車排子墾區(qū)一次強(qiáng)冰雹天氣的多普勒雷達(dá)回波特征分析

車排子墾區(qū)一次強(qiáng)冰雹天氣的多普勒雷達(dá)回波特征分析摘要：利用2024年6月23日第七師新一代多普勒天氣雷達(dá)資料和七師氣象臺Micaps資料，分析了此次強(qiáng)冰雹天氣的成因和變化特征，研究了Ki＞35、Si＜0時(shí)產(chǎn)生強(qiáng)對流天氣的條件，當(dāng)雷達(dá)回波速度場呈低層有風(fēng)屬性輻合、中層有氣旋、頂層有強(qiáng)烈輻散，并在輻合區(qū)附近迅速形成強(qiáng)對流回波，且45dBz強(qiáng)中心高度變化與降雨夾雹的大小有很好關(guān)聯(lián)性，垂直液態(tài)含水量變化明顯，因此，分析研究此次強(qiáng)冰雹天氣的多普勒雷達(dá)回波特性，對該區(qū)域今后防雹減災(zāi)工作具有一定指導(dǎo)作用。

關(guān)鍵詞 ：車排子墾區(qū)；強(qiáng)冰雹；多普勒；回波分析

第七師車排子墾區(qū)位于天山北麓準(zhǔn)噶爾盆地西南，屬北溫帶干旱區(qū)，具著典型的大陸性氣候特征。2024年6月23日20：50~22：40，車排子墾區(qū)受巴爾喀什湖低槽分裂短波的影響，出現(xiàn)了一次超級強(qiáng)單體對流天氣過程。先后影響了車排子墾區(qū)一二八團(tuán)、一二九團(tuán)和一三○團(tuán)，對流云增長速度快，6min強(qiáng)度增長達(dá)20dB，并伴有雷、電和大風(fēng)，21：47瞬間風(fēng)力達(dá)9級，沿路電線桿被攔腰折斷，樹木連根拔起，過雹面積0.33萬hm2，重災(zāi)600hm2，冰雹直徑0.5～1.0cm，直接經(jīng)濟(jì)損失約7200余萬元。

1天氣背景

500hPa云層顯示，在--區(qū)上空有個(gè)低槽，當(dāng)日0℃層位置在3878m，K＝37，Si＝-2.46，大氣層結(jié)極度不穩(wěn)定，3000~5000m高度上濕度較大，風(fēng)速隨高度增加，風(fēng)向順轉(zhuǎn)，風(fēng)暴強(qiáng)度指數(shù)SSI＝228，有利于強(qiáng)對流天氣的形成。

2回波特征

20：58雷達(dá)掃描到2個(gè)強(qiáng)對流云體（圖1a），分別從一二八團(tuán)北面進(jìn)入防區(qū)，云體強(qiáng)度40～42dBz，自北向南移動；21：09可以明顯看出強(qiáng)對流云體1和強(qiáng)對流云體2在發(fā)展過程中逐漸開始合并（圖1b），云體1的強(qiáng)度增加到53dBZ，回波頂高達(dá)10000m；21：15強(qiáng)對流云體1和強(qiáng)對流云體2發(fā)展合并一體（圖1c）；21：20雷達(dá)回波顯示影響區(qū)域有較強(qiáng)降水，降水后云體強(qiáng)中心的高度和強(qiáng)度有所減弱（圖1d）；21：31云體再次加強(qiáng)（見圖1e），45dBz強(qiáng)度達(dá)到8km，云體頂高度達(dá)到12000m；21：37強(qiáng)對流云體第2次暴雨夾雜著冰雹，且云體降雹后強(qiáng)中心高度明顯下塌（圖1f）；21：42強(qiáng)對流云體第3次躍增（圖1g），此時(shí)云體發(fā)展到了最旺盛階段，45dBz強(qiáng)度已達(dá)到9km以上，地面觀測資料顯示，當(dāng)?shù)厮查g風(fēng)力達(dá)9級；22：04云體開始第3次暴雨夾雜著冰雹，20min降水量5.8mm，降水結(jié)束后云體開始逐漸減弱消亡（圖1h）。

當(dāng)日0℃層高度在3878m，云體內(nèi)部強(qiáng)烈的上升運(yùn)動為冰雹生成提供充足的水汽，20：58～21：40在7000～8000m高度為-20℃，云體強(qiáng)中心（45dBz以上）高度長時(shí)間維持在6～8km，特別有利于冰雹的生成，22：04強(qiáng)中心高度分別下降2～4km，實(shí)況資料顯示此時(shí)發(fā)生了降雨夾冰雹，說明強(qiáng)降雨或降雹一般都發(fā)生在雹云強(qiáng)中心下塌的時(shí)段，強(qiáng)中心高度的演變特征和單體發(fā)展及降雹的實(shí)際情況有很好的關(guān)聯(lián)性。而強(qiáng)中心回波頂高9km的最大值出現(xiàn)在21：42，這與強(qiáng)降雨夾冰雹的時(shí)間性也十分吻合。

