丰城冰雹天气超级单体回波特征分析

时间：2024-07-28

饶云花，马中元，陈鲍发，张春江，孙芳，程小娟

(1.江西省气象科学研究所，南昌 330046；2.丰城市气象局，丰城 331100；3.景德镇市气象局，景德镇 333000)

0 引言

丰城市位于江西省中部、赣江中下游，鄱阳湖盆地南端，东临抚州临川区、南昌进贤县；南临抚州崇仁县、乐安县、吉安新干县；西接宜春樟树市、高安市；北连南昌新建区、南昌县。由于冰雹属于中小尺度天气系统，尺度小、生命史短、产生快速，很难在天气图上跟踪与监测，因此，雷达拼图产品能弥补单部雷达产品的不足，总结出其回波特征，对提高冰雹天气的识别监测和预警预报能力十分有效。

国内外专家学者在冰雹天气的研究方面开展了大量工作[1-3]，尤其是使用单部天气雷达产品进行细致分析[4-6]，进而建立了现有冰雹天气理论基础。国内外专家学者的研究成果对丰城冰雹超级单体回波特征的研究和分析，起到指导作用[7-9]，同时，丰城冰雹的超级单体回波特征有其不同的地方。

文章使用常规MICAPS天气图、地面自动站气象要素、江西WebGIS雷达拼图等资料，采用统计学、天气学和雷达气象学等方法，对丰城4次冰雹天气过程进行分析，试图总结出冰雹雷达拼图回波特征，对提高冰雹天气的监测预警能力十分重要。

1 资料来源和实况统计

1.1 资料来源

天气图资料来源于MICAPS平台；自动气象站资料来源于丰城国家观测站和内网平台；雷达拼图资料来源于内网江西WebGIS雷达拼图。全文使用北京时间[10，11]。

1.2 实况统计

丰城2011—2020年出现过5次冰雹天气(表1)，其中有4次是超级单体回波造成的。由于冰雹天气局地很强，尺度很小，很难被观测和记录到，因此，冰雹的记录大多数是靠信息员实地调查得到。文章就4次超级单体回波特征进行分析。

表1 2011-2020年丰城4种强天气次数统计

2 天气形势背景

2014-07-16T08:00，江西处于200 hPa分流区，有较强的风速辐散，有利于大尺度强迫抬升；500 hPa位于槽前，在江西北部有一狭长的湿区，其南侧的T-Td>16 ℃，为显著的干区；700 hPa的湿度分布与500 hPa类似，均存在明显的干湿分界线，而850 hPa的湿区覆盖了整个江西地区，新余处于上干下湿的垂直结构；700 hPa和850 hPa的西南急流强度达到12～18 m/s，925 hPa有12 m/s的西南急流和8 m/s的东南风在赣北交汇，有利于动力抬升。地面有一条东北—西南向的辐合线位于赣北—湖南一带，新余位于辐合线南侧，白天地区气温从26 ℃明显上升到35 ℃，有利于上下层温差的加大，提供足够的不稳定能量。

2015-04-02T08：00，200 hPa江西处于辐散分流区，有利于底层强迫抬升；500 hPa槽位于内蒙古中部—河北西部到湖北中部—湖南贵州交界一线，江西处于槽前西南气流中，且全省处于T-Td>25 ℃的干区中；700 hPa、850 hPa和925 hPa的切变在500 hPa槽前，700 hPa切变西侧北风急流强度为12～20 m/s，冷平流显著，12 h在700 hPa四川有一个-15 ℃的降温中心，850 hPa为-12 ℃，925 hPa为-11 ℃，有利于地面锋区南压；3层的湿区覆盖了江西大部分地区，为上干下湿的垂直结构；赣北赣中地区T700-500>16 ℃，T850-500>26 ℃，具有充沛的不稳定能量；地面冷锋位于淮河一带并将向南移近江西，有利于强对流天气的发生。

2018-03-15T08:00，200 hPa江西处于急流核出口左前侧辐散区，有利于低层强迫抬升；500 hPa槽分为两支，南支位于湖北湖南到广西一线，江西大部处于T-Td>20 ℃的干区中；700 hPa内蒙东北地区有明显的降温中心，有利于引导低层冷锋快速南下，850 hPa和925 hPa的切变南侧急流强度最大达到18 m/s，提供了充足的水汽和能量，中低层湿区覆盖了江西大部分地区，与高层形成上干下湿的垂直结构；T700-500>16 ℃，T850-500>28 ℃，具有充沛的不稳定能量；地面为鞍形场结构，北方内蒙到东北有一股冷锋南下，使其南侧暖湿气流强迫抬升，有利于产生强对流天气。

2019-03-21T08：00，200 hPa高空急流在江西北部地区为风速辐散，有利于强迫低层上升运动加强。500 hPa冷温槽明显，有利于低槽东移发展，其槽前的西南气流利于动力抬升，同时T850-T500在26 ℃以上，垂直温度递减率达到了特征值；主要动力抬升系统位于赣北北部，结合低层急流的暖湿输送，热力和动力不稳定较明显。地面图上，赣北有冷锋南下，强迫暖空气抬升，有利于锋后强对流的发生。

由此可见，100～200 hPa有分流区，500 hPa位于槽前干区，700 hPa和850 hPa的湿区和西南急流，地面有辐合线，十分有利于产生冰雹天气。

3 超级单体回波特征

2011—2020年，丰城共统计出5次冰雹天气，其中4次是超级单体回波造成的，1次强单体回波。4次超级单体冰雹回波有2次发生在飑线回波带上，有2次发生在孤立零散的超级单体上。两种超级单体回波类型是江西冰雹回波的主要表现形式。

3.1 飑线回波带上超级单体

飑线回波带上，一些发展旺盛的回波单体会发展成为超级单体。例如：2018-03-15飑线过程(图1a)，21：00，飑线回波带中段向南移动突出的地方，回波发展成为超级单体回波，组合反射率CR达到60～65 dBz，强回波面积大于10 km×10 km，强回波梯度较大，丰城荣塘镇等地出现冰雹。

2019-03-21飑线过程(图1b)，12：00，飑线回波带顶部向东移动过程中，回波发展成为超级单体回波，组合反射率CR达到65 dBz，强回波面积大于10 km×10 km，强回波梯度较大，丰城梅林镇、上塘镇、同田乡等地出现冰雹。与此同时，新余北部超级单体也出现冰雹天气。

3.2 孤立零散的超级单体

超级单体常常以孤立、零散的方式表现。例如：2014-07-16(图2a)，20：00，超级单体在丰城东部，组合反射率CR达到60 dBz，强回波面积≥10 km×10 km，强回波梯度较大，“前伸”回波特征不明显，丰城荣塘镇、石滩镇、白土镇等地出现冰雹。

图2 孤立零散的超级单体：(a)2014-07-16T20:00；(b)2015-04-02T16:00

2015-04-02(图2b)，16：00，超级单体在丰城北部，组合反射率CR达到65 dBz，强回波面积≥10 km×10 km，强回波梯度较大，具有比较清晰的“前伸”回波特征，回波强度比较强，丰城上塘镇、同田镇、隍城镇、梅林镇等地出现冰雹。与此同时，南昌市北部也有超级单体活动，造成部分乡镇冰雹天气；宜丰超级单体达到70 dBz，强回波面积和强回波梯度也大，部分乡镇出现直径≥5 cm的大冰雹。

由此可见，孤立零散的超级单体回波比飑线回波带上超级单体回波要强，强回波面积更大，出现的冰雹面积较大，影响较多乡镇。