耿 瓊,馮亮亮,李培民

(1.尋甸縣氣象局,云南 尋甸 655200;2.昆明市人工影響天氣中心,云南 昆明 650500;3.昆明藍(lán)天氣象信息有限公司,云南 昆明 650034)

0 引言

云貴地區(qū)冰雹易發(fā)生于春夏季[1-3],年際變化大,且時(shí)空分布極不均勻,滇西北等地區(qū)小冰雹特征顯著[4],而滇西南則時(shí)有超級(jí)單體持續(xù)降雹發(fā)生[5]。一方面北半球極渦、印緬槽、西太副高等大尺度環(huán)流間接影響天氣背景[6],另一方面受南支槽、低壓槽、熱低壓等天氣系統(tǒng)直接觸發(fā)[7]。除以上因素,復(fù)雜下墊面類型與冰雹過(guò)程有密切聯(lián)系,例如:昆明地區(qū)的冰雹災(zāi)害高發(fā)于午后至傍晚時(shí)段,且山區(qū)、高海拔地區(qū)冰雹發(fā)生率遠(yuǎn)高于低海拔、平壩[1]。特殊大氣層結(jié)也是冰雹發(fā)生的必要條件,對(duì)昆明地區(qū)近10年冰雹災(zāi)害潛勢(shì)預(yù)報(bào)分析指出,冰雹災(zāi)害主要發(fā)生在“上冷下暖”“上干下濕”的大氣層結(jié),中低層溫差常介于13～16 ℃之間[8]。多普勒天氣雷達(dá)作為探測(cè)強(qiáng)對(duì)流天氣有利手段,其回波強(qiáng)度代表了冰雹云發(fā)展情況,以云南滇中地區(qū)為代表的冰雹強(qiáng)對(duì)流發(fā)展較旺盛,其強(qiáng)度一般都在 45 dBz 以上,最強(qiáng)可超過(guò)59 dBz[9]。

基于雙線偏振多普勒天氣雷達(dá)能夠精細(xì)化分析強(qiáng)對(duì)流天氣過(guò)程,關(guān)注雙線偏振參量可反演出云中微物理過(guò)程,結(jié)合探空資料即可做到臨近預(yù)報(bào),尤其是在冰雹、大風(fēng)等強(qiáng)對(duì)流天氣過(guò)程中有較為精準(zhǔn)的應(yīng)用[10-12]。差分反射率因子(Differential Reflectivity,簡(jiǎn)稱ZDR)與被探測(cè)物的尺寸和軸比有關(guān),該參數(shù)對(duì)粒子總數(shù)的敏感性差,搭配水平反射率因子可用于判別降水相態(tài)。受冰雹下落過(guò)程翻滾影響,實(shí)際降雹過(guò)程中ZDR值趨近于0或?yàn)樨?fù)值,且下落過(guò)程中融化水膜可極大改變ZDR[13]。差分傳播相位移率(Specific Differential Phase Shift,簡(jiǎn)稱KDP)是單位距離上水平與垂直方向上的偏振回波相位差,該指數(shù)受雷達(dá)波束充塞系數(shù)影響較弱,且不受降水粒子衰減影響,在強(qiáng)降水觀測(cè)中有著廣泛應(yīng)用,常用于定量降水估測(cè)及衰減訂正[14]。大尺寸冰雹下落過(guò)程中表現(xiàn)為翻滾、外殼融化、密度低的特點(diǎn),對(duì)此KDP響應(yīng)較差[15]。零滯后相關(guān)系數(shù)(Zero Lag Correlation Coefficient,簡(jiǎn)稱CC)表征水平與垂直偏振回波信號(hào)的密切程度,受水凝物尺寸影響,該值對(duì)雨強(qiáng)區(qū)分較弱,但對(duì)冰雹形成敏感,可降至0.9以下[16-17]。

