宜宾市冰雹天气客观预报与雷达预警指标分析_冰雹 雷达
时间：2019-05-03 03:14:21 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
摘要：利用宜宾市2006年到2011年发生的冰雹天气个例资料，通过对天气环流形势以及冰雹产生前后宜宾探空站的物理量特征和多普勒天气雷达产品特征进行分析，选取有利于产生冰雹的物理量因子及产生冰雹时的雷达产品特征作为预报和预警的指标，得出宜宾市冰雹天气产生的客观预报方法和基于多普勒天气雷达的冰雹天气预警概念模型。
关键词：冰雹;客观预报;预警指标
1、概述
冰雹是发生在大尺度天气形势下中小尺度天气系统中的局部对流性天气，具有范围小、持续时间短、来势迅速、破坏强度大的特点。冰雹还具有明显的地域性，多发生在山丘地区。宜宾地处是盆地南缘（其中屏山为西南缘）向云贵高原的过渡地带，属冰雹多发地之一，每年都有不同程度的灾害，尤其是冰雹与短时暴雨、雷雨大风同时出现，常常给工农业生产以及人民的生命财产造成很大的损失。因此加强冰雹天气预报技术的研究，统计分析历史资料，选取有利的预报预警指标，建立预报方法或预报系统，以提高宜宾市冰雹天气的预报预警能力是十分有必要的。
2、地理气候特征
宜宾市位于东亚中纬度地带，四川盆地南缘，金沙江与岷江的汇合处。南与云贵高原接壤，西为大凉山东翼余脉。是盆地南缘（其中屏山为西南缘）向云贵高原的过渡地带，地形复杂，总的特点是南高北低。全市大地貌有低中山、高中丘、低中丘和平坝四中类型，以山地丘陵居多，平坝次之。
宜宾产生冰雹的季节变化各区县差别较大，但全年以春季和夏季（4-9月）出现的机率最大，大部分地方春季的常年平均日数最多；9月份以后冰雹次数显著偏少。全市以筠连、兴文出现的机率最大，其次是屏山、宜宾县、珙县、高县，出现机率较小的是翠屏区、南溪及江安。冰雹天气发生的时间主要在17时—24时之间，尤以17时—20时降雹机率最高；最早出现在15时，最晚发生在0时—01时。
宜宾市的冰雹移动路径主要有两条：第一条为来自大凉山东侧的偏北或偏西北路径向偏南方向移动，冰雹主要发生在我市北部(屏山、宜宾县北部)；第二条为从云南五莲峰东北进入宜宾的偏南或偏西南路径向偏东北方向移动，冰雹主要发生在我市南部和偏西南地区（兴文、筠连，珙县、高县、宜宾县南部）。
3、环流形势特征
冰雹天气是在一定天气形势背景下产生的，它的发展既取决于大尺度环流场的某些物理条件，反过来它又影响大尺度环流场[1.2]。理论和实践证明，冰雹的产生是在有利的天气形势背景下，必须具备低层水汽辐合、大气不稳定层结、触发机制3个基本条件，所以认识有利于产生冰雹的天气环流背景和天气尺度系统特点是很有必要的。对近年来冰雹个例的分析，宜宾产生冰雹天气的环流形势主要是两脊一槽型、阶梯型以及东风波型。
3.1两脊一槽型
两脊一槽型反应欧亚地区大气环流经向度较大，我国东部高压发展与西太平洋副高叠加，形成稳定少动的东亚高脊、乌山高压东北伸，高压中心主体东进，在蒙古西部、新疆地区到青藏高原形成缓慢东移的西风大槽，槽前宽广且深厚的西南气流从高原东部经四川盆地直到华北，使我市在降雹前持续增温增湿。
两脊一槽型建立的同时，700百帕陕甘地区为低层冷高压前部的偏北气流，配合有较强的24小时负变温区，而西南地区为偏南气流，青藏高原东部到四川盆地为低值幅合带。
3.2 阶梯槽型
阶梯槽型是在东亚槽或我国东部切变形成之后的西高东低形势，新疆地区有一弱高脊，脊前西北气流中常有斜压短波槽沿东北向快速下滑，而青藏高原中部到华中地区多短波槽活动，四川盆地处于华中弱脊的脊后西南气流控制或青藏高原东部弱脊前的偏北气流影响，但在高原中部到东部均有短波系统活动。
当阶梯槽建立时，850到700百帕的偏南气流较强，从云贵地区一直北伸到宁夏、甘肃地区，四川盆地西南部和陕甘地区分别有较强的幅合低值中心，盆地到陕甘均为正变温区，西北区没有明显的高空锋区。
3.3 东风波型
东风波影响出现的冰雹天气主要集中在7月下旬—8月下旬，当西太平洋高压活跃在35°N附近控制着我国北方时，长江流域和华南处于副热带高压南侧，从低层到高层盛行东风气流。副热带高压南侧低层的暖中心区处在高层暖中心区的南面，当对流层中上层暖中心在30°N以北的华北和青藏高原，冷区在华南时，高空东南气流或偏东气流带来的不是暖湿空气，而常带来干冷空气，并从华中地区进入四川盆地上空。这支干冷气流叠置在低层暖湿不稳定气团上，使盆地上空形成了强对流不稳定层结，并促使盆地上空上升运动加强，进而形成有利于冰雹天气的发生。
