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德州市一次冰雹过程诊断分析

摘 要:利用常规观测资料、多普勒雷达和卫星云图资料对2016年6月13日德州市强冰雹天气过程诊断分析,结果表明:在冷涡环流背景下,中高层冷空气入侵,触发不稳定能量释放,低层水汽饱和度较高,中高层干冷空气入侵导致大气不稳定度增加,低层湿、中高层干有利于冰雹生成发展.鲁西北云顶温度TBB在-40℃至-60℃,强对流最剧烈冰雹、大风天气主要发生在雷暴云团前方亮温梯度最大区域内,强对流天气回波是多单体风暴,0℃层和-20℃层高度适宜,风暴强盛阶段单体顶高(TOP)维持在10km以上高度,强中心高度(HT)维持在4-8km高度,低层至4-5km高度有强垂直风切变.降雹区垂直积分液态含水量VIL>50kg/m2,DBZ、VIL等产品和降雹相关性很好,有较好指示作用.

关键词:强对流;冰雹;大风;TBB

德州市位于黄河下游北岸,山东省西北部,是强对流天气高发区,同是也是冰雹多发地,每年冰雹天气给人民财产和生命安全带来严重损失. 13日13时至18日德城区、陵城区和平原县先后出现风雹天气,最大风速22.08米/秒,冰雹最大直径20毫米,大部分乡镇农作物受灾严重,小麦受灾6245公顷,直接经济损失6535万元,受灾人口40946人.

一、天气背景分析

13日08时,欧亚大陆上空是两槽一脊形势,500hPa上为新疆高压脊和东北冷涡,700、850hPa上河套北部有气旋性环流发展.鲁西北500hPa处于高压脊前西北气流控制下,700hPa上山东西部有切变,850hPa有弱切变,850hPa温度脊伸到鲁西北附近,低层有暖平流.地面气压场处于低压前部,西南风较弱,倒槽伸到鲁东南一带,鲁西北水汽输送条件此时还没建立.

随着系统东移,我市13时出现强对流天气,伴有短时强降水、雷电和冰雹.13日20时,河套北部气旋性环流加强,500、700、850hPa上均发展出闭合低涡.500hPa低涡底部有西北风急流,中心最大风速44m/s,我市上空风速为28m/s,700hPa受西北气流控制,有弱冷平流.850hPa低涡伸出暖式切变延伸到鲁西北,我市上空有风速和风向辐合,且有明显暖平流.低涡后部在地面气压场有对应冷高压,地面低压中心东移,我市有冷式切变线.14日08时,低涡中心南压到山西和内蒙交界一带,鲁西北处于低涡底前部,500、700hPa为西北气流,且均有西北风急流,冷平流很强.850hPa冷切在陕西中部,暖切在北京一带,我市850hPa有14m/s西南风输送水汽.地面上呈西高东低形势,内蒙到河套有冷锋.到14日20时,系统基本移出鲁西北,强对流天气过程结束.

二、物理量分析

1.热力条件分析

分析13日08时济南探空资料,0℃层高度位于3891.3m,-20℃层高度位于7094.5m.-20℃高度层不高,说明高空有冷空气进入,形成“干暖盖”,抑制边界层小尺度热力对流发展,使边界层内不稳定能量不致过早零散释放,0℃层和-20℃层高度差较小,过冷水浓度较大,有利于成雹.

2.大气层结稳定度

08时章丘站CAPE等于249.9J/kg,K等于29℃,SI等于 1.71℃;20时CAPE等于350.3J/kg,K等于38℃,SI等于-3.61℃.说明从13日08-20时CAPE值和K指数是增大,SI指数减小.而且K等于38℃和SI指数-3以下,达到山东发生强对流天气预报指标;大气层结不稳定,有利于冰雹发生发展.

3.垂直风切变

分析13日08时章丘站探空曲线,700hPa以下是偏南风,700hPa附近是西南风, 400hPa以上是偏西风, 且偏西风风速随高度增加, 即在垂直方向上存在较强风切变, 风向在700hPa以下随高度由偏南风顺转为西南风、暖平流明显,风向在400hPa以上随高度由西北风逆转为偏西风、有弱冷平流,风速随高度增大,垂直风切变较大区有利于造成冰雹.

三、卫星云图分析

13 日14时在鲁西北西部地区上空有对流云团发展,15时对流云团迅速加强发展并由西北向偏东南方向移动,低层入流区一直发展;鲁西北地区都处于TBB<-40℃冷云区中,-60℃的冷中心位于德州西北部,15-16 时对流云团发展最旺盛,云顶亮温<-40℃冷云盖面积达到最大,中心区主要位于德州西部.云团东南部等温线密集,表明位于冷云盖前端温度梯度非常大,云团内部对流活跃.22时-40℃冷云盖基本上移出鲁西北,强度减弱.根据实况可知,德城区、陵城区和平原县降雹在14-16时,说明降雹在对流云团发展最旺盛时刻,位于冷云盖运动方向前端及温度梯度大值区,随着冷云盖移出,冰雹结束.

四、雷达产品分析

13日12时30分河北景县、故城和武城县附近生成零星降水回波,13时30分前后发展成一片较大回波并向东南方移动,武城、德城、陵城区、平原等地先后出现雷阵雨.14:27分回波中心反射率>60dBz,垂直液态积分水含量(VIL)中心达到60kgm-2以上并稳定维持,强回波继续向东南方向移动,德城、陵城区、平原等地先后出现冰雹、大风.强回波中心(>60dBz)维持到16时左右,16时后强回波中心减弱为45dBz,VIL中心35kgm-2,冰雹天气基本结束,强降水持续,和实况冰雹落区一致.

分析反射率因子垂直剖面,14:27 强回波中心回波云顶高度到达15km,强回波云顶高度维持在4-8km,回波中心强度>60dBZ,说明雷暴单体发展旺盛,跟德城区、陵城区降雹时间一致.15:49强回波云顶高再次接近15 km,强回波云顶高度维持在4-7km回波中心强度达55dBZ,跟平原县降雹时间一致.强风暴期间,低层至4-5km 高度存在强垂直风切变,5km为偏西风,风速20m/s左右,300m高度为偏南风,风速10m/s左右,两者垂直风切变>10m/s,有利于冰雹发生发展.

五、结语

1.在冷涡环流背景下,低层水汽饱和度较高,中高层干冷空气入侵导致大气不稳定度逐渐增加,低层湿、中高层干有利于冰雹生成发展.

2.鲁西北强对流发生时云顶温度TBB在-40℃至-60℃,强对流最剧烈冰雹、大风天气主要发生在雷暴云团前方亮温梯度最大区域内.

3.造成强对流天气的回波是多单体风暴,0℃层和-20℃层高度适宜,反射率因子>55dbz,降雹区垂直积分液态含水量VIL>50kgm-2,风暴强盛阶段单体顶高维持在10km以上高度,强中心高度(HT)在4-8km,低层至4-5km高度存在強垂直风切变.DBZ、VIL等产品和降雹相关性很好,对冰雹有较好指示作用.

参考文献:

[1]石磊,宋庆涛,王丽楠.一次冷涡降雹的雷达回波特征分析[J].安徽农业科学,2013,41(2).

[2]江敦双,高荣珍,彭义峰,等.青岛城区一次冰雹过程分析[J].气象和环境科学.2009.32(增刊).

冰雹论文范文结:

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