雹暴短期预报技术研究

孙令东

（巴彦淖尔市气象局，内蒙古 巴彦淖尔 015000）

1 预报所用的资料

1.1 天气图资料

包括环流形势、天气系统、指标站及各等压面图上的各种气象要素和物理量场资料。

1.2 单站资料

多使用本地区代表站的探空、测风和地面资料。一般仅用前期的单站资料做预报是不够的，必须考虑未来的变化，所以常和天气图资料配合使用。

1.3 数值预报产品资料

包括各等压面上的各种气象要素场和物理量场的数值预报产品。

1.4 卫星云图资料

主要是根据云图上出现的小范围对流云团的亮度和范围，预报降雹的可能性，有的方法根据云图提出降雹云系模型和一些预报判据。

1.5 雷达探测资料

利用雷达资料制作冰雹的短时预报，其近几年也有很大的发展，比如提出了多种识别冰雹云的方法，包括简单指标法、多因子综合相关法等；对雹云降雹部位、可能降雹回波的识别及降雹时间和降雹强度的预报也进行了很多工作。

2 统计学方法

预报因子的选择是很重要的，冰雹天气预报的质量虽然与预报方法有关，但因子选择是统计预报的基础。选择因子时，应从冰雹形成的物理原因、天气背景、地理特征、气候和季节等因素出发，以预报员经验、大量的个例分析及统计分析结果为线索，选用有物理基础的、相关较好、历史概括率高、稳定可靠的因子作为预报因子。建立指标时，要遵守“指标准确率要高于气候概率”的原则，最好高于10%以上，否则将失去预报意义。由于冰雹形成的环境是多种多样的，影响因子很多，所以除了适当分型外，还应按照冰雹形成的动力、热力、水汽及云雾物理条件等方面综合考虑。

近几年来，许多气象台站在日常预报中，几乎使用了所有的常用统计预报方法，比如逐步回归法、判别分析法、多因子交叉相关方法；把单个预报因子组成复合预报因子、再组成定性判别的回归方程，取得了较好的预报效果。其中，多张点聚图通过法、逐次得分判别法、非线性函数及肯定度函数法，不仅对小概率事件统计预报方法增添了新的内容，而且在理论和方法上也有新的提高和改进，对提高预报水平起到了一定作用。

3 天气学方法

通常情况下，应用降雹天气系统模式预报降雹，一般以500 hPa形势为主，结合要素分布，建立多种冰雹预报模式，其中包括西北气流型、冷涡型、冷槽型、阶梯槽型、横槽切变型、暖切变型等，模式中的要素有500 hPa急流、850 hPa温度露点差、500 hPa干舌、850 hPa温度减500 hPa温度及地面和低层系统的配置等指标。也可利用数值预报资料产品，建立同时性的冰雹预报的天气学模式。

4 积云动力学方法

4.1 物理方法

根据冰雹生成的原理、过程、条件及降落到地面前的影响因素而建立的预报方法。虽然目前对冰雹形成的机制还缺乏充分了解，但这种方法还是有一定物理基础的，认为冰雹的形成与最大上升速度、过冷却水滴含量及温度状况有密切关系。近年来，各地的气象工作者找出了一些适合当地的预报指标，利用单站探空曲线，计算最大上升速度Wmax，并以Wmax和Tmax（Wmax高度处的温度）为坐标，制作点聚图，预报冰雹的有无。

4.2 积云模式法

近年来，已逐步把各种积云模式用到雹暴分析和预报中，进行冰雹大小和有无预报。有的对定常、非定常及考虑地形影响的积云模式进行试验，并用一维定常积云模式，计算与降雹有关的各种物理量，用于冰雹预报，采用点聚图过滤法，分月份找出冰雹预报指标。

5 天气型的模糊集合和模糊运算

取Xi（xij）为实况图起报区上影响系统的模糊集，Yi（yij）为数值预报图起报区上影响系统模糊集。i为模糊集的序数，j为元素的时间序列，每次预报只要取该时次的元素参加运算即可。

5.1 选取模糊集和隶属度条件

X1（x1j）：850 hPa有正槽槽线及槽前为非冷平流。X2（x2j）：地面有正槽及锋面。

X3（x3j）：从低层低槽到赤峰500 hPa为西北气流。

Y1（y1j）：850 hPa有正槽槽线（由风向切变判断），槽前风速＜12 m/s，且△T24≥0℃。

Y2（y2j）：地面有正槽区，低槽前相应的850 hPa西南风速＜12 m/s。

Y3（y3j）：500 hPa 在 40～48°N、112～123°E，起报区为西北气流。

Y12（y12j）：700 hPa起报区至少部分ω＜0.

5.2 建立模糊运算

思路：①850 hPa和地面的条件是等价的，两者之一满足就可以。②使用实况图单独作预报的准确率在70%～80%，用日本的天气形势数值预报图作预报的准确率估计在80%左右，可认为两者权重相同。因此，认定其中一个条件模糊、另一个条件符合，则预报有雹；若一个条件不符合，另一个条件符合，则预报无雹。③高、低空条件和700 hPa垂直速度条件需同时满足。根据上述思路，模糊运算为：

隶属度规定为：

同理，建立其它天气型的模糊运算，隶属度规定同上。

5.3 前倾槽型

X4（x4j）：同X1.

X5（x5j）：同X2.

X6（x6j）：500 hPa有槽，槽前高压脊明显，槽线位置比850 hPa槽线或地面冷锋超前3个纬距以上。

Y4（y4j）：同yl.

Y5（y5j）：同y2.

Y6（y6j）：500 hPa 在 40～48°N、112～125°E，起报区有槽，槽前高压脊明显，槽线位置比850 hPa槽线或地面冷锋超前3个纬距以上。

模糊运算为：

5.4 冷涡型

X7（x7j）：850 hPa 在 45～50°N、115～120°E（包括贝加尔湖地区）起报区有冷低压中心。

X8（x8j）：500 hPa在上述预报区内有冷低压中心，且850 hPa中心近于重合，其东南侧气流的气旋性曲率比前一时次加大。

Y7（y7j）：850 hPa 有冷涡。

Y8（y8j）：500 hPa冷涡中心近于和850 hPa冷涡重合。

模糊运算为：

5.5 重叠槽和后倾槽型

X9（x9j）：850 hPa有从西北或偏北方向移来的正槽，且槽前为非冷平流。

X10（x10j）：地面有正槽及从西北或偏北方向移来的冷锋。

X11（x11j）：500 hPa有低槽，槽前高压脊明显，500 hPa和850 hPa槽线重叠（水平距离≤2个纬距）或后倾，且T500＜－6℃。

Y9（y9j）：850 hPa有正槽从西北或偏北方向移来，槽前风速＜12 m/s，且△T24＞0℃。赤峰南侧没有低值系统和正槽结合。

Y10（y10j）：地面有正槽及从西北或偏北方向移来的冷锋，赤峰南侧没有低值系统和正槽结合，且850 hPa槽前风速＜12 m/s。

Y1l（yllj）：500 hPa 有槽。

模糊运算为：

上述4种天气型只要其中一型运算结果为1，则预报有雹；如果都小于1，则预报无雹。

［1］毛恒青，王建.集合预报业务使用现状和趋势［J］.气象，2000，26（06）：24-29.

［2］李泽春，陈德辉.气象中心集合数值预报业务系统的发展及应用［J］.应用气象学报，2002，13（01）：1-15.