5月20日瓦房店市冰雹成因分析

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摘要 通过对1951―2009年瓦房店地区冰雹常规资料和冰雹灾情普查资料进行分析，利用MICPS常规观测资料、区域自动站观测实况、卫星云图、雷达拼图，结合瓦房店地区的地形特点，对2014年5月20日发生在瓦房店地区的冰雹天气进行分析研究。结果表明：朝阳、丹东、沈阳是辽宁省冰雹多发地，而瓦房店地区是辽宁省冰雹灾害多发地之一；瓦房店地区冰雹出现最多的是6月，其次是9月。高空槽线、低层切变线天气系统造成的辐合上升运动是此次强对流冰雹天气的触发机制；西南急流为短时强降水提供水汽，加大强降水的量级；“列车效应”是产生强降水的重要因素，促使冰雹、雷暴等短时强对流天气强度加大；地形、山脉迎风坡的抬升作用是此次冰雹天气发生的动力条件；背风波引起的上升运动，使河谷地区产生新的对流云，是该地区大面积降雹的主要原因。

关键词 冰雹；短时强降水；强对流天气；成因；辽宁瓦房店；2014年5月20日

中图分类号 P445 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2014）19-0265-03

Analysis of Hail Causes in Wafangdian City on May 20，2014

HAN Xiu-jun 1 WANG Gui-chun 2 * SONG Ruo-ning 2 CAI Kui-zhi 3 XU Chang-zhe 4

（1 Shenyang Central Meteorological Observatory in Liaoning Province，Shenyang Liaoning 110166； 2 Jinzhou Meteorological Bureau of Dalian City；

3 Liaoning Province Meteorological Disaster Monitoring and Early Warning Center； 4 Haicheng Meteorological Bureau）

Abstract Hail disaster conventional data and hail census data in Wafangdian City from 1951 to 2009 were analyzed.Using MICPS conventional observations，zone automatic observation stations live，satellite images，radar puzzles with topographic features，we analyzed the hail causes in Wafangdian City on May 20，2014.The results showed that Chaoyang，Dandong and Shenyang were hail-prone land，Wafangdian area was one of the hail disaster-prone area in Liaoning Province；Wafangdian region had the largest hail in June，followed in September.Ascending movement caused by weather systems of upper trough line，low-level shear line radiation，is the strong convective weather trigger mechanism；Southwest jet provided water vapor for short-term heavy rainfall，increased magnitude of heavy precipitation；′Trains effect′ was an important factor to produce heavy rain，prompted hail，thunderstorms and other severe convective weather short-term strength increase；Terrain and wind uplift mountain slope were the driving force of this hail weather conditions occur；upward motion caused by back storm，generated new convective clouds in valley were the main reason for the region′s large hail.

Key words hail；short heavy rainfall；convective weather；causes；Wafangdian Liaoning；May 20，2014

瓦房店是辽宁省农业大市，其得天独厚的地理位置和自然条件适合多品种水果、蔬菜生长，是闻名中外的“苹果之乡”和国家重点果品生产基地，主要品种有苹果、樱桃、梨、葡萄、桃子、杏等，冰雹是造成果类作物减产的灾害性天气之一。冰雹、雷雨、大风等是瓦房店地区经常发生的强对流天气，由于出现时间短，易造成严重的气象灾害。2014年5月20日5：20―6：30，瓦房店地区12个乡镇遭受冰雹袭击，此次冰雹对粮食作物和设施农业影响不大，受灾的主要是果树和蔬菜，受灾水果面积达19 980 hm2，依据辽宁省气象局《冰雹评估等级标准》，属二级雹灾。该文对1951―2009年瓦房店地区冰雹常规资料和冰雹灾情普查资料进行分析，探讨瓦房店地区冰雹灾害的特点，应用天气学原理，利用常规气象资料和雷达资料，借鉴对冰雹及灾害天气的研究成果[1-5]，分析冰雹发生、发展的原因，以期为探索人工防雹的时机积累经验。

1 资料与方法

1.1 资料来源

1951―2009年辽宁省55个国家级气象站冰雹日数资料来源于辽宁省气象信息中心；灾情资料来源于辽宁省气象台气象灾情数据库；雷达资料来自辽宁省气象台；区域自动站实况资料来自大连区域站监控系统；实况灾情资料来自瓦房店市气象局。

