吴忠市2次强对流冰雹天气雷达回波特征对比分析

总结出冰雹天气在吴忠市新一代多普勒雷达产品上的一些指标：回波强度在55 dBZ及以上，最大达到65.5 dBZ，且强回波中心伸展高度较高;在雷达回波速度场可分析有逆风区的存在;垂直累积液态水含量48.0～57.5 kg/m2，其数值出现持续增大或者突然增大的现象，可以作为冰雹预警的指标之一;冰雹指数产品对冰雹预报有较好的指示作用。

关键词    冰雹;雷达回波;垂直累积液态水含量;冰雹指数;对比分析;宁夏吴忠

中图分类号    P458.121.2        文獻标识码    A

文章编号   1007-5739（2019）23-0195-01                                                                                     开放科学（资源服务）标识码（OSID）

吴忠市位于宁夏中部，地处宁夏平原腹地，地势南高北低，属中温带干旱、半干旱气候地区，干旱、暴雨、冰雹、雷暴、大风等灾害性天气频发。冰雹作为吴忠市灾害性天气之一，由于其突发性和剧烈性，给全市造成了较大的经济损失。因冰雹等强对流天气一直是天气预报及短时临近业务中的重点和难点，许多相关方面的专家都对此进行过研究[1-3]。

吴忠市新一代多普勒天气雷达自2016年6月开始业务运行，主要对吴忠市的冰雹、雷暴大风、暴雨等强对流天气进行监测及预报预警。本文通过对2016年7月3日夜间及2018年6月21日2次冰雹天气的多普勒雷达回波强度、径向速度、垂直累积液态水含量、冰雹指数等雷达产品的对比分析，总结出冰雹天气在吴忠市新一代多普勒雷达产品上的一些指标，以期为吴忠市强对流天气预报预警提供参考依据。

1    天气实况及灾情

2016年7月3日夜间至4日7：00（简称“7·04”），吴忠市大部地区遭受雷雨大风、强降雨、冰雹灾害性天气。其中，同心县东部下马关、预旺等地遭受大风、强降雨、冰雹灾害性天气，冰雹持续20 min，直径大约2 cm。此次强对流过程造成全市小麦、枸杞、玉米等农作物受灾，盐池大水坑、花马池镇等乡镇出现不同程度的暴雨灾害，给养殖业也造成了较大经济损失。

2018年6月21日（简称“6·21”），吴忠市出现对流性天气过程，其中青铜峡市甘城子、同心县下马关白家滩村、池家峁村出现冰雹，最大直径20 mm;盐池县冯记沟乡马儿庄村出现冰雹，最大直径15 mm。此次冰雹灾害造成同心县下马关、盐池县冯记沟乡农作物经济受损较为严重。

2    雷达产品对比分析

2.1    回波强度对比分析

“7·04”过程雷达回波移动方向由西北向东南方向移动，见图1（a），雷达回波首先在盐池北部出现，盐池出现降水。随后，青铜峡贺兰山沿山地带回波逐渐增强并向东南移动，21：42回波移动至利通区南部，分散性回波单体结构逐渐密实，形成弓形回波。随着回波逐渐向东南方向移动，盐池北部回波逐渐减弱。23：00回波东移至同心开始逐渐加强，23：40回波强度达65 dBZ以上，下马关出现冰雹。随着回波继续东移，预旺、马高庄地区相继出现冰雹及暴雨。4日2：00之后回波逐渐减弱，降水强度也逐渐减弱，此次过程逐渐结束。

“6·21”过程雷达回波较为分散，强回波形成、减弱都较迅速，见图1（b）。3个冰雹发生地雷达回波可达60 dBZ以上，最强达到了65 dBZ以上。冰雹最先发生地为青铜峡贺兰山沿山甘城子地区，回波形状为块状，强回波中心达到65.5 dBZ，在向东南移动过程中逐渐减弱。15：30盐池县马儿庄村雷达回波逐渐增强，强回波中心伸展高度较高，出现冰雹概率大大增强。同心冰雹强单体回波出现时间与盐池较为接近，强度相对较弱，但冰雹持续了约30 min。

