玉溪市雹灾发生规律及降雹临界参数特征分析

摘要：分析玉溪市雹灾的发生规律，以为科学开展防雹作业提供重要依据。对回波进行跟踪分析，了解回波的发展规律，提取降雹时的临界参数。指挥人员可以根据降雹的临界参数值指挥作业，保证在作业时以最少的成本创造最大的经济效益，达到最好的作业效果。

关键词　雹灾；发生规律；临界参数；云南玉溪

中图分类号　P458.121.2　文献标识码　A　文章编号　1007-5739(2012)02-0011-02

玉溪市地处低纬度(E101°16＇-103°09＇。N23°19＇-24°53＇)高原，位于哀牢山东坡及其前沿地带，总面积15285km²。当地海拔高度差异大，江河交错，地形复杂，天气多变，立体气候明显，呈现“一山分四季、十里不同天”的特征。在全球气候变暖的影响下，全市气象灾害发生频率高、强度大，每年因冰雹、洪水等自然灾害造成的经济损失达上千万元，给金市农业生产造成严重的影响。因此，了解该市冰雹发生规律。分析回波的发展规律，提取降雹时的临界参数，利于开展人工防雹作业，以创造巨大的经济效益，达到最好的作业效果。

1　玉溪市冰雹灾害情况

选取雹灾记录较为完整的2002-2011年资料进行统计分析。2002年受灾面积18049.67 hm²，2003年受灾面积5530.07hm²，2004年受灾面积6202.20hm²，2005年受灾面积2339.40hm²，2006年受灾面积4500.67hm²,2007年受灾面积5616.20hm²，2008年受灾面积2715.80hm²,2009年受灾面积5523.27hm²，2010年受灾面积1664.27hm²，2011年受灾面积5988.33hm²(图1)。2002-2011年，红塔区雹灾的总受灾面积为4538.07hm²，易门县为5547.87hm²，元江县为672.73hm²，新平县为10098.47hm²，华宁县为7513.60hm²，江川县为8956.53hm²，澄江县为8600.33hm²。通海县为5609.33hm²，峨山县为6592.87hm²(图2)。玉溪全市雹灾受灾总面积为58129.80hm²,平均每年5812.98hm²。

2　玉溪市冰雹灾害发生规律

2.1　冰雹云形成条件

2.1.1　地形。玉溪市境内山脉、沟壑、河流、湖泊纵横交错，地形极其复杂，地势西北高，东南低，海拔落差大，山区面积占全市总面积的90.6％。由于山地的地形抬升作用，造成气流的强烈上升运动；地面冷热变化激烈，也容易造成局地的强对流生成；河流、湖泊又给对流提供了充足的水汽条件，各种因素都造成玉溪市境内的雹灾频发。据2002-2011年玉溪市各县(区)的雹灾次数统计(图3)，易门、新平、江川、峨山县的雹灾次数相对较多，其中易门、新平、峨山县都属于玉溪市西部的山地县，江川境内地势虽然相对平坦。但大面积的湖泊却给对流提供了充足水汽。元江县虽亦属于山地县，但境内干旱少雨，部分地区气候炎热，难形成局地对流，仅因外部系统影响边境山区，形成小范围的降雹。

2.1.2　系统天气。该市主要受副热带高压外围气流和“两高”间辐合区控制影响，此天气背景为形成强对流提供了充足水汽。同时，局地在温度水汽条件适合的情况下形成局地强对流。外来系统与局地对流结合，极易产生降雹。

2.2　雹灾发生特征

2.2.1　地理分布特征。研究表明，玉溪市雹灾的地理分布特征为西部多于东部，山区总体多于湖泊、河谷，湖泊、河谷多于平原及盆地，天气系统的背风坡又多于迎风坡。

2.2.2　时空分布特征。2002-2011年玉溪市雹灾发生时段主要集中在15：00-18：00，其次是18：00-21：00，再者为12：00-15：00。雹灾发生次数最少时段为3：00-6：00(表1)。由对流触发条件可知，日出后，太阳辐射使地面及近地层空气逐渐升温，随时间推移，太阳高度角升高，地面接收的太阳辐射能量增大，被地表增温的气层逐渐增厚，气层不稳定度增大，若气层中有充足水汽，地面空气稍有扰动，利于产生强对流天气。

3　玉溪市降雹临界参数研究

经过多年的研究已了解冰雹灾害基本的发生规律，包括发生降雹的原因、降雹的地理特征、时段分布等。这些为科学开展防雹作业提供重要依据。随着防雹工作的开展，虽然各县(区)气象局指挥人员的指挥水平有很大提高，但仍然存在乱指挥、瞎指挥情况。因此，对降雹临界参数的研究，不仅有助于气象工作者掌握和了解冰雹一些深层次的特点，而且有助于提高作业的有效性和准确性。

