郭兰
（三门峡市气象局， 河南三门峡 472000）
摘要：本文利用高空、地面观测资料、NCEP6h一次的1°×1°再分析资料和多普勒雷达资料，对三门峡市2016年6月5日和2017年7月10日的两次强冰雹天气过程进行了对比分析。结果表明：（1）两次过程是均是在高空西北气流背景下产生的，850hPa的切变线为对流天气提供了天气尺度的系统抬升触发机制，地面辐合线使对流系统发展的更加有组织性。（2）外来水汽输送条件差是造成对流以冰雹为主、整体降水强度弱的主要原因。（3）超级单体降雹时的回波顶高和VIL明显高于飑线降雹。（4）超级单体降雹主要出现在中低层的正负速度辐合区和负速度大值区处，飑线降雹主要出现在中低层的逆风区处。
关键词：冰雹 地面辐合 超级单体 飑线
冰雹具有发展速度快、持续时间短等特点，前期征兆不明显，给预报带来很大难度。三门峡市地处豫西山区，每年都会出现不同程度的冰雹天气，给当地经济造成严重损失，对冰雹天气的研究一直是预报预警工作的重中之重[1-5]。张一平[1]等对西北气流形势下一次局地对流天气分析发现，地面中尺度辐合线和露点锋对局地大暴雨伴多次冰雹天气的发生有加强触发作用。张腾飞等[2]认为高层辐散和低层辐合流场配置形成的大气强烈不稳定,具有较强的垂直风切变和大气抽吸作用。本文通过对三门峡市两次冰雹天气过程的对比分析研究，揭示在西北气流控制下的冰雹过程的发生发展机理，为三门峡市的冰雹天气预报预警提供支撑。
1 天气实况
2016年6月5日下午到夜里受飑线影响，三门峡全区出现了冰雹、雷暴大风和短时强降水天气，冰雹最大直径1.5cm，气温小时降幅最大达到8.1℃，极大风速达到38.8m/s（十二级风），降水较弱，仅有两个站点出现短时强降水。
7月10日下午到夜里三门峡市陕州区、渑池县、卢氏县、灵宝市先后出现了强冰雹天气，并伴有大风和局地强降水，冰雹最大直径3cm左右，极大风速达26.5m/s。此次冰雹过程强度大，持续时间较长，影响范围广，导致各地受灾严重。
2 天气形势
2016年6月5日和2017年7月10日冰雹过程的共同特点是均在西北气流背景条件下产生，850hPa上均存在切变线，为对流天气的发生提供了大尺度的动力抬升条件。2016年6月5日500hPa与850hPa存在上冷下暖温度平流，T850-T500≥27℃， 2017年7月10日500hPa与700hP存在上冷下暖温度平流, T850-T500≥30℃，两次过程高低空均形成了上冷下暖的不稳定层结增长机制，有很强的位势不稳定存在。
两次过程背景场不同之处主要体现在高空环流、湿层条件。2016年6月5日200hPa有高空急流存在，三门峡处于大风速带上，增加了高空的抽吸作用，有利于垂直运动的发展，而2017年7月10日高空虽然均为一致西北气流，未形成急流。2016年6月5日08时T-Td≤5℃的显著湿区扩展到了500hPa以上，20时湿层降至700hPa以下，湿层较厚。2017年7月10日T-Td≤5℃的显著湿区位于925hPa以下，处于边界层内，上干下湿更有利于冰雹天气的发生。
两次过程地面场上均处于暖低压中，2017年7月10日最高气温达到了39℃，有利于不稳定能量的集聚。2016年6月5日虽然地面也处于暖低压中，由于受前一日对流影响，5日湿度较大，当日地面升温并不高，最高为26℃，近地面热力条件相对较差。
3 对流条件分析
3.1 温湿层结特征
产生冰雹天气的有利温湿层结曲线为“上干冷、下暖湿”的喇叭口形状。2016年6月5日的过程，由于6月4日产生了大范围的对流天气，造成6月5日08时整层相对湿度较大，随后随着高空西北气流的发展，形成强烈的干冷平流输送，湿度减小，但到20时“喇叭口”特征仍较不明显，此类特征对于判别当日是否会产生冰雹天气较为不利，对流潜势预报更多会考虑短时强降水。
