李佳奇,劉 娜,胥珈珈
(1.白山市江源區(qū)氣象局,吉林 江源 134700;2.吉林省白山市氣象局,吉林 白山 134300)
強(qiáng)對流天氣具有尺度小、生命史短、突發(fā)性強(qiáng)、發(fā)展演變迅速、破壞力大等特點(diǎn)。夏季是強(qiáng)對流多發(fā)季節(jié)。吉林省地區(qū)天氣中冰雹和短時(shí)暴雨造成災(zāi)害較大。中小尺度災(zāi)害性天氣預(yù)報(bào)難點(diǎn)較多,近年來,應(yīng)用雷達(dá)和衛(wèi)星等資料對強(qiáng)對流天氣進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)和分析,衛(wèi)星數(shù)據(jù)和雷達(dá)資料在短時(shí)臨近預(yù)報(bào)和預(yù)警中起到至關(guān)重要的作用,雷達(dá)應(yīng)用情況較為廣泛,而衛(wèi)星圖像識別并判斷強(qiáng)對流天氣的總類和強(qiáng)度應(yīng)用還有待提高。
層結(jié)不穩(wěn)定條件與高低空冷暖(平流)和水汽(平流)的垂直分布有關(guān);動力不穩(wěn)定條件,如低空切變;不穩(wěn)定能量釋放機(jī)制(抬升);垂直運(yùn)動(鋒面,高空槽,切變線,地形抬升,重力波,溫度梯度,輻合線等等);水汽條件。
不同對流天氣的閥值可能不同,冰雹與短時(shí)暴雨:冰雹需要考慮0℃,-20 ℃層的高度(0℃層高度一般在600毫巴左右,否則,下落過程會融化),東北冷渦容易造成0℃,-20 ℃高度下降;短時(shí)暴雨是否發(fā)生與0℃層高度無關(guān);冰雹對流需要足夠的高度,回波高度一般可達(dá)12~14km(-20 ℃層的高度以上);是否發(fā)生暴雨與對流高度無關(guān),相反,對流質(zhì)心越低,降水效率越高;冰雹需要足夠大的垂直運(yùn)動(可達(dá)101m/s);冰雹發(fā)生的環(huán)境一般比短時(shí)暴雨更不穩(wěn)定,但是對水汽條件比短時(shí)暴雨要求較低。
受東北冷渦天氣影響,2014年5月21日14時(shí),白山市出現(xiàn)冰雹天氣,過程中伴有雷電和短時(shí)強(qiáng)降水,十幾分鐘降水量達(dá)到11.7mm,冰雹持續(xù)時(shí)間10min左右,路面、房頂出現(xiàn)白花花的雹粒,冰雹直徑在5mm左右。
從紅外云圖上看,吉林省上空12時(shí)對應(yīng)云系為“斑點(diǎn)狀”云區(qū),均為小塊云系,云頂發(fā)展較低。對流云團(tuán)在12時(shí)逐漸發(fā)展加強(qiáng)。云團(tuán)邊界較為光滑冷云蓋面積較小,之后云團(tuán)逐漸向東方向移動,在移動過程中,冷云核逐漸發(fā)展加強(qiáng),冷云蓋面積也不斷增大。
在云團(tuán)初生時(shí),水汽圖上表現(xiàn)為色調(diào)白亮,邊界光滑,在云團(tuán)周圍則為較明顯的暗區(qū),干區(qū)和濕區(qū)有著顯著的邊界;隨著云團(tuán)的發(fā)展,其白亮區(qū)域面積逐漸增大,并形成了明顯的亮帶,在亮帶的兩側(cè)白亮區(qū)與灰暗區(qū)的邊界依然清晰。
強(qiáng)度中心達(dá)到68DBZ以上,且兩個過程中強(qiáng)回波影響時(shí)間超過兩個體掃時(shí)間?!氨⒋蛞粭l線”從回波的特征上也可以看出來。將反射率因子做垂直剖面圖,從剖面圖分析,單體回波強(qiáng)中心高度發(fā)展到15km,強(qiáng)核中心大值達(dá)到60DBZ以上,成懸垂?fàn)?。深厚的單體風(fēng)暴影響導(dǎo)致此次短時(shí)強(qiáng)對流天氣的發(fā)生。從回波的發(fā)展高度可以判斷冰雹發(fā)生的可能性,一般回波超過10km,表示云系發(fā)展較高。
通過對發(fā)生在吉林省部分地區(qū)冰雹和短時(shí)暴雨天氣過程總結(jié)分析,初步得出以下幾點(diǎn)結(jié)論:
(1)在紅外云圖上,冰雹和暴雨大都均具有MCC特征,冰雹為孤立的MCC,暴雨則是由幾個個對流云團(tuán)合并發(fā)展起來的,這在強(qiáng)對流天氣預(yù)報(bào)中值得關(guān)注的一個問題。
(2)從云的形態(tài)上,冰雹常常發(fā)生在冷渦低槽云系的尾部,云后有明顯的暗區(qū),冰雹云系常常為孤立的發(fā)展迅速的孤立云系;暴雨云團(tuán)一般有較好的連續(xù)性,發(fā)展時(shí)間較長,且云頂高度較冰雹云低。
(3)水汽云圖對判斷冰雹和暴雨具有較強(qiáng)的指示意義,尤其是干冷空氣深入的區(qū)域(水汽云圖的暗色區(qū)域)即“干侵入”對冰雹的發(fā)生和降水的增強(qiáng)有著至關(guān)重要的作用;暴雨云團(tuán)水汽較充足,且較按著高空風(fēng)場走向分布比較連續(xù)。
(4)通過觀察衛(wèi)星云圖上云團(tuán)的發(fā)展變化:合并、分裂、變形等云團(tuán)的變化情況,并結(jié)合雷達(dá)進(jìn)行臨近預(yù)報(bào)預(yù)警。預(yù)報(bào)員在關(guān)注紅外云圖和水汽圖像的同時(shí),可見光云圖也要引起重視,本文未做探討。