有利于降雹天气的两脊一槽、阶梯槽、东风波环流形势提供产生冰雹天气的动力条件，更重要的是流场形成前期，气团内部不断积聚能量，形成强烈的对流不稳定状态，这是产生冰雹天气的内部必要条件。
4、预报因子选取
天气环流形势是冰雹天气发生的前提条件，低层水汽、层结稳定度、触发机制则是冰雹天气产生的必要条件。以动力学原理为基础，从冰雹形成的物理原因、天气形势背景等因素出发，对宜宾市探空资料的77个物理量（通过Micaps3.0单站高空分析计算得出）逐个分析，从中选出对冰雹天气产生有指示性的物理量。经统计分析结果表明:在有利的天气形势下有18个物理量参数因子对冰雹天气预报能力较强、指示性好，确定为预报因子，其中0℃层高度、-30℃层高度是产生冰雹天气的必要条件；0℃层高度是云中水分凝结高度的下限，适当的0℃层高度以及0℃层与-30℃层之间的厚度是冰雹增长和降落的必要条件之一。当ZH0在3．7～5.9km ,ZH30在7.7～10.0km之间且两层之间的厚度在2.8～5.8km范围内时有冰雹，否则无冰雹。
普查逐个个例资料发现：在绝大多数情况下，前16个因子中只要有若干个因子同时满足条件时就产生了冰雹，而并非所有因子都同时满足条件时才产生冰雹。根据预报预测服务的实际需要，规定：如果有≥ 12个因子同时达到预报冰雹的临界指标，那么就报有冰雹，否则无冰雹。 对2006-2010年4-9月的冰雹个例进行回报，回报结果:预报有冰雹30次，实际发生17次（有冰雹记录或报告区域内有冰雹，下同），空报13次，漏报2次，预报准确率17/32，空报率13/30，漏报率2/32。对2011年冰雹个例进行试报，预报有冰雹7次，冰雹天气发生4次，空报3次，预报准确率4/7，空报率3/7。由此，该预报方式是可行的，但存在空报率较高的问题。
5、雷达实时预警
新一代天气雷达是监测和预警强对流灾害性天气的重要手段，在中小尺度天气系统、短时临近天气预报中发挥着其它气象观测手段不可替代的作用。我们将每一次冰雹天气过程的新一代雷达产品进行归纳统计，总结它们的回波强度、速度、水汽等特征，初步建立冰雹天气短临预报的预报预警指标，即当雷达回波满足下列特征时即可发布冰雹预警信息。
冰雹天气的雷达预警指标:
(1) 回波中心强度(R\CR)≥60dBz 如 2011年5月1日兴文南部冰雹（图1）
(2) 强回波区高度在5到8km之间（图略）
(3) 回波顶高(ET)≥15km 如2006年5月4日筠连冰雹（图2）
(4) 垂直累积液态含水量(VIL)≥40kg/m**2 如2006年7月31日筠连冰雹（图3）
(5) 低层出现逆风区或速度模糊区（大风区），高层有风暴顶辐散.如图4
(6) 回波形状：钩状、入流槽口、弱回波区等，强回波边沿清晰。如图5
(7) 风廓线(VWP) 产品图上,冰雹过程风廓线呈现下暖湿上干冷或强风垂直切变特征，同时垂直累积液态含水量（VIL）在降雹前有一定幅度的跃增（图6）。
(8) 冰雹指数（HI）产品上有降雹提示（图略）
(9) 中气旋产品(M)有中气旋或三维相关切变（图略）
6、小结
通过对天气环流形势以及冰雹产生前后宜宾探空站的物理量特征进行分析，以是否满足起报指标的方法，使降雹这种小概率事件变成大概率事件，进而提高对冰雹天气的预报能力。
在物理量因子的选取上没有用到预报值参数，因此具有一定的客观性。此外由于只使用了近五年来的冰雹天气个例资料，使研究结果具有一定的局限性，因此在使用过程中存在以下问题：
（1）应用多因子集成的方法制作冰雹预报，虽然提高了冰雹预报的准确率，但存在空报率较高的问题，须在以后个例资料逐渐累积的前提下作进一步分析研究，以减小空报率。
（2）目前预报中对冰雹的落区还存在一些问题，如冰雹发生午后，而在采用的探空资料由于只有08时和20时两个时段,时间间隔太大,因此只做有无冰雹的预报,对于落区的预报则更依赖于天气雷达的实时监测预警。
参考文献
[1]雷雨顺．能量天气学．北京：气象出版社。1996．
[2]马小刚，朝柯．利用“9210”实时气象信息制作能量天气图．气象．1999,541．
[3]吴宝俊 对流天气分析预报中引入的几个新参数 航空气象科技 1988(2)
4 朱乾根，等．天气学原理和方法．北京：气象出版社．1981．