2017年7月10日08时整层相对湿度较小，但600hPa以上为相对更干的空气，温湿层结曲线形成“上干冷、下暖湿”的喇叭口形状，对冰雹天气较为有利，下午到夜里随着对流的产生，高层湿度增大，20时“喇叭口”特征弱化。
3.2 大尺度抬升条件
散度是描述空气从周围汇合到某一处或从某一处流散开程度的量，从垂直方向来看，低层辐合、高层辐散的配置有利于对流在垂直方向上的发展。通过对散度场的分析，在垂直方向上，三次过程均有辐合辐散态势，尤其是午后到20时前后。2016年6月5日辐合层位于800hPa以下，800hPa以上为辐散层，2017年7月10日辐合层较高，位于800-600hPa，辐散层位于600-400hPa，低层辐合、高空辐散的垂直动力条件配置为强对流天气提供了大尺度的抬升条件。2016年6月5日的辐合辐散层高度更为适宜，大尺度抬升条件更有利。
4 雷达产品特征分析
对两种雹暴类型的雷达产品进行分析研究，选取对冰雹过程指示意义较强的回波顶高（ET）、垂直积分液态含水量（VIL）和速度（V）产品进行统计分析。根据对冰雹点识别，共确定18个冰雹点。
4.1回波顶高特征
一般对流回波发展的越旺盛，伸展高度就越高。26个雹暴回波中，回波顶高最大为15km，最小为8km。其中，2016年6月5日过程的雹暴回波顶高基本在10-11km，2017年7月10日50%的雹暴回波顶高在14-15km，恰对应超级单体降雹时期，多单体降雹时期回波顶高在8-11km，超级单体雹暴的伸展高度明显高于多单体雹暴和飑线雹暴，反应了其发展强度。
4.2 垂直积分液态含水量（VIL）特征
据研究，VIL的跃增对冰雹的发生有明显指示作用。经统计，VIL最大跃增量为40 kg·m-2，最小为10 kg·m-2，平均跃增量为22 kg·m-2。两种类型雹暴过程产生降雹时的VIL有较明显差异，飑线雹暴降雹时VIL值在33-48 kg·m-2，平均为40 kg·m-2；超级单体雹暴降雹时VIL值在48-70 kg·m-2，平均为63 kg·m-2，超级单体降雹时的VIL明显高于飑线。
4.3 速度特征
从径向速度产品上可以判断辐合、辐散、急流、大风区等特征，两种类型降雹在速度产品上也呈现出明显差异。超级单体降雹主要出现在中低层的正负速度辐合区和负速度大值区处，飑线降雹主要出现在中低层的逆风区处。
5、结论
（1）两次过程是均是在高空西北气流背景下产生的，850hPa的切变线为对流天气提供了天气尺度的系统抬升触发机制，地面辐合线使对流系统发展的更加有组织性。
（2）外来水汽输送条件差是造成对流以冰雹为主、整体降水强度弱的主要原因。
（3）超级单体降雹时的回波顶高和VIL明显高于飑线降雹。
（4）超级单体降雹主要出现在中低层的正负速度辐合区和负速度大值区处，飑线降雹主要出现在中低层的逆风区处。
参考文献：
[1]张一平,俞小鼎,孙景兰,等.一次槽后型大暴雨伴冰雹的形成机制和雷达观测分析[J].高原气象.2014.33（4）:1093-1104.
[2]张腾飞,段旭,鲁亚斌,等.云南一次强对流冰雹过程的环流和雷达回波特征分析[J].高原气象, 2006, 25(3): 531- 534.
[3]俞小鼎，姚秀萍，熊廷南，等．多普勒天气雷达原理与业务应用[M].北京:气象出版社,2007:90－176．
[4]朱乾根,林锦瑞,寿绍文,唐东昇.天气学原理和方法[M].北京:气象出版社,2007.
[5]章国材.强对流天气分析与预报[M].北京:气象出版社,2011:58-98.
作者简介:郭兰（1988-）,女,本科,工程师,研究方向:天气预报。