陈晨
新疆喀什伽师县伽师县气象局 844300
摘要：本文选择常规天气资料、NCEP再分析资料、多普勒天气雷达资料对2013年6月18日发生于喀什地区的一次冰雹天气过程进行诊断分析。结果显示：巴尔喀什湖低涡与中压低槽为本次冰雹天气的主要影响系统，源于阿拉伯海的水汽在西南气流的作用下持续朝新疆一带输送，巴尔喀什湖低涡和中亚低槽聚集，槽前在新疆西边持持续存在短波扰动，再加上700h Pa 与 850h Pa 形势场都分布着中尺度切变线，对于水汽辐合上升以及形成不稳定层十分有利，这些共同给此次冰雹天气的发生带来了有利的环流形势。此外，喀什地区在冰雹发生过程具备良好的水汽条件、动力条件以及不稳定能量条件。此次导致喀什地区出现冰雹天气的主要回波单体 A 与单体 B 均具有超级单体的特点。
关键词：喀什地区；冰雹；天气形势；物理量
引言
冰雹是我国局部区域时常出现的一类气象灾害,经常会给农业生产、通信、电力等领域经常造成严重损失[1]。目前，我国有很多学者对冰雹、强降水等强对流天气预报工作作了大量研究，并获得一定的成效[2]。张俊兰等学者[3]通过对阿克苏地区强对流天气的研究，分析了阿克苏地区冰雹天气的环流形势、中尺度系统、雷达回波和能量特征。王秀明等［4－7］对冰雹天气个例展开研究以及强对流系统的数值模拟，深化了对冰雹云各个发展阶段的动力结构、流场结构和回波结构特征及微观物理分布的认识。张腾飞等[8]认为高层辐散和底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边和大气抽吸作用。李江波[9]应用多种资料分析了华北冷涡降雹天气过程的分布特征及形成原因。喀什地区地处新疆西南部，地形地貌复杂，主要属暖温带大陆性干旱气候区，境内冰雹天气发生几率较高，给当地农业生产经常会带来极其严重危害。因此，本文主要以2013年6月中旬出现在喀什地区的一次强度较大的冰雹天气过程为例，对喀什地区冰雹天气的天气形势、物理机制进行诊断分析，以深入掌握喀什地区冰雹天气的形成机制，为进一步提升冰雹天气预报预警服务水平提供指导。
1.天气实况
2013 年6月18日下午至晚上，,喀什地区喀什市、伽师县、英吉沙、岳普湖、莎车、麦盖提等区域先后发生冰雹灾害。其中，喀什市冰雹天气主要发生于17时至17时25分，伽师主要发生于18时10分至18时17分、18时33分至18时38分，其他地区降雹时间主要发生于19时之后，冰雹最大直径达到60mm，出现在岳普湖。此次冰雹天气主要呈持续时间长、强度大、覆盖范围广、危害大等特征，给当地农业生产造成十分严重的危害，农业生产直接经济损失超过两亿元。
2.天气形势分析
（一）高空形势分析
在本次冰雹天气发生之前，100h Pa形势场南亚高压主要呈双体型，副热带大槽不断向南延伸，西南气流长时间处在南疆西部区域。500h Pa形势场上，伊朗副热带高压逐渐朝东部延伸，同欧洲脊叠加于里海、咸海一带，在脊前西北气流的作用下，冷空气持续朝南边移动，导致分布在西西伯利亚的低槽也随之不断朝南边发展，且于巴尔喀什湖区域形成1个切涡。与此同时，受贝加尔湖脊的作用，移动速度较慢，且和中亚低值系统、低槽叠加，西西伯利亚、中亚至印度半岛一带有低槽活动。因为副热带高压持续朝西北方向发展，6月18 日 08时，源于阿拉伯海的水汽在西南气流的作用下持续朝新疆一带输送，巴尔喀什湖低涡和中亚低槽聚集，槽前在新疆西边持持续存在短波扰动，有1个中尺度切变线分布在喀什至岳普湖区域，这是本次冰雹天气形成的主要原因（1a）。通过本次天气过程中高低空配置情况分析了解到，在 200h Pa 形势场，6月18日08时低槽处在喀什地区，槽后风速不超过19.8m/s，槽前西南急流最大风速达到 49m/s以上，槽前有较强的辐散作用(1b)。700h Pa 与 850h Pa形势场上，有1偏东气流分布在喀什东边区域，促使水汽持续朝喀什地区输送；在冰雹落区，700h Pa 与 850h Pa 形势场都分布着中尺度切变线，对于水汽辐合上升以及形成不稳定层十分有利，这些共同给此次冰雹天气的发生带来了有利的环流形势。
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（二）地面形势分析
通过分析此次天气期间地面加密风场叠加气压场了解到，2013年6月18 日 02时，喀什地区主要冰雹落区伽师县、岳普湖西边存在一中心值大约为999.8hPa的中尺度低压，低压西方存在一风切变，主要呈西北至西南向；6月18日05时， 该低压逐渐朝东南方向移动，这个时候中心值减少了0.3h Pa；6月18日08时至11时，低压不断变弱，但是6月18日 11时喀什地区伽师县一带的偏东风不断增强，此时风速为8m/s；6月18日12时至16时，喀什西南地区气压不断降低，有三个中尺度低压系统形成；6月18日17时至19时（图2a~c），这些中尺度低压系统一直存在，且强度很强。6月18日18时这三个中尺度低压中心强度均达到 995.7hPa；6月18日20时（图 2d），低压不断变弱，伽师县及其周边区域的偏东风不断变弱。总的来说，在地面形势场，喀什地区主要处在地面辐合中心北边地带，冰雹发生之前6月18日凌晨便有中尺度切变线以及中尺度低压，二者对喀什地区带来影响。在冰雹发生期间以及持续时间段，中尺度低压以及切变线持续存在，随着中尺度系统的不断变弱，冰雹天气也持续变弱，由于中尺度低压的存在以及发展促使近地面层的辐合抬升不断变强，这促进了本次冰雹天气的形成。