1.2 研究方法

采用统计分析法计算辽宁省55个气象站1951―2009年各站冰雹出现的总日数、各站冰雹造成灾害的日数、各站发生冰雹灾害的频率及瓦房店地区冰雹出现的季节特征。利用朝阳、丹东、大连、沈阳、营口、赤峰、通辽、秦皇岛、烟台9部雷达站拼图，根据瓦房店地区地形特点，采用常规MICAPS资料分析产生冰雹的天气系统及发生发展的原因。

2 结果与分析

2.1 冰雹灾情

2014年5月20日5：20―6：30，瓦房店地区12个乡镇遭受冰雹袭击，其中永宁镇受灾最重，冰雹直径一般为1 cm，最大直径3 cm，持续时间30 min，灾情严重的永宁孔家、永宁谢家、杨树底等村屯地面冰雹堆积厚度达2.5 cm。此次冰雹对粮食作物和设施农业影响不大，受灾最重的主要是苹果、桃、大樱桃和香瓜，全市受灾水果面积19 980 hm2，雹伤率苹果20%～60%、樱桃70%左右，严重的出现落果、碎果。

2.2 瓦房店市冰雹气候特点

2.2.1 冰雹发生频率。瓦房店市是辽宁省水果的主要产地之一，全市拥有水果栽培面积4.67万hm2，约有70%的农户从事水果生产经营，灾害性天气特别是冰雹等短时强对流天气对水果造成的减产是影响农民收入的重要因素之一。统计1951―2009年全省55个国家级气象站冰雹日数，结果显示，朝阳、丹东、沈阳是辽宁省冰雹多发地，瓦房店地区冰雹出现次数仅为53次（图1），年平均为1.08 d。统计1951―2009年冰雹对瓦房店地区造成灾害的次数为38次，出现冰雹灾害的频率为72%（图2），是辽宁省出现冰雹灾害多发地之一。

2.2.2 冰雹发生季节。普查1951―2009年瓦房店地区各月出现冰雹的情况，结果显示，冰雹出现最多的是6月，为15次；其次是9月，为12次；4月、5月、7月、8月、10月出现次数相差不大，分别为1、2、1、3、4次；1―3月、11―12月未出现冰雹。

2.3 冰雹天气的触发机制

分析2014年5月19日20：00 500 hPa高度场，瓦房店地区位于高空槽前部，槽线由华北地区经渤海，南伸到江淮地区；20日8：00高空槽发展东移，槽线由辽宁的最北端开始，经黄海南伸，瓦房店位于高空槽后部；高空槽内有明显的气旋式切变。冰雹天气发生在高空槽线与气旋式切变建立的过程中。高空槽线、气旋式切变天气系统造成辐合上升运动，触发不稳定能量释放，形成强对流，产生冰雹、雷暴等短时强降水天气。

5月19日20：00 850 hPa切变线位于华北地区。切变线为强对流天气提供了比较有利的中尺度环流背景，同时中尺度切变线附近易形成大气层结不稳定，增强低层的扰动，触发不稳定能量的释放，对冰雹的发生发展具有激发作用，是产生冰雹的动力条件。850 hPa低空西南急流位于辽东半岛，此急流为瓦房店地区冰雹、强降水不稳定天气提供水汽。

2014年5月19日20：00高、低空温度场分析，500 hPa温度为-15 ℃，850 hPa温度为16 ℃，相差31 ℃。大气垂直结构为上冷下暖，是产生不稳定天气的主要条件，对冰雹的发生发展起促进作用。大连站2014年5月20日8：00探空资料分析，k指数为32，达到了降冰雹标准。

综上所述，此次短时强对流冰雹天气的触发机制为高空槽线、切变线天气系统造成的辐合上升运动。西南急流为短时强降水提供水汽，加大了强降水的量级。低层温度的增高和k指数的加大，促使大气层结不稳定，促进不稳定能量的释放，产生冰雹天气。