3速度場特征

21：31在速度場4000m高度上正速度區(qū)在雷達(dá)的近端，負(fù)速度區(qū)在雷達(dá)的遠(yuǎn)端，而負(fù)速度區(qū)面積明顯大于正速度區(qū)的面積，說明它是一個(gè)風(fēng)屬性輻合，風(fēng)屬性輻合的一個(gè)特性就是在很短時(shí)間（10min左右）就會在輻合區(qū)形成強(qiáng)對流。7800m高度上是正速度區(qū)在右側(cè)，負(fù)速度區(qū)在左側(cè)是一個(gè)強(qiáng)烈的中氣旋，氣旋速度為：

△V=V++V-/2=36.4+33.8/2＝35.1m/s（1）

低層的風(fēng)屬性輻合，中層的氣旋不但有利于地面水氣的抬升、強(qiáng)對流的快速形成，也有利于對流天氣的維持和發(fā)展，并且具有傳播性質(zhì)。頂層是一個(gè)強(qiáng)烈的輻散場，這些有利的氣象要素為雹暴單體在自北向南移動過程中降雹、衰減、躍增、再降雹提供了優(yōu)越的動力條件[1-2]。

圖２（a、b）速度圖上分別為21：31和21：42暴雹單體頂層的一個(gè)輻散場，輻散程度分別為：

△V=V++V-=22.9+24.3＝47.2m/s（2）

△V=V++V-=41.0+36.6＝77.6m/s，（3）

圖２（d）暴雹單體頂層無論輻散程度和輻散面積都比圖２（b）要大，而與此相對應(yīng)的實(shí)況資料顯示，21：42以后產(chǎn)生的降雨、降雹、冰雹直徑、降雹密度及風(fēng)力都要大于前兩次的降雨、降雹、冰雹直徑及密度，說明單體頂層的輻散程度常常與單體的垂直運(yùn)動、降雨強(qiáng)度、冰雹直徑、降雹密度的大小有關(guān)系，也可以說頂層的輻散程度越大，單體垂直上升運(yùn)動越劇烈，降雨的強(qiáng)度、冰雹的直徑、降雹的密度越大。圖２（c）可以明顯看出一個(gè)逆風(fēng)區(qū)，有一個(gè)大范圍正速度區(qū)包圍著一個(gè)負(fù)速度區(qū)，逆風(fēng)區(qū)的出現(xiàn)說明此處發(fā)生了強(qiáng)烈的風(fēng)切變和輻合，對流非常旺盛，逆風(fēng)區(qū)的位置也是反射率回波較大的位置，也常常對應(yīng)降雨最強(qiáng)和降雹地點(diǎn)的位置。

4垂直液態(tài)含水量變化特征

從VIL隨時(shí)間演變圖（見圖３）分析發(fā)現(xiàn)，20：53～20：58垂直液態(tài)含水量小于10kg/m2，21：09～21：53垂直液態(tài)含水量保持在10～35kg/m2，20：53～21：09是第1個(gè)躍增期，垂直液態(tài)含水量由2.9kg/m2增至17.4kg/m2，21：37～21：53是第2個(gè)躍增期，垂直液態(tài)含水量由12.5kg/m2增至34.7kg/m2，對比強(qiáng)度場，此時(shí)強(qiáng)中心高度伸展到9000m，速度場上發(fā)現(xiàn)中層有輻合性氣旋，頂層有強(qiáng)烈的輻散?？梢?，垂直液態(tài)含水量躍增變化的特性可作為車排子墾區(qū)判別強(qiáng)雹云天氣的重要指標(biāo)之一。

5小結(jié)

（1）在500hPa高空圖中受低槽過境影響，當(dāng)K＞30、Si＜0時(shí)，預(yù)示大氣層結(jié)不穩(wěn)定，易出現(xiàn)冰雹天氣；（2）在速度場上低層有風(fēng)屬性輻合，中層氣旋，高層是一個(gè)強(qiáng)烈的輻散場，會在輻合區(qū)附近快速生成強(qiáng)對流天氣；（3）暴雹單體的強(qiáng)中心高度、強(qiáng)度躍增后，長時(shí)間維持在6～28km處，即是-10～-20℃區(qū)域中，易發(fā)生強(qiáng)降雹天氣；（4）逆風(fēng)區(qū)的存在是強(qiáng)對流天氣在速度場的一個(gè)明顯特征，逆風(fēng)區(qū)所在位置也是降雹區(qū)，可以為我們提前預(yù)報(bào)冰雹天氣，還可以提供落雹地點(diǎn)，以方便我們調(diào)查災(zāi)情；（5）垂直液態(tài)含水量突變與天氣劇烈變化關(guān)聯(lián)性較好，可以做為冰雹預(yù)報(bào)