尋甸回族彝族自治縣(以下簡(jiǎn)稱尋甸縣)位于昆明東北部,全縣下轄9鎮(zhèn)、4鄉(xiāng)及3個(gè)街道辦事處,縣內(nèi)地勢(shì)呈西北高、東南低的階梯狀分布,適宜地理和氣候特征使得該區(qū)成為昆明市最大的煙草種植區(qū),年收購(gòu)量多年保持2×104t(40萬(wàn)擔(dān))左右,種植出的優(yōu)質(zhì)煙葉原料以清、甜、潤(rùn)等為特色[18]。 2023年8月10日到11日,尋甸縣雞街鎮(zhèn)、功山鎮(zhèn)綱紀(jì)村、塘子街道、羊街鎮(zhèn)等地出現(xiàn)罕見(jiàn)雙雹災(zāi)過(guò)程,造成了當(dāng)?shù)責(zé)煵莘N植區(qū)嚴(yán)重?fù)p失。這兩次冰雹過(guò)程均在夜間發(fā)生,存在突發(fā)性強(qiáng),間隔時(shí)間短,持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)的典型特征。但當(dāng)前關(guān)于連續(xù)雹災(zāi)研究較少,且主要集中在東南沿海地區(qū)[19]。本文從天氣形勢(shì)分析出發(fā),結(jié)合探空資料研究大氣穩(wěn)定性,根據(jù)x波段雙線偏振雷達(dá)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè),對(duì)兩次夜間冰雹過(guò)程的差異性進(jìn)行初步分析。

1 數(shù)據(jù)來(lái)源

煙葉受損情況來(lái)源于中國(guó)人壽財(cái)產(chǎn)保險(xiǎn)股份有限公司昆明市中心支公司尋甸分公司災(zāi)后統(tǒng)計(jì)。本文使用的環(huán)流場(chǎng)資料來(lái)源于現(xiàn)代化人機(jī)交互氣象信息處理和天氣預(yù)報(bào)制作系統(tǒng)(Meteorology Information Comprehensive Analysis Process System,簡(jiǎn)稱MICAPS)第四版客戶端平臺(tái)。該系統(tǒng)作為實(shí)時(shí)氣象預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)系統(tǒng),包含了完整的數(shù)據(jù)采集與處理,能夠滿足海量氣象數(shù)據(jù)的快速應(yīng)用[20]。選取2023年8月10日、8月11日上午8時(shí)發(fā)布的 500 hPa、700 hPa環(huán)流場(chǎng),早8時(shí)及晚20時(shí)的T-lnP圖。

本文使用的雷達(dá)資料取自尋甸縣河口鎮(zhèn)水冒天村附近的x波段全固態(tài)雙線偏振多普勒天氣雷達(dá),該雷達(dá)由成都遠(yuǎn)望探測(cè)技術(shù)有限公司生產(chǎn),型號(hào)YW-x1-B,采用雙發(fā)雙收模式,探測(cè)的偏振參量包括ZDR、KDP、CC等。其中發(fā)射與接收頻率均為9 300～9 500 MHz,探測(cè)距離在50 km以上(預(yù)警≥100 km、定量≥50 km),方位掃描范圍0～360°,俯仰掃描范圍-2～92°,距離分辨率≤75 m,參數(shù)測(cè)量范圍與參數(shù)測(cè)量精度如表1所示。分析涉及的物理量包括:組合反射率(Composite Reflectivity,簡(jiǎn)稱CR)、垂直積分液態(tài)水含量(Vertical Integrated Liquid Water Content,簡(jiǎn)稱VIL)、ZDR、φDP、KDP、CC。使用的其他資料包括FY4A一級(jí)產(chǎn)品紅外云圖,波段12微米,歐洲中期天氣預(yù)報(bào)中心發(fā)布的降水預(yù)報(bào)等。

表1 尋甸水冒天x波段全固態(tài)雙線偏振多普勒天氣雷達(dá)部分性能指標(biāo)

表2 8月10日落雹點(diǎn)附近x波段雙線偏振雷達(dá)物理量(VIL單位:kg·m-2;ZDR單位:dB;強(qiáng)中心回波及高度單位:dBz·km-1;KDP單位:deg·km-1)

表3 8月11日尋甸縣x波段雙線偏振雷達(dá)物理量(VIL單位:kg·m-2;ZDR單位:dB;強(qiáng)中心單位:dBz·km-1,KDP單位:deg·km-1)