目前，监测冰雹云系统的发展主要依靠多普勒雷达。多年来，众多的人影工作者对回波的发展和发生冰雹的临界参数进行分析和研究，然而截至目前，由于人影工作极其复杂，始终没有准确地揭示回波发展和降雹时的一些规律和参数，也由此决定该研究是一项长期而又艰苦的工作。

3.1　研究方法

3.1.1　研究对象。首先，确定选择0.5°基本反射率、回波顶高、强回波顶高和垂直液态含水量作为研究对象。基本反射率能较准确地反映回波所在的位置和强度，这是雷达回波图的基本信息。有了位置和强度dBz值，不知道回波的高度，对于防雹指挥也是不够的，因为回波的强度强并不代表高度高，一般只有当回波高度高于0°层，才有下冰雹的可能。因此，回波顶高、强回波顶高也是需要研究的项目。笔者所选取的回波顶高和强回波顶高的阀值分别为3、35dBz，只有高于该阀值的回波才能被显示并记录参数。由于天空中的云系通常都有很多层，回波顶高往往并不能完全反映对流云的高度。相反，高于35dBz的强回波顶高却能更好地反映强回波的高度情况。垂直液态含水量表示云底上部单位面积上悬挂的可降水质量，对强回波有较好的识别作用。

3.1.2　选取降雹个例。目前，选取玉溪市2008年25次降雹、2009年22次降雹、2010年21次降雹及2011年以来的36次降雹(截至2011年9月9日)情况，分析降雹时的临界值。同时分析随机选取20次未降雹的个例，以作对比。

3.1.3　研究方式。按照县(区)气象局提供的2008-2011年降冰雹的时间、地点，对应多普勒雷达图分析在当时当地降冰雹时间时的基本反射率、回波顶高、强回波顶高和垂直液态含水量，并分别记录。对未降雹的个例，跟踪整个回波发展过程。特别记录下回波发展到最强时刻或者各项参数达

到有降雹可能(实际未降雹)的时刻前后的几个时间点的基本反射率、回波顶高、强回波顶高和垂直液态含水量。

3.2　分析结果

2008-2011年共计104次降雹过程中，基本反射率≥50dBz的有91次；45-50dBz的有13次。回波顶高≥10 km的有96次；7-10km的有8次。强回波顶高≥7km的有84次；6-7km的有13次；6km以下的有7次。垂直液态含水量≥40kg/m²的有92次；30-40kg/m²的有9次；30kg/m²以下的有3次(表2)。

在20次未降雹的个例中，所有回波发展到最强时刻时，基本反射率、回波顶高、强回波顶高、垂直液态含水量均分别达到45dBz、9km、6km、40kg/m²以上。其中12次回波在发展过程中虽然也存在不断发展又减弱的过程，但其发展却较为缓慢或者无明显快速跃升。另外8次有明显的快速跃升，但有4次经过县(区)气象局的防雹作业，出现快速的减弱现象，未出现降雹；剩余4次未能找到无降雹的原因。

4　结语

(1)基本反射率在50dBz以上都可能产生冰雹。分析中也多次出现基本反射率在50dBz以上却没有降雹，少数未达到50dBz却发生降雹。因此，基本反射率对降雹的指示作用并不太强，但在位置上看得很清楚。

(2)回波顶高无法得到一个具体的临界数据。这可能由于回波顶高所记录的是某一位置所有回波反射率高于3dBz云系的总高度，并非只记录对流云系。因此，其不能真实反映回波发展的高度，但从侧面可反映回波发展的强弱。

(3)强回波顶高对于强对流云回波，在实际指挥中有较强的指示作用，但不是绝对某个高度一定会出现冰雹，一般应与当天的0°层高度作比较。玉溪市的0°层高度一般超过5km，在指挥中强回波顶高高于这个数值应高度注意。

(4)垂直液态含水量对对流云回波有很强的指示作用。一般在40kg/m²以下降雹的可能性较小，而一旦超过这个数值需要特别注意，应考虑进行作业。

(5)单独的强回波顶高和垂直液态含水量不应作为是否降雹的指标。任何时候都必须把二者结合起来，二者结合的指示性比单独情况要更好。

(6)回波产生降雹还有一个条件是发展过程；中‘必须存在明显地快速跃升。也存在少数情况各项条件均满足却未产生降雹，也难以找到不降雹原因，至少是时间要求较高的情况下难以找到不降雹原因。

(7)临界参数仅作参考，由于防雹工作的复杂性在实际运用中忌生搬硬套。加强雷达观测必须与各作业点对冰雹云宏观观测情况密切配合，相互订正，确保指挥的准确性。

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