泰安地区一次冰雹过程雷达回波特征分析

泰安地区一次冰雹过程雷达回波特征分析
作者：邹大伟王兆华许长山姚超
来源：《科技与创新》2014年第14期
摘要：运用泰山CINRAD/CD多普勒天气雷达的资料，分析了发生在2013-09-15山东泰安市的一次冰雹天气过程。

经分析得出：在PPI反射率因子图中冰雹特征不明显的情况下，从PPI径向速度图像中的中气旋结构可辅助判断是否发生冰雹天气。

反射率因子垂直剖面图上的悬垂状回波和低层的弱回波可作为识别冰雹的特征；另外，可根据径向速度垂直剖面图判断垂直流场的特征，进一步确定冰雹天气。

同时，垂直累积液态水含量（VIL）、回波顶高（ET）的跃增也是表征冰雹发生的重要指标。

关键词：CINRAD/CD雷达；冰雹；回波特征；中气旋
中图分类号：P426.64 文献标识码：A 文章编号：2095-6835（2014）14-0145-03
冰雹是一种危害严重的灾害性天气，具有突发性、短时性和局地性等特征，给国民经济和人民的生命财产造成严重威胁。

因此，做好冰雹天气预报、预警服务，积极采取防范措施，具有重要的现实意义。

多年来，许多气象工作者从环流背景、物理量场和多普勒天气雷达产品等方面对冰雹天气进行了研究，得到了一些成果。

杨晓霞等利用1971—2008年山东省122个气象站的观测资料分析了山东地区冰雹发生的气候特征，认为冰雹天气主要集中在4—6月，且冰雹发生时多伴有8～9级的大风；李淑玲等分析了一次弓形回波的多普勒雷达资料，此次过程伴随着冰雹、大风的发生，认为当回波强度>50 dBZ，垂直液态水的体积>35 kg/m2时，有利于冰雹的产生；高帆等利用济南CINRAD/SA多普勒天气雷达的资料分析了一次弓形回波演变特征，认为垂直累积的液态水体积和单体强中心高度的同步增长和快速减小对冰雹、大风的预报有一定的提前量。

综上所述，对于冰雹发生机制和预报方法已有较多研究和论述，特别是新一代天气雷达投入业务运行后，为冰雹监测预警提供了有效手段。

实际业务中，在判断冰雹发生时除了要对PPI反射率因子图像进行分析外，对PPI径向速度图像的分析同样非常重要；此外，在冰雹发生时，反射率因子剖面图与径向速度剖面图往往具有更明显的特征。

本文对2013-09-15泰安地区冰雹发生时，反射率因子图像和径向速度图像特征进行了分析，虽然反射率因子的图像并不典型，但利用径向速度图像上的特征可以帮助判断冰雹的发生。

另外，合理应用反射率因子剖面、径向速度剖面和其他雷达产品的图像，可以更加准确地判断冰雹天气。

对以上图像特征的综合运用，可以更有效地识别冰雹，为防雹预警服务提供参考。

1 冰雹天气实况
2013-09-15T11：00—13：00（北京时间），泰安市所辖的大汶口、磁窑、蒋集等乡镇遭受了冰雹、雷电袭击，最大风力达9级。

54.6 km2的农作物受灾，绝收0.8 km2，受灾人数达10.4万人，直接经济损失达3 956.7万元。

2 天气背景分析
2.1 天气形势分析
对2013-09-15T08：00时500 hPa的高度场、温度场和高空填图情况进行分析得出：随着东北冷涡东移，西太平洋副热带高压（以下简称“副高”）与大陆高压合并，控制了我国广阔的南方地区。

对2013-09-15T08：00山东地区的实况进行中尺度分析，如图1所示，500 hPa槽后有较强的冷空气南下，在鲁中地区维持了中空急流的强度，同时温度场上也出现明显的冷槽，有较强的干冷空气的侵入，对应的低层为暖湿空气，特别是鲁中地区在925 hPa有明显的暖脊，高、低层冷暖空气在鲁中山区的汇合是此次强对流过程发生的重要原因。

另外，850 hPa 切变西伸到鲁中西部，与500 hPa槽位相叠加，有明显的前倾结构，同时在地面上分析出弱的辐合线与切变相对应。

因此，虽然鲁中地区位于500 hPa的槽后，但低层的动力抬升条件较好，为强对流天气的发生提供了必要的抬升条件。

最后，分析高低空湿度场的配置后发现，鲁中地区为上干、下湿的不稳定结构，有利于冰雹天气的发生。

2.2 不稳定条件和物理量条件分析
4 结束语
这是一次副高稳定维持下的局地冰雹、大风强对流天气过程。

500 hPa槽后偏北气流配合850 hPa切变，造成了上下强烈的扰动，为冰雹天气的发生提供了大尺度的动力条件。

地面中尺度辐合线为冰雹天气发生提供了中尺度抬升机制，促进了强对流天气爆发。

500 hPa槽后有干冷空气侵入，对应近地层925 hPa有暖中心、850 hPa有湿区，大气层上干冷、下暖湿，结构极不稳定。

在T-lnp图上，较强的风垂直切变使上、下层空气产生水平运动的动量交换，变得更加不稳定，2013-09-15T08：00的cape值的显著增大为冰雹提供了不稳定能量。

此外，0 ℃高度和-20 ℃高度分别在600 hPa 和400 hPa 附近略低的高度，适宜的0 ℃高度和-20 ℃高度为降雹提供了有利条件。

PPI反射率因子图像上出现顶点指向雷达站方向的V型缺口结构，反射率因子剖面图上垂直方向上对流发展十分旺盛，有明显的悬垂结构，低层出现弱回波区域，有明显的冰雹云特征；PPI径向速度图中的中气旋结构可以辅以判断冰雹的发生，并通过径向速度剖面确定垂直流场的特征，对冰雹的预报有较好的指示意义；垂直累积液态水的体积和单体强中心回波顶高的跃增与冰雹的发生有较好的对应关系。

参考文献
[1]杨晓霞，万明波，王文青，等.山东省雷暴大风天气的气候特征[J].山东气象，2012，32（4）：16-20.
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作者简介：邹大伟（1988—），男，汉族，山东泰安人，学士，重力工程师，主要从事天气预报工作。

〔编辑：张思楠〕
Abstract： The radar echo characteristics of a heavy hail occurred on September 15， 2013 in Shandong Province is analyzed by means of CINRAD/ CD data from the Taishan radar station. The results indicate that Cyclone structure can determine the occurrence of hail in the case of poor Reflectance characteristics. To make further efforts to determine the hail， we can also look for Drape-like echo， Weak echo， Judgement of the vertical flow characteristics. It is a significant incase in vertically integrated liquid water or in Echo top Indicate the occurrence of a hail.
Key words： CINRAD/ SA radar； hail； echo characteristics， cyclone。