2 災(zāi)情實(shí)況

2023年8月10日16時(shí)40分倘甸鎮(zhèn)降雹,雹粒如黃豆大小;夜間23時(shí)20分至40分功山鎮(zhèn)出現(xiàn)冰雹,雹粒如玉米粒大小,受災(zāi)面積較大。8月11日19時(shí)50分至20時(shí)20分塘子街道、羊街鎮(zhèn)清水溝村降雹,雹粒在1 cm以上。根據(jù)中國(guó)人壽財(cái)產(chǎn)保險(xiǎn)股份有限公司昆明市中心支公司尋甸分公司災(zāi)后統(tǒng)計(jì),此次強(qiáng)天氣過(guò)程是造成尋甸縣2023年煙葉生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)受損最嚴(yán)重的災(zāi)害,共造成全縣煙草種植受災(zāi)約625.7 hm2。 其中“8.10”災(zāi)損約345.2 hm2(雹災(zāi)184.2 hm2,洪澇85.1 hm2,風(fēng)災(zāi)75.9 hm2);“8.11”災(zāi)損約280.6 hm2(雹災(zāi)221.4 hm2,洪澇3.9 hm2,風(fēng)災(zāi)55.2 hm2)。

3 特征分析

3.1 8月10日環(huán)流及大氣層結(jié)特征

8月10日08時(shí),500 hPa等壓面上中高緯呈三槽兩脊,四川省東北部有閉合高壓中心,宜賓市到普洱市存在風(fēng)切變。同期臺(tái)風(fēng)“卡努”減弱西行其偏東氣流影響長(zhǎng)江中下游地區(qū),(圖1a);云南全省處于東西側(cè)兩高輻合區(qū)域,700 hPa上華南地區(qū)暖氣團(tuán)明顯,伴隨有明顯氣旋性風(fēng)切變,有利于太平洋偏東水汽向西輸送。西昌(廣西)存在高(低)壓中心,宜賓-昆明-普洱有切變向東南方向發(fā)展,尋甸縣恰處于此切變輻合區(qū)中,由切變引起的氣旋性輻合抬升加劇局地?zé)釋?duì)流過(guò)程(圖1b)。

(a)

當(dāng)存在利于降雹的大尺度環(huán)流和中小尺度系統(tǒng)時(shí),探空資料的位溫及穩(wěn)定度參量可用于冰雹預(yù)報(bào)[21]。上午8時(shí)探空?qǐng)D顯示零度層位于5.7 km,-20 ℃高度9.1 km;500 hPa以下風(fēng)向順轉(zhuǎn)有暖平流,以上風(fēng)向逆轉(zhuǎn)有冷平流,下暖上冷的層結(jié)可造成對(duì)流不穩(wěn)定(圖2a)。此時(shí)沙氏指數(shù)(SI)-0.42 ℃顯示中低層大氣層結(jié)不穩(wěn)定,有發(fā)生陣雨的可能性,濕對(duì)流有效位能(CAPE)1 257 J·kg-1顯示大氣中潛在能量較大有利于較強(qiáng)的上升運(yùn)動(dòng),對(duì)流抑制能量(CIN)為3.5J·kg-1和下沉對(duì)流有效位能(DCAPE)為0.1J·kg-1,表明對(duì)流易觸發(fā)且能量在積累過(guò)程中并以上升運(yùn)動(dòng)為主。16時(shí)倘甸鎮(zhèn)降雹(雨)消耗一定的氣團(tuán)能量,20時(shí)探空顯示SI轉(zhuǎn)正為3.2 ℃發(fā)生雷暴的可能性較小,CAPE減小至134 J·kg-1,CIN增大至34.0 J·kg-1,同時(shí)受白天地面加熱影響,零度層上升至6.0 km,-20 ℃高度9.5 km(圖2b)。

(a)

濕層變化表現(xiàn)為早8時(shí)中低層600 hPa以下為高濕度區(qū),至晚20時(shí),濕度≥80%的區(qū)域發(fā)展至整個(gè)對(duì)流層中上部,這是由于低層濕空氣受地面加熱及中低層切變線輻合作用抬升,為夜間天氣過(guò)程發(fā)展提供了充分條件。

3.2 8月11日環(huán)流及大氣層結(jié)特征

與前一日環(huán)流形勢(shì)一致,8月11日08時(shí)500 hPa上中國(guó)南方大部呈兩高輻合狀態(tài),云南以東大部區(qū)域處于暖低壓控制,同時(shí)宜賓市到普洱市風(fēng)切變略微西移(圖1c)。云圖顯示成都-西昌-大理有一低槽云系。四川至云南省存在分散性大雨區(qū),負(fù)變壓區(qū)控制云南全省。受輻合區(qū)暖低壓影響,偏東氣流影響至昆明本地,這在低層形成了700 hPa南北向切變線,為局地對(duì)流發(fā)展提供充足條件(圖1d)。