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3.物理量场诊断分析
（一）水汽条件分析
1.水汽通量场分析
由图3分析可知，在冰雹发生前，在西南气流的影响下，源于阿拉伯海的水汽持续朝喀什上空输送，同时由 700h Pa低空 延伸至 500h Pa 处，6月17 日晚上喀什地区低空水汽输送不断加大，6月18 日08时水汽输送处于最大状态，700hPa形势场上大量西南水汽朝冰雹落区输送，水汽通量高值区处于伽师与岳普湖，非常有利于冰雹天气的发生；850h Pa形势场的水汽输送路径为偏东型，雹区东部分布着水汽通量大值中心，且有偏东气流，这些为本次冰雹天气的发生提供了良好的水汽条件。
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2.相对湿度条件分析
相对湿度的大小同水汽含量具有紧密关联性，主要指空气接近饱和的情况，能够对空气干湿状况进行反映。通过分析此次冰雹天气期间相对湿度场了解到，2013年6月16 日 20时，中低层相对湿度小， 高层相对湿度不断变大；6月17 日 20时，高层与中低层相对湿度均在不断变大，相对湿度高值区对应着上升运动区，300h Pa高层、700h Pa中低层均分布着相对湿度大值中心，200h Pa高层相对湿度为70.0%以上，600～800h Pa 中低层相对湿度达到 73.0%以上，700h Pa相对湿度达到85.0%以上；6月18 日 08时700h Pa形势场上，喀什伽师县、岳普湖等地区的相对湿度大约为80.0%左右（图4）。 由上述分析可知，在冰雹天气发生之前，冰雹落区中低层的辐合作用不断加强，中低空湿度不断增大，尤其是 700 h Pa 高度增湿显著，喀什地区伽师县、岳普湖等地700h Pa 的湿度增大为此次冰雹天气的发生发展带来了十分有利的水汽条件。
图4 2013 年6 月18 日 700h Pa08时初始场的相对湿度
（二）动力条件分析
由本次冰雹天气期间垂直速度时间剖面图可知（图5），6月16 日20时， 600～700h Pa高度层的垂直速度场主要为负值，喀什地区上空中低层有上升运动区存在；6月17日 20时，整层均有显著的上升运动存在，中低层上升运动不断加强，高层同样分布着上升运动区，650h Pa中低层上升速度不超过-11.91×10-2 Pa/s，350h Pa 高层附近上升速度不超过-13.93×10-2 Pa/s，300～350h Pa高层最大负中心为-23.82×10-2 Pa/s，600～700h Pa 中低层最大上升速度中心值为-17.9×10-2 Pa/s，上升运动区在中低层厚度达 300h Pa，由低层延伸至 550h Pa处；6月18 日 20时，中底层以及高层的上升运动区变弱、消失。6月18 日 08时700h Pa垂直速度场上，有一中心值为-11.98×10-2 Pa/s的上升运动负值中心处于喀什地区东部，附近区域的上升速度大约为-7.96×10-2 Pa/s。总的来说，在冰雹天气发生之前，喀什地区高层与中低层均有显著的动力抬升作用，冰雹天气发生以后，冰雹落区上升运动快速减弱。
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（三）不稳定能量条件分析
通过对此次冰雹天气发生前后喀什地区探空站资料可知，2013年6月17日20时至18日20时期间，K 指数、BLI、EHI 、SSI 、CAPE、SWEAT 、TT、IQ八项探空参数在6月18日08时出现单峰最大值，最为显著的是 CAPE，数值达 117.7J·kg-1。SI指数只有-2.03、BLI为 2.0、TT为 53℃、EHI指数为 22.3（表1）。总的来说，喀什地区 6月18 日 08时探空物理量参数充分说明在此次天气发生前喀什地区上空具备较好的不稳定能量条件，推动了本次冰雹天气的发生发展。
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4.雷达回波特征分析
通过喀什多普勒天气雷达资料来分析此次冰雹回波特征，主要针对2013 年 6 月 18 日 17时至20时导致喀什地区伽师县、岳普湖冰雹天气的强回波的演变情况进行分析。
