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2019年6月18日新疆克州冰雹天气过程分析

[摘 要] 本文利用常规观测资料、NCEP再分析资料、自动站资料等,对2013 年6 月18 日新疆克州的冰雹天气过程进行分析.结果表明:这次冰雹天气是在有利的大尺度环流背景下产生的,巴尔喀什湖低涡和中亚低槽是冰雹天气的主要影响系统.中低空处存在的切变线,为冰雹天气的出现提供了有利的环流背景;在克州东部地区有水汽通量高值区出现,西南气流与水汽通量高值区进行配合,有利于水汽输送;在出现冰雹区域的东部存在水汽通量大值中心,同时还有偏东气流与之配合,对于水汽输送和辐合提供了有利条件.中低层的空气相对湿度较大,有明显的增湿现象,尤其是中低层辐合抬升和