车排子垦区一次强冰雹天气的多普勒雷达回波特征分析

车排子垦区一次强冰雹天气的多普勒雷达回波特征分析摘要：利用2024年6月23日第七师新一代多普勒天气雷达资料和七师气象台Micaps资料，分析了此次强冰雹天气的成因和变化特征，研究了Ki＞35、Si＜0时产生强对流天气的条件，当雷达回波速度场呈低层有风属性辐合、中层有气旋、顶层有强烈辐散，并在辐合区附近迅速形成强对流回波，且45dBz强中心高度变化与降雨夹雹的大小有很好关联性，垂直液态含水量变化明显，因此，分析研究此次强冰雹天气的多普勒雷达回波特性，对该区域今后防雹减灾工作具有一定指导作用。

关键词 ：车排子垦区；强冰雹；多普勒；回波分析

第七师车排子垦区位于天山北麓准噶尔盆地西南，属北温带干旱区，具着典型的大陆性气候特征。2024年6月23日20：50~22：40，车排子垦区受巴尔喀什湖低槽分裂短波的影响，出现了一次超级强单体对流天气过程。先后影响了车排子垦区一二八团、一二九团和一三○团，对流云增长速度快，6min强度增长达20dB，并伴有雷、电和大风，21：47瞬间风力达9级，沿路电线杆被拦腰折断，树木连根拔起，过雹面积0.33万hm2，重灾600hm2，冰雹直径0.5～1.0cm，直接经济损失约7200余万元。

1天气背景

500hPa云层显示，在--区上空有个低槽，当日0℃层位置在3878m，K＝37，Si＝-2.46，大气层结极度不稳定，3000~5000m高度上湿度较大，风速随高度增加，风向顺转，风暴强度指数SSI＝228，有利于强对流天气的形成。

2回波特征

20：58雷达扫描到2个强对流云体（图1a），分别从一二八团北面进入防区，云体强度40～42dBz，自北向南移动；21：09可以明显看出强对流云体1和强对流云体2在发展过程中逐渐开始合并（图1b），云体1的强度增加到53dBZ，回波顶高达10000m；21：15强对流云体1和强对流云体2发展合并一体（图1c）；21：20雷达回波显示影响区域有较强降水，降水后云体强中心的高度和强度有所减弱（图1d）；21：31云体再次加强（见图1e），45dBz强度达到8km，云体顶高度达到12000m；21：37强对流云体第2次暴雨夹杂着冰雹，且云体降雹后强中心高度明显下塌（图1f）；21：42强对流云体第3次跃增（图1g），此时云体发展到了最旺盛阶段，45dBz强度已达到9km以上，地面观测资料显示，当地瞬间风力达9级；22：04云体开始第3次暴雨夹杂着冰雹，20min降水量5.8mm，降水结束后云体开始逐渐减弱消亡（图1h）。

当日0℃层高度在3878m，云体内部强烈的上升运动为冰雹生成提供充足的水汽，20：58～21：40在7000～8000m高度为-20℃，云体强中心（45dBz以上）高度长时间维持在6～8km，特别有利于冰雹的生成，22：04强中心高度分别下降2～4km，实况资料显示此时发生了降雨夹冰雹，说明强降雨或降雹一般都发生在雹云强中心下塌的时段，强中心高度的演变特征和单体发展及降雹的实际情况有很好的关联性。而强中心回波顶高9km的最大值出现在21：42，这与强降雨夹冰雹的时间性也十分吻合。

3速度场特征

21：31在速度场4000m高度上正速度区在雷达的近端，负速度区在雷达的远端，而负速度区面积明显大于正速度区的面积，说明它是一个风属性辐合，风属性辐合的一个特性就是在很短时间（10min左右）就会在辐合区形成强对流。7800m高度上是正速度区在右侧，负速度区在左侧是一个强烈的中气旋，气旋速度为：

△V=V++V-/2=36.4+33.8/2＝35.1m/s（1）

低层的风属性辐合，中层的气旋不但有利于地面水气的抬升、强对流的快速形成，也有利于对流天气的维持和发展，并且具有传播性质。顶层是一个强烈的辐散场，这些有利的气象要素为雹暴单体在自北向南移动过程中降雹、衰减、跃增、再降雹提供了优越的动力条件[1-2]。

图２（a、b）速度图上分别为21：31和21：42暴雹单体顶层的一个辐散场，辐散程度分别为：

△V=V++V-=22.9+24.3＝47.2m/s（2）

△V=V++V-=41.0+36.6＝77.6m/s，（3）

图２（d）暴雹单体顶层无论辐散程度和辐散面积都比图２（b）要大，而与此相对应的实况资料显示，21：42以后产生的降雨、降雹、冰雹直径、降雹密度及风力都要大于前两次的降雨、降雹、冰雹直径及密度，说明单体顶层的辐散程度常常与单体的垂直运动、降雨强度、冰雹直径、降雹密度的大小有关系，也可以说顶层的辐散程度越大，单体垂直上升运动越剧烈，降雨的强度、冰雹的直径、降雹的密度越大。图２（c）可以明显看出一个逆风区，有一个大范围正速度区包围着一个负速度区，逆风区的出现说明此处发生了强烈的风切变和辐合，对流非常旺盛，逆风区的位置也是反射率回波较大的位置，也常常对应降雨最强和降雹地点的位置。

4垂直液态含水量变化特征

从VIL随时间演变图（见图３）分析发现，20：53～20：58垂直液态含水量小于10kg/m2，21：09～21：53垂直液态含水量保持在10～35kg/m2，20：53～21：09是第1个跃增期，垂直液态含水量由2.9kg/m2增至17.4kg/m2，21：37～21：53是第2个跃增期，垂直液态含水量由12.5kg/m2增至34.7kg/m2，对比强度场，此时强中心高度伸展到9000m，速度场上发现中层有辐合性气旋，顶层有强烈的辐散。可见，垂直液态含水量跃增变化的特性可作为车排子垦区判别强雹云天气的重要指标之一。

5小结

（1）在500hPa高空图中受低槽过境影响，当K＞30、Si＜0时，预示大气层结不稳定，易出现冰雹天气；（2）在速度场上低层有风属性辐合，中层气旋，高层是一个强烈的辐散场，会在辐合区附近快速生成强对流天气；（3）暴雹单体的强中心高度、强度跃增后，长时间维持在6～28km处，即是-10～-20℃区域中，易发生强降雹天气；（4）逆风区的存在是强对流天气在速度场的一个明显特征，逆风区所在位置也是降雹区，可以为我们提前预报冰雹天气，还可以提供落雹地点，以方便我们调查灾情；（5）垂直液态含水量突变与天气剧烈变化关联性较好，可以做为冰雹预报