8月16日冰雹天气分析

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[摘要]利用天气图、卫星云图、多普勒雷达资料，分析了2012年8月16日石河子莫索湾片区一次强对流冰雹天气过程，从天气背景、云图演变，雷达反射率、径向速度图像特征与强对流冰雹天气，物理量场特征分析了这次冰雹天气的发生机制，并对模式预报场进行了分析检验。通过对实况资料和模式预报场的分析检验，加深了对本次强对流过程物理机制的认识，为今后判断此类强对流天气提供参考。

[关键词]冰雹云 物理量 回波特征 云图特征

[中图分类号] P458.1+21[文献码]B [文章编号] 1000-405X（2013）-10-212-2

八师石河子莫索湾地区位于天山北坡、准噶尔盆地南缘，西、北、东与古尔班通古特大沙漠相连，位于玛纳斯县境内，属典型的大陆性气候。该区域区是重要的棉花种植地。也是冰雹多发区，在作物生长季节，冰雹天气给农业生产带来极大的危害。8月16日的冰雹天气，影响范围之大、持续时间之长是历史上少见的。8月16日19时45分至20时43分150团断续出现冰雹，不断形成强对流云，冰雹总持续时间约20分钟，冰雹平均直径约7mm，最大直径约20mm，随后149团、148团也出现不同程度的冰雹。冰雹所经之处棉花茎秆打断、叶片打碎、棉桃打落，受灾面积约2000hm2，重灾面积约1333.3 hm2。

1环流背景分析

2012年8月16日08时500hpa高空图上（图1），欧亚大陆为两槽一脊，环流由径向逐渐转为纬向.里咸海为高压脊，西西伯利亚为低槽活动区，乌拉尔山中部到北疆为较强西北气流。本地区位于西北气流下。由于里咸海高压脊部分东移发展，导致位于巴尔喀什湖附近短波槽东移南下，16日20时西伯利亚为低涡顺转，槽于巴尔喀什湖并呈横槽。低涡在顺转的过程中与南支锋区有弱的结合。在16日20时高空图上，近地层到850hpa为暖平流，700至500hpa为冷平流，上冷下暖的温压场结构有利于不稳定的发展，为对流云的形成和发展提供了有利的背景条件。

图1 2012年8月16日08时高空实况图（上图为500hpa，下图为850hpa，其中黑线为等高线，棕红线为等温线）

2云图特征

卫星云图显示：在高空西北气流控制下，午后境内上游地区有对流云团发展，随着天气系统的东移南下，云团逐渐发展加强并加强。从FY-2d云图云顶红外TBB 的连续演变图表明：14时在炮台西北面有一小云团， 云顶最低TBB -32℃，在15时TBB值增强到-45℃，面积也逐渐扩大，至16 时该云团发展TBB值增强到-51℃，强对流天气迅速增强。在14点时对流云团还很小，在以后2小时连续强烈发展， 云团面积进一步扩展， 云顶TBB降低明显，显示对流云团在不断发展。

图2 8月16日16：15―20：15云图演变（左上：16：15，右上：19：15，左下19：45，右下：20：15）

3物理量场分析

物理量预报场分析显示：T639物理量预报场显示从16日08时开始中低层水汽不断加大，表明有水汽辐合输送；K指数在20时前后接近36℃；低层到500hpa均为强的辐合上升运动区。显示傍晚到夜间将有强对流发展。

16日08时探空图上上游大气处于不稳定区，克拉玛依探空资料显示沙氏指数为0.42，修正K指数达到31，已经处于不稳定状态，到20时CAPE能量由08时的1.3J.kg-1增大到392.6 J.kg-1 ，不稳定能量的迅速增大为冰雹云发展提供了十分有利的热力条件 （图3）。

图3 2013年8月16日20时探空图

辐合辐散场特征

16日20时散度场底层至200hpa存在较强辐合区，700hpa辐合辐散场呈现为南北向带状分布型，在其东西两侧各分布一个强辐散中心，而在200hpa存在明显辐散区，冰雹就发生在高层辐散区的北界。

图4 2012年8月16日20时高低空散度图（左为700HPA，200HPA）

4雷达回波特征

8月16日18时37分，在石河子雷达扫描图上，在石河子的北偏西约85公里出现对流云团，此后该云团迅速发展，18时58分在其后部发展出新的对流云团，并快速发展加强，到 19时15分单体最强处已达到55dbz，50dbz强回波高度达到8公里，并继续向东偏南方向移动，到19时42分对流云团进入150团，此时在距离石河子以北约85公里处对流云单体最强回波达到61dbz，50dbz强回波高度超过9公里，单体明显具有了冰雹云的特征。

2012年8月16日19：42―20：04组合反射率因子变化

2012年8月16日20：10―20：37组合反射率因子变化

图5 对流单体垂直剖面图（19：37―20：15）

5数值预报检验分析

5.1形势场预报

2012年8月16日500百帕ECMWF形势场预报和T639形势场预报基本一致，在16日14时至23时西北气流上有一短波槽移过莫索湾。表明强对流有动力场的配合和触发，此次强对流天气有高空短波系统的配合，冰雹天气是高低空中小尺度系统触发而产生。

图6 T639模式8月16日17时500hpa预报场

5.2要素预报场

从ECMWF要素预报（见表1）反映16日低层湿度大，中层小，明显的负变温和正变压，这种物理场配置有利于触发不稳定天气。

5.3T639模式物理量场特征：

对流天气发生前及发生过程中，500hpa以下为负涡度，500～200hpa为正涡度区；而散度场表现为500hpa及以下各层为辐合区，200hpa为辐散区，上下层的散度分布十分有利于垂直运动的发展和加强。

5.4不稳定条件分析

对流发生前，中低层比湿在不断增大，大值中心正位于对流发生最旺盛区域，而在不稳定条件预报中，θse850处于大值区，θse（500-850）小于-11℃，K指数大值中心区自阿拉山口至莫索湾一带，成纬向带状分布，最大值达到36℃，要素预报结果表明不稳定条件预报较好地预报了对流

6小结

（1）2012年8月16日石河子莫索湾片区的冰雹天气的形成，主要是强西北气流控制下，高低空存在切变和辐合，低层湿，温度高，而上层干，K指数大于35度，有大的不稳定能量存在。水汽条件、上升运动和不稳定能量的存在和同步效应，共同造成了此次强对流天气的发生。

（2）T639模式和ECMWF形势场和垂直速度场、湿度场、不稳定条件等物理量均对此次冰雹天气有较好地预报。

（3）本次冰雹天气从对流云发展到形成雹灾仅不到一小时，冰雹云发展速度快，强度强，持续时间长，需要雷达预报值班人员密切监测，及时开展防雹作业。