8月11日上午8時(shí)零度層5.5 km,-20 ℃高度9.1 km,考慮夜間地面降溫氣層收縮,前一日降水使得低層不穩(wěn)定能量釋放,有利于維持層結(jié)穩(wěn)定,水汽蒸發(fā)使得中上層呈高濕特征。600 hPa上有明顯風(fēng)向切變,此時(shí)SI為1.79 ℃,CAPE為30.8 J·kg-1,CIN為167.5 J·kg-1,DCAPE為84.5 J·kg-1(圖2c)。受白天地面熱力作用和低層切變線影響,至20時(shí)CAPE達(dá)到3158.0 J·kg-1,中高層有明顯干區(qū),CIN為27.0 J·kg-1和DCAPE為377.9 J·kg-1(圖2d),預(yù)示著強(qiáng)天氣過(guò)程及地面大風(fēng)災(zāi)害發(fā)生的可能性較高。

綜合分析,兩次強(qiáng)對(duì)流天氣過(guò)程是在兩高輻合的天氣背景下形成,且二者均收到臺(tái)風(fēng)“卡努”外圍氣流影響,而兩高輻合區(qū)中的低壓發(fā)展增強(qiáng)是造成低層切變線維持的重要原因,為整個(gè)天氣過(guò)程提供了充足水汽和不穩(wěn)定條件,此為滇中地區(qū)夏季典型冰雹天氣背景特征[22];具體來(lái)說(shuō)切變線造成的風(fēng)場(chǎng)輻合是天氣發(fā)生的動(dòng)力條件;下墊面熱力條件使得大氣能量累積,可誘發(fā)夜間雷暴發(fā)展。但二者大氣層結(jié)演變差異較大,其中“8·10”過(guò)程大氣能量經(jīng)歷了由高至低的衰減,但濕層抬升明顯、可延申至對(duì)流層頂。 “8·11”濕對(duì)流有效位能經(jīng)歷了由低到高的發(fā)展,然而濕層發(fā)展較低。結(jié)合災(zāi)損記錄,前者受災(zāi)類型多元(風(fēng)雹及洪澇),后者為雹災(zāi)明顯更強(qiáng)。一方面高低空切變線維持和地面輻射效應(yīng)進(jìn)一步加劇了氣層不穩(wěn)定特征,因此8月11日早晚零度層和-20℃層明顯偏低于前一日,氣團(tuán)易達(dá)到自由對(duì)流高度,濕對(duì)流有效位能得到充分積累,CAPE增加。

3.3 “8.10”雹災(zāi)雙偏振參量演變

雷達(dá)CR顯示14時(shí)開(kāi)始有零星云團(tuán)自東北方向生成發(fā)展,至19時(shí)曲靖市沾益區(qū)、馬龍區(qū)有帶狀回波生成并西移入境,對(duì)流加強(qiáng)發(fā)生在夜間23時(shí),此時(shí)有一對(duì)流單體自會(huì)澤縣西移入功山鎮(zhèn)東北的雙龍村(圖3a),其強(qiáng)回波中心達(dá)到47.5 dBz,高6.08 km,對(duì)流云在移動(dòng)中發(fā)展加強(qiáng),呈典型單單體風(fēng)暴特征。隨著低層氣流不斷吸入,風(fēng)暴頂高逐漸升高,至22時(shí)54分整個(gè)結(jié)構(gòu)出現(xiàn)前側(cè)入流缺口(Front Inflow,簡(jiǎn)稱FIN)特點(diǎn)。降雹時(shí)間點(diǎn)在23時(shí)19分,較強(qiáng)的回波造成“三體散射回波”(Three Body Scatter Spike,簡(jiǎn)稱TBSS)及旁瓣(Sidelobe Echo,簡(jiǎn)稱SE)(圖3d),對(duì)流旺盛區(qū)域回波強(qiáng)度超過(guò)50 dBz,對(duì)流云繼續(xù)發(fā)展,受云體發(fā)展衰減作用,強(qiáng)中心后側(cè)形成“V”型缺口(圖3e),云體從初生至成熟階段發(fā)展約30分鐘,系統(tǒng)提前預(yù)測(cè)了落雹區(qū)和移動(dòng)路徑。