在本次喀什地区冰雹天气中，伽师县冰雹天气主要是因为A 单体引起的。A单体自 6月18 日 16时48 分开始在伽师县北边发展，随后不断增强（图 6a），最大回波强度为 55d BZ，回波顶高延伸至 11km，> 50d BZ 的回波顶高延伸到 3km，液态水含量在垂直方向上最大值为4g/m3。回波发展最强时间段为17时34分至18时02分（图 6b、6c），其中 17时34分，A 单体在入流区存在显著的 V 型缺口，此时回波强度最大达 60d BZ，回波顶高朝上延伸到大概12km，意味着A单体中存在较强的上升运动，大于60dBZ 的回波顶高达到 8km，>50d Bz的回波顶为 10km，已逐步发展成为超级单体，整层最大 VIL值在 6km 位置大概是 4g/m3；18时02分（图 6c）， A单体不断变化，>50d BZ 的强回波面积越来越大，回波大幅降低，对应的 VIL值为 8g/m3，同时由地面朝上延伸至 8km 左右，这个时候对于冰雹天气的发生发展十分有利，这也与冰雹实况相符，6月18日18时10分左右，喀什地区伽师县开始出现冰雹天气，冰雹最大直径为25mm。18时31（图 6d），A 的最强回波依旧为 60d BZ，但其结构逐渐变得越来越散，>50d BZ的强回波面积越来越小，>60d BZ的回波顶高降低到大约 6km，VIL最大值为 8g/m3，但面积越来越小，这个时候对于冰雹的产生依然有利，从冰雹实况资料了解到伽师 18时33分再次发生冰雹天气。19时05分（图 6e），A 单体强度越来越弱，转变普通单体，面积越来越小，回波顶高与 VIL值均有所下降，伽师县冰雹天气停止[10]。
此次喀什地区岳普湖冰雹天气主要是因为（B、C）两个单体带来的。6月18日17时17分，B 单体在伽师县北边偏东大概40km 位置生成B单体，它的强度时30d BZ。18日17时34分，该单体最大回波强度为50 d BZ ；到了18时02分(图 6c),该单体面积变大，强度越来越强，最大回波强度达55d BZ，回波顶高大约为 13km ，此时呈悬垂结构，转变为超级单体，＞4g/m3的 VIL值顶高达 8km，4km 位置有VIL高值中心，中心值为6g/m3的；18时31分(图 6d)，B 单体最大回波强度为60d BZ，回波顶高为13km,随后发展十分旺盛，至19时05分(图 6e)，这个时候B 单体最大回波强度达到 65d BZ，回波顶高大约为14km，回波范围大幅增大，VIL值最大达 8g/m3，延伸高度大约为 8km ，19时05分，65d BZ 的回波顶高达 8km，底部延伸至 6km， VIL开始下降；18日19时33分(图6f)，B单体依然发展较强，强回波面积进一步增大，逐渐朝莎车移动，回波底没有接地， VIL值在 4km值10km 范围都为 8g/m3，这个时候莎车降雹天气开始。C 单体从18日 18时02 分不断发展，19时05分最强回波达 60d BZ，回波顶高 12km，垂直结构存在弱回波区， VIL值增加至 8g/m3； 并且C 单体左边的岳普湖境内有单体 D形成，且持续发展。19时33分，C单体、D 单体之间有若干小的对流单体构成，共同变为线状多单体结构，这单体结构与单体 B 一起作用导致岳普湖发生强冰雹天气，最大冰雹直径达60mm。
通过上述分析了解到，导致本次喀什地区冰雹的回波单体 A 与单体 B 均具有超级单体的特点，师县出现的强冰雹主要A 单体带来的，岳普湖冰雹天气主要单体B和单体C一起造成的，尤其是单体是导致此次喀什地区冰雹的最强的超级单体。超级单体强度越强且持续时间愈久，其所产生的冰雹灾害愈严重[11]。
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结 语
（1）巴尔喀什湖低涡与中压低槽为本次冰雹天气的主要影响系统，源于阿拉伯海的水汽在西南气流的作用下持续朝新疆一带输送，巴尔喀什湖低涡和中亚低槽聚集，槽前在新疆西边持持续存在短波扰动，再加上700h Pa 与 850h Pa 形势场都分布着中尺度切变线，对于水汽辐合上升以及形成不稳定层十分有利，这些共同给此次冰雹天气的发生带来了有利的环流形势。
（2）中尺度低压的存在以及发展促使近地面层的辐合抬升不断变强，这促进了本次冰雹天气的形成。
（3）在本次冰雹天气出现之前，对流层中低层有汽输送持续在喀什地区上空积聚，喀什地区冰雹落区高层与中低层均有显著的动力抬升作用，并且具备较好的不稳定能量条件。
（4） 本次导致喀什地区出现冰雹天气的主要回波单体 A 与单体 B 均具有超级单体的特点，超级单体强度越强且持续时间愈久，其所产生的冰雹直径便愈大，冰雹灾害愈严重。
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作者简介：陈晨（1993.12）男?汉族，浙江温州人，大学本科，助理工程师，从事气象局工作。