIL值越大,回波顶越高,强回波伸展的高度越高,空中液态水含量也越多,则在未来降水的潜力越大,可能形成降水中心和发生强对流天气的可能性也就越大;21:40,冰雹区VIL值为0,21:46时,VIL突然增值46kg/m2;21:52,VIL最大值依然超过
40kg/m2;21:58,VIL中心东移减弱。

冰雹发生前后,VIL突然增加,并对应VIL大值区[4-5]。

5结论
(1)冷涡形势为此次强对流天气建立了不稳定层结的维持机制和动力强迫机制。

(2)此次冰雹过程K为28℃,LI为-5.72℃,T850-T500为26℃,说明大气层结不稳定;对流有效位能CAPE为1592.9J,说明存在着不稳定能量;有适宜的0℃高度和-20℃高度。

但其他指数的物理量值低于典型冰雹过程。

低层暖湿、中层干冷,并存在弱的垂直切变。

中层600hPa附近存在逆温。

(3)冰雹发生在云层梯度最大的位置。

(4)冰雹发生时,雷达回波强度最大达到64dBZ,低层有钩状回波存在,径向速度存在逆风区,回波顶高一直维持在8.0~12.5km之间,VIL突然增大,且最大达到46kg/m2。

6参考文献
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次,是同心县王团站。

灌区平均霜冻日数为9.0日次,山区为9.1日次。

日最低气温≤0℃的霜冻,全市全年平均日数为2.3日次,占全年平均霜冻日数的25.6%,其中灌区和山区平均日数相当,为2.3日次。

2.2.3霜冻的初、终日数统计。

(1)日最低气温≤3℃的霜冻。

全市平均初霜冻日数为3.0日次,占全年霜冻的33.3%;最少的是青铜峡跃进村站, 9年来初霜冻总次数只有4次;最多的是同心县王团站,总次数达54次。

分别从灌区和山区来看,灌区平均初霜冻日数为2.3日次,山区平均初霜冻为3.6日次。

全市平均终霜冻日数为6.0日次,占全年霜冻的66.7%;终霜冻最少的站是同心县预海镇站,8年来总共有16次;最多的是同心县田老庄乡站,8年来总次数达到82次。

分别分析灌区和山区来看,灌区平均终霜冻的日数为6.7日次,山区平均终霜冻为5.5日次。

(2)日最低气温≤0℃的霜冻。

全市平均初霜冻日数为
0.7日次,占全年平均日数的30.4%。

全市平均终霜冻日数是
1.6日次,占总平均霜冻日数的69.6%。

分别分析灌区和山区来看,灌区平均初霜冻日数为0.4日次,山区平均初霜冻日数为1日次;灌区平均终霜冻日数为
2.1日次,山区平均终霜冻日数为1.3日次。

(3)最早初霜冻和最晚终霜冻分析。

初霜冻到来时间越早对作物的危害越重,同样终霜冻结束时间越迟对作物危害越重[4]。

分析吴忠市各站2008—2016年最早的初霜冻和最晚的终霜冻日,发现灌区大部分站点最早的初霜冻发生在9月21日,山区则是9月14—20日不等;灌区结束最晚的终霜冻日期为5月18日,山区结束最晚的则是5月26日,是同心县田老庄乡。

3结论
(1)从空间分布分析,盐池县北部、利通区南部到红寺堡区、同心县中部3个区域是吴忠市霜冻发生次数最多的地区;青铜峡市东部到利通区北部、同心县西部、同心县东部到盐池县西南部3个区域则是吴忠市霜冻次数最少的地区。

(2)从时间分布分析,2008—2016年期间,全市霜冻次数最少的是2016年,最多的是2010年。

(3)资料统计时段内,全市各站平均年霜冻日数为9.0日次,其中日最低气温≤0℃的霜冻的年平均日数为2.3日次,占总日数的25.6%;灌区年平均霜冻日数为9.0日次,山区年平均霜冻日数为9.1日次。

(4)全市初霜冻的平均日数比终霜冻日数少3.0日次,灌区初霜冻日数比山区少1.3日次,灌区终霜冻平均日数比山区多1.1日次。

(5)灌区最早初霜冻开始时间比山区晚4d左右,最晚终霜冻结束时间比山区早多达8d。

4参考文献
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