(a)

降雹前,功山鎮(zhèn)東部強(qiáng)中心維持在45 dBz,高4.38 km。伴隨對(duì)流云發(fā)展,云中上升氣流增強(qiáng),云頂升高,液態(tài)水含量增加到5.0 kg·m-2,CC值最低可達(dá)0.92,云中粒子一致性較高,此時(shí)冰雹報(bào)警持續(xù)觸發(fā)(22時(shí)05分),降雹概率大。多普勒徑向速度場(chǎng)顯示,降雹前環(huán)境場(chǎng)為反氣旋特征,但在負(fù)風(fēng)區(qū)中存在正值(圖4a),預(yù)示著對(duì)流云發(fā)展。至22時(shí)54分形成了南正北負(fù)的輻合特征,隨著中層氣流持續(xù)上升,對(duì)流云頂伸高,中氣旋和中反氣旋特征明顯,同時(shí)形成入流缺口(圖4c)。 降雹時(shí)刻,“逆風(fēng)區(qū)”(零速度線包裹整個(gè)負(fù)風(fēng)區(qū))明顯增多(圖4d)。此時(shí) 強(qiáng)中心CR和高度分別增至50 dBz及6.99 km,45 dBz回波區(qū)域發(fā)展至-20 ℃附近,表明云體進(jìn)一步發(fā)展至零度層以上,貝吉龍過(guò)程造成過(guò)冷水消耗冰晶生長(zhǎng),云中粒子不均一性增加,CC極大值下降至0.85,伴隨大尺寸冰晶碰并破碎、繁生

(a)

進(jìn)一步使得冰晶粒子增多,這在雙偏振參量上表現(xiàn)為KDP由0增加至0.15～0.35 km-1附近。以上分析顯示整個(gè)冰雹過(guò)程持續(xù)近半小時(shí),中γ系統(tǒng)演變出現(xiàn)強(qiáng)雷暴特征。其中23時(shí)30分云體CR達(dá)到最強(qiáng),整個(gè)云高發(fā)展至8.43 km,55 dBz和45 dBz強(qiáng)中心高至6.01及7.06 km。CC演變顯示降雹時(shí)刻可減小至0.9以下,而側(cè)向旁瓣區(qū)域CC下降更明顯(圖5e)。

(a)

(a)

零度層上過(guò)冷水含量增加是冰晶粒子增多的直接原因,較大冰晶在上升氣流中不斷“翻滾”成長(zhǎng)為霰,當(dāng)該過(guò)程維持時(shí)間較長(zhǎng),就形成了冰雹。降雹時(shí)(23時(shí)19分)強(qiáng)中心維持在50 dBz且高度開(kāi)始下降至5.36 km,冰雹云內(nèi)垂直運(yùn)動(dòng)加強(qiáng),45 dBz以上的強(qiáng)CR區(qū)增至7.5 km,VIL也由15 kg·m-2躍增至20 kg·m-2,對(duì)應(yīng)CC范圍在0.00～0.85,表明雹粒較小且密集度高,此時(shí)距離觸發(fā)首次冰雹報(bào)警近1小時(shí)。

綜合以上分析,此次降雹過(guò)程持續(xù)時(shí)間長(zhǎng),風(fēng)暴云在發(fā)展過(guò)程中表現(xiàn)為中(反)氣旋、旁瓣衰減、“V”型缺口、前側(cè)入流等超級(jí)單體特點(diǎn)。 x波段雙線偏振雷達(dá)提前1小時(shí)觸發(fā)冰雹預(yù)警。降雹前VIL出現(xiàn)兩次顯著躍增過(guò)程,增量達(dá)到5 kg·m-2,同時(shí)強(qiáng)回波中心明顯上升。降雹時(shí),伴隨有強(qiáng)回波區(qū)的上升過(guò)程,受雹粒下降拖曳作用,最大回波中心下降;且在CR最大時(shí),落雹點(diǎn)附近同時(shí)伴隨有風(fēng)場(chǎng)輻合、及氣旋性環(huán)流特征,二者的共同作用是動(dòng)力維持垂直運(yùn)動(dòng)的重要原因。結(jié)合CC和KDP可分析冰晶繁生及雹粒增長(zhǎng)過(guò)程,落雹時(shí)落雹點(diǎn)附近CC降低,旁瓣Cc減弱更強(qiáng)。此外,本次過(guò)程中ZDR變化較弱,維持在6 dB,僅在旁瓣區(qū)域表現(xiàn)為增大特點(diǎn)。這可能是由于冰雹外覆融化成水膜使得介電常數(shù)增加,且下降翻滾中雹粒形狀近似球形造成的。