2.4 卫星云图与雷达回波分析

根据卫星云图可知，此次降雹云系自5月20日4：00逐渐侵入瓦房店地区境内，5：00―6：00红外云系达到最强。

对朝阳、丹东、大连、沈阳、营口、赤峰、通辽、秦皇岛、烟台9个雷达站的雷达回波拼图分析可知：20日4：00瓦房店上游，渤海中部有一块强对流单体，其强度为20～55 dBZ，其中含有50 dBZ以上的冰雹云回波。4：06后其靠近瓦房店境界，强回波55 dBZ形状发生变化，南北均出现“V”型缺口。说明云中冰雹等大粒子对雷达波速的衰减作用雷达探测时雷达波速不能穿透大粒子（冰雹区），形成缺口。5：12回波压近瓦房店境内，强回波55 dBZ区域的南部“V”型缺口加强（此时位于渤海），此时的强回波在东北上的过程中，与前方营口、鞍山地区的回波连成带状。5：18回波强度为15～20 dBZ的前锋已进入瓦房店的西北部地区，自南向北出现大范围的“V”型缺口，55 dBZ回波进入瓦房店境内。5：20瓦房店地区开始降冰雹。5：30“V”型缺口增大北顶，形成椭圆缺口，将55 dBZ回波分为2个对流单体（图3a），5：20―5：30的10 min内最大降水量为12.6 mm。5：36第2个独立单体，强度为55 dBZ的回波进入瓦房店境内（图3b）；5：48受该回波影响；6：00回波逐渐移出永宁镇。5：00―6：00永宁镇小时降水量为40.7 mm。雷达回波分析，降水最强时段（5：00―6：00），永宁镇先后有2个强独立单体经过，其强度为55 dBZ，由于雷达回波的“列车效应”，产生短时强降水、雷暴、冰雹天气。

2.5 地形的抬升作用

瓦房店地区位于北纬39°20′～40°7′，东经121°13′～122°16′，地处辽东半岛的中部。千山余脉沿境由东北向西南延伸，地势东北高，西南低，特殊的地形起到了对气流的抬升作用。 一般情况下，山区的雷暴、冰雹天气比平原地区多，在有山脉的地区要考虑到山脉的对气流的抬升作用。抬升力的大小与风向、风速有关。风速越大，风向垂直于山脊，或者山坡越陡，则地形抬升作用引起的空气上升运动越强。由瓦房店地形图（图4a）和行政区域图（图4b）明显看出，瓦房店地区山脉成东北―西南走向。永宁镇处于山前迎风坡，山脉的抬升作用使每小时降水量达40.7 mm，其中10 min最大降水量达12.6 mm，极大风速10.9 m/s。此时的气流在山脉的迎风坡产生极强的抬升作用，出现短时强降水、雷电、冰雹天气。当气流过山时，会产生背风波，这种波动可以影响到较高的高度。背风波引起的上升运动，往往会促使河谷地区发生新的对流云[6]，因此地形的抬升作用，使瓦房店地区12个乡镇出现冰雹天气。地形的抬升作用引起的空气上升运动，是此次冰雹天气发生的重要条件。

3 结论与讨论

（1）朝阳、丹东、沈阳是辽宁省冰雹多发地，而瓦房店地区是辽宁省冰雹灾害多发地之一；瓦房店地区冰雹出现最多的是6月，其次是9月。

（2）高空槽线、低层切变线天气系统造成的辐合上升运动，是此次强对流冰雹天气的触发机制，西南急流为短时强降水提供水汽条件，促使强降水量级的增大。

（3）“列车效应”是产生强降水的重要因素，促使冰雹、雷暴等短时强对流天气强度加大。

（4）地形、山脉迎风坡的抬升作用，是此次冰雹天气发生的动力条件；背风波引起的上升运动，使河谷地区产生新的对流云，是该地区大面积降雹的主要原因。

（5）在实际工作中，应结合天气形势，严密监视上游的天气变化；并利用冰雹云雷达强度的变化趋势，及时做好短时临近预警预报工作。

4 参考文献

[1] 王桂春，于晓俐，刘晓初，等.大连市一次冰雹天气诊断分析[J].安徽农业科学，2010，38（8）：4165-4168.

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[6] 寿绍文.天气学[M].北京：气象出版社，2009：368-380.