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延边地区冰雹天气预警指标分析

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  摘要    本文对延边地区近3年冰雹天气进行分析总结,建立了3类概念模型,并通过雷达、卫星、区域自动站等资料找出此类天气监测和预报预警指标,以期为气象服务提供参考。
  关键词    冰雹;天气系统;概念模型;预警指标;吉林延边
  中图分类号    P457.6        文献标识码    A        文章编号   1007-5739(2019)09-0193-01
  冰雹天气是延边地区主要气象灾害之一,是由强对流系统引发的剧烈天气现象,常伴有大风、强降水和急剧降温等突发性天气,给农业生产、交通运输及通讯电力等行业带来很大影响。严重的冰雹天气还会造成农作物绝收、人员伤亡和房屋损坏等。通过地面气象站观测资料及延边州人影作业和气象信息员观测记录确定延边地区冰雹天气日历,利用常规气象观测资料、NCEP 1°×1°再分析资料、延吉新一代天气雷达资料和卫星云图及区域自动站资料,对2015—2017年延边地区冰雹天气过程全面分析总结,从物理量条件分析冰雹天气发生动力、热力机制;探索天气雷达、卫星资料、区域自动站资料及地形影响对此类天气监测和预报预警指标;探讨日本海东风气流对冰雹天气过程影响,归纳短时临近预报着眼点和经验指标,提升气象为农业生产等减灾服务水平。
  1    延边地区冰雹天气概述
  延边地区2015—2017年5—9月冰雹天气共21 d,其中6月冰雹最多,有11 d;其次是7月,有4 d;5月、8月、9月各2 d。延边冰雹出现最多的是延吉,共10次;其次是敦化,出现6次,汪清为5次;和龙和珲春冰雹概率最低,3年内只出现1次;龙井为4次,安图和图们均为2次。延边地区出现冰雹的高空影响系统主要有冷涡及高空槽,地面为气旋或冷锋,200 hPa有急流出口区或急流偏南,对流层中下层常伴有低空急流和切变辐合,边界层多为一条辐合线。
  2    延边地区冰雹天气概念模型
  2.1    低槽冷锋型
  内蒙古北部至黑龙江为一高空槽,配合地面为冷锋快速移过;200 hPa急流偏南,延边州位于急流出口区左侧;500~700 hPa以西北气流为主;850 hPa为西南急流或西南气流,与偏北西北气流形成切变;850~925 hPa为一支暖脊自南向北伸展;500 hPa槽后西北气流引导冷空气南下,地面辐合线触发冰雹天气。冰雹多发生在冷暖气流交汇、850 hPa切变线附近。
  2.2    高空冷涡型
  吉林省处于冷涡底部或受低涡控制,配合地面有低压东移北上;200 hPa急流偏南,850 hPa为西南急流,延邊州多位于急流头部;850 hPa多为一支横向切变,850 hPa暖脊自西南向东北伸展;冷涡后部西北气流引导冷空气南下,上冷下暖,地面辐合线在850 hPa切变线附近,触发冰雹天气。
  2.3    高压边缘型
  日本海上为副高或高压脊,吉林省位于脊后槽前,受西南气流控制,地面无明显系统或为弱低压;200 hPa急流偏南,对流低层为暖区控制;500 hPa有弱冷空气南下,低空急流不明显;850 hPa有西南气流和偏西气流汇合,冰雹多发生在午后,高层冷空气侵入气流汇合处,伴有地面辐合线[1]。
  3    延边地区冰雹天气概念模型特征分析
  3.1    地形影响
  延边州位于长白山脉东麓,地势西高东低,自西南、西北、东北三面向东南呈阶梯分布。山地、丘陵、盆地交替分布,周边多山岭,其边沿分布着丘陵地带(图1)。冰雹多发生在四面环山中间平坦地带,与地形强迫抬升有关[2-3]。延吉、龙井、汪清南部、安图东部等地由于特殊盆地地形,有利于冰雹发生前期能量的积累,易出现局地热对流所导致的午后冰雹天气;而敦化属山区,从东北平原到山区为迎风坡,地形强迫抬升利于强对流天气发生。此外,敦化与安图之间的哈尔巴岭对延边强对流天气也有较大影响。
  3.2    冰雹天气概念模型特征分析
  通过雷达资料、T-logp图、卫星云图、区域自动站资料对3类概念模型分析总结,建立延边地区冰雹天气中尺度概念模型。冰雹天气过程中,低槽冷锋型垂直风切变、CAPE值、-20 ℃层雷达回波强度大于高空冷涡型,说明低槽冷锋型冰雹天气不稳定能量较大,垂直方向对流发展旺盛,雷达强回波高度较高,引发的地面要素变化更激烈[4]。高压边缘型中尺度概念模型较前2类有较大差异:一是0 ℃层和-20 ℃层高度较前2类偏高,这是由于高压边缘型冰雹天气多发生在6月末至7月;二是环流背景影响,垂直风切变及T85 明显偏小;三是高压边缘型冰雹天气多为局地热对流天气,属热力不稳定而非对流不稳定,对比地面要素变化,高压边缘型ΔV为负值,温度变化明显较小。
  4    结语
  延边地区冰雹天气影响系统分别为低槽冷锋型、高空冷涡型、高压边缘型,冰雹多发生在四面环山中间平坦地带,与地形强迫抬升有关;0 ℃层高度一般为2 700~3 900 m,-20 ℃层高度一般为5 500~7 300 m,0 ℃层至-20 ℃层厚度为2 900~3 400 m;上冷下暖、850 hPa和500 hPa温差>22 ℃、CAPE值一般大于400 J/kg、0~6 km垂直风切变≥7 m/s、抬升凝结高度730~960 hPa、自由对流高度660~990 hPa是冰雹生成有利环境条件;从雷达反射率因子看,0 ℃层回波强度≥45 dBZ,-20 ℃层回波强度一般为≥35 dBZ,回波强度45 dBZ高度5.8 km以上;卫星云图上冰雹云TBB在210 K左右;地面要素方面,冰雹出现前后气压上升0.5~1.5 hPa,气温下降2~5 ℃,风速加大3~4 m/s,相对湿度增加17%~23%。
  5    参考文献
  [1] 段鹤,严华生,马学文,等.滇南冰雹的预报预警方法研究[J].气象,2014,40(2):174-185.
  [2] 路亚奇,曹彦超,张峰,等.陇东冰雹天气特征分析及预报预警[J].高原气象,2016,35(6):1565-1576.
  [3] 刘晓璐,周长春.川西南山地冰雹雷达预警指标[J].气象科技,2016,44(2):252-258.
  [4] 路亚奇,焦美龄,李祥科,等.陇东短时强降水与冰雹天气对比分析及预报方法研究[J].干旱区地理,2016,39(2):317-326.
  作者简介   诸春龙(1964-),男,吉林汪清人,工程师。研究方向:人工影响天气。
  收稿日期   2019-01-10
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