3.4 “8·11”雹災(zāi)雙偏振參量演變

8月11日下午18時(shí)39分在曲靖市馬龍區(qū)生成一對(duì)流云團(tuán)發(fā)展旺盛,CR最大值在6.54 km,強(qiáng)度達(dá)52.0 dBz,而45.0 dBz回波高度可達(dá)7.12 km,云頂在10.20 km。

降雹前,VIL維持在15.0 kg·m-2,ZDR顯示為4.0 dB,強(qiáng)回波中心KDP較低在-0.15至0.35 deg·km-1范圍內(nèi),CC最大值為0.85(圖7),以上分析表明云內(nèi)液態(tài)水含量較高,對(duì)流旺盛,云體發(fā)展迅速,有冰晶粒子不斷增長(zhǎng)、繁生。至19時(shí)46分強(qiáng)中心緩慢移入尋甸縣七星鎮(zhèn)、塘子街道,此時(shí)強(qiáng)中心維持在50.0 dBz高6.01 km,45.0 dBz高7.58 km。降雹時(shí),VIL維持15.0 kg·m-2,ZDR從4增大至6dB。KDP迅速增大至7.0 deg·km-1,同時(shí)云體繼續(xù)對(duì)流發(fā)展,50 dBz和45 dBz強(qiáng)中心進(jìn)一步升高,CC下降,以上過(guò)程表明落雹時(shí)強(qiáng)雷暴單體仍處于積云階段,此時(shí)云內(nèi)粒子直徑較小且密度大,受上升氣流影響,有發(fā)展為雨夾雹的可能。

(a)

整個(gè)冰雹過(guò)程持續(xù)至20時(shí)20分,此次系統(tǒng)未能及時(shí)預(yù)警,從整個(gè)過(guò)程來(lái)看,VIL在持續(xù)衰減,每次變化5 kg·m-2,同時(shí)KDP在落雹時(shí)顯著增大且持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng),表現(xiàn)為典型的暴雨特征;相較于以上雙偏振參量,CC能夠較為準(zhǔn)確反應(yīng)整個(gè)冰雹過(guò)程的發(fā)展。

綜合以上分析,此次冰雹預(yù)警時(shí)效滯后,盡管降雹前VIL維持較高水平,降雹后14分鐘自動(dòng)提示報(bào)警。降雹前CC呈明顯下降特點(diǎn)且維持時(shí)間較長(zhǎng)。相較于上一日,本次的ZDR與KDP變化明顯,降雹前ZDR明顯增大,KDP極大值由0.35躍增至7.0 deg·km-1,對(duì)冰雹伴隨大風(fēng)過(guò)程有較好預(yù)警,災(zāi)后統(tǒng)計(jì)表明塘子街道局地風(fēng)災(zāi)受損煙葉明顯偏多(18.2 hm2)。有研究指出,KDP核可用于指示融化和降水等導(dǎo)致的負(fù)浮力增加,可用于下?lián)舯┝鞯陌l(fā)展監(jiān)測(cè)[23],與本次冰雹過(guò)程分析基本一致。

4 結(jié)論與討論

本文基于MICAPS環(huán)流場(chǎng)及T-LnP圖,結(jié)合x(chóng)波段雙線偏振雷達(dá)參量,從天氣背景、層結(jié)穩(wěn)定性及雷達(dá)參量方面初步分析了尋甸縣境內(nèi)8月10日、8月11日的夜間雙雹災(zāi)過(guò)程,并對(duì)造成強(qiáng)天氣過(guò)程的動(dòng)力和熱力條件、雙偏振參量演變情況做了探討,現(xiàn)得出以下結(jié)論:

(1)天氣背景顯示兩日均受兩高輻合影響,且臺(tái)風(fēng)外圍偏東氣流可影響至輻合區(qū)內(nèi),有利于低壓發(fā)展;低層風(fēng)場(chǎng)顯示“8·10”過(guò)程受東北-西南向切變控制,“8·11”過(guò)程受上游風(fēng)切變及東側(cè)暖低壓誘發(fā)的南-北向切變線雙重作用。 探空顯示前“8·10”(“8·11”)過(guò)程CAPE隨時(shí)間減小(增大),雹災(zāi)時(shí)DCAPE較小(大),早和晚濕層變動(dòng)差異較大(小),災(zāi)損顯示前者雹災(zāi)、風(fēng)災(zāi)、洪災(zāi)明顯,后者則以雹災(zāi)和風(fēng)災(zāi)為主。

(2)雷達(dá)回波顯示“8·10”過(guò)程呈超級(jí)單體特征,整個(gè)過(guò)程持續(xù)約30 min,存在V形缺口、旁瓣、三體散射、前側(cè)入流、中(反)氣旋等特征。正式下雹是在雷暴單體成熟階段,此時(shí)垂直積分液態(tài)水含量完成兩次躍增過(guò)程,45 dBz回波中心不斷上升,組合反射率極大值區(qū)呈下降特征,整個(gè)過(guò)程中云高可發(fā)展至7.5 km,強(qiáng)回波中心達(dá)50 dBz。差分反射率對(duì)本次冰雹過(guò)程敏感度較弱,僅在旁瓣區(qū)域表現(xiàn)為增大特征,零滯后相關(guān)系數(shù)能夠準(zhǔn)確反應(yīng)出落雹時(shí)刻,且在降雹結(jié)束后恢復(fù)為1.0;預(yù)警方面,系統(tǒng)提前一小時(shí)成功預(yù)測(cè)落雹點(diǎn)及冰雹路徑。

(3)“8·11”雹災(zāi)持續(xù)時(shí)間相對(duì)較短。正式下雹是在對(duì)流風(fēng)暴發(fā)展的積云階段,此時(shí)垂直積分液態(tài)水含量保持在15 kg·m-2,45 dBz回波中心和組合反射率極大值區(qū)均不斷上升,強(qiáng)烈垂直運(yùn)動(dòng)使冰雹增長(zhǎng)速度增快、雹粒生長(zhǎng)變大,零滯后相關(guān)系數(shù)能夠較好反映出落雹前后降水粒子相態(tài)演變,差分相位移率維持在較高值預(yù)示落雹或伴隨有下?lián)舯┝骰蜿囷L(fēng)鋒;預(yù)警方面,系統(tǒng)報(bào)警滯后10分鐘。

本文從大氣穩(wěn)定性和雙偏振參量變化規(guī)律切入,以期找到造成連續(xù)雹災(zāi)過(guò)程的特殊層結(jié)特征和冰雹云演變規(guī)律。大氣層結(jié)演變表明兩次過(guò)程均伴隨濕層抬升和氣團(tuán)能量增減,根據(jù)災(zāi)后統(tǒng)計(jì)情況,“8·10”濕層可達(dá)到對(duì)流層高層,盡管CAPE較小,但觸發(fā)形成強(qiáng)對(duì)流天氣過(guò)程后可伴隨有洪災(zāi);經(jīng)前一日水汽消耗,“8·11”過(guò)程濕層較低且維持在中層,但較高的CAPE和DCAPE則會(huì)造成風(fēng)雹型復(fù)合災(zāi)害,從災(zāi)后統(tǒng)計(jì)也能反映出致災(zāi)差異性,在做潛勢(shì)預(yù)測(cè)時(shí)應(yīng)注意氣層變化高度差異。雙偏振參量應(yīng)用上,兩次過(guò)程的零滯后相關(guān)系數(shù)均存在明顯變化,其共同點(diǎn)表現(xiàn)為在降雹時(shí)降至最低。業(yè)務(wù)上從組合反射率和經(jīng)向速度特征,可大致判斷出冰雹云生命史,再結(jié)合雙偏振結(jié)果可做到準(zhǔn)確預(yù)判,同時(shí)也要注意x波段雷達(dá)衰減較大,造成三體散射、旁瓣等虛假回波更明顯。本次雹災(zāi)過(guò)程差分反射率和差分相移率響應(yīng)較差,在后續(xù)個(gè)例分析中應(yīng)注意差分反射率柱、差分相移率核等的變化情況,驗(yàn)證二者在本地冰雹落區(qū)預(yù)報(bào)和風(fēng)區(qū)預(yù)報(bào)的適用性。