2.2    回波速度场对比分析

张沛源等[4]认为，逆风区是中尺度辐散辐合共轭系统风场在多普勒速度图上的表现形式，反映了水平动量垂直交换过程。分析“7·04”过程基本径向速度图，23：40在0.5°仰角径向速度上，同心县下马关镇出现大片负速度区包围正速度区的区域，即存在逆风区，其仰角越高，正速度区范围越大。随着回波逐渐向东南方向移动，整个逆风区也逐渐南移，强度也越强。

“6·21”过程中青铜峡市甘城子、同心县下马关白家滩村等降雹区上空有很强的辐合区，在13：56甘城子出现大片负速度区包围正速度区的区域，14：24逆风区逐渐南移，伴有明显的气旋旋转特征。盐池县冯记沟乡马儿庄村在15：15出现大片正速度区包围负速度区的区域，15：20逆风区范围增大，并伴有强的辐合。

2.3    垂直累积液态水含量对比分析

对“7·04”过程冰雹发生地的垂直累积液态水含量进行分析，从3日23：00开始，同心县垂直累积液态水含量数值逐渐增大，随着时间推移，高值区逐渐南移，23：49垂直液态水含量为52.5 kg/m2，至23：51垂直累积液态水含量最大值达到57.5 kg/m2。从此次过程垂直累积液态水含量随时间变化来看，其持续时间不太长，大值区范围也较小。

在“6·21”过程中，青铜峡甘城子14：07垂直累积液态水含量达到48 kg/m2，但维持时间较短，之后数值持续降低。同心县下马关冰雹出现时间与垂直累积液态水含量最大值时间较为一致，最大达到48 kg/m2，维持时间较短。盐池县冯记沟乡在15：20冰雹出现时，垂直累积液态水含量达53 kg/m2，并且维持了4个体扫时间，另外垂直累积液态水含量大值區范围也较其他2个冰雹范围大。

2.4    冰雹指数对比分析

冰雹指数是冰雹结构是否产生冰雹的一个指标，通过相关算法产生的图像产品，可识别产生或可能产生冰雹的对流风暴[5]。从“7·04”和“6·21”2次过程可以看出，冰雹指数对强对流天气的预报具有一定的指示意义。“7·04”过程中甘城子和下马关都出现了连续的实心的三角冰雹指数，盐池县冯记沟乡冰雹指数持续时间最长、范围也最广，从14：00灵武市一直持续至15：00盐池县。在整个强回波南移过程中，冰雹指数范围逐渐减小，强度有所减弱。值得注意的是，在整个强对流天气过程中，出现冰雹指数的地区并不一定会出现冰雹，有些地区冰雹指数范围过大，可能出现虚报。

3    结论

通过对2016年7月3日夜间以及2018年6月21日2次冰雹过程雷达产品的对比分析，总结了冰雹天气雷达产品特征：2次过程组合反射率达到55 dBZ及以上，最大达到了65.5 dBZ，雷达回波多为分散的雷暴单体，且强回波中心伸展高度较高;在雷达回波速度场中可分析有逆风区的存在，在移动过程中转变伴有强的辐合;在冰雹发生前到降雹时，垂直累积液态水含量持续增大或者出现突然增大的现象，可以作为冰雹预警的指标之一;冰雹指数产品对冰雹预报有较好的指示作用，但在使用过程中存在虚报，只能作为参考。

4    参考文献

[1] 孙继松，陶祖钰.强对流天气分析与预报中的若干基本问题[J].气象，2012，38（2）：164-173.

[2] 俞小鼎，周小刚，王秀明.雷暴与强对流临近天气预报技术进展[J].气象学报，2012，70（3）：311-337.

[3] 张小玲，谌芸，张涛.对流天气预报中的环境场条件分析[J].气象学报，2012，70（4）：642-654.

[4] 张沛源，陈永林.多普勒速度图上的暴雨判据研究[J].应用气象学报，1995，6（3）：371-374.

[5] 郑芬，冯德花，王郦，等.文山州两次冰雹天气的环流背景和雷达产品对比分析[J].贵州气象，2013（37）：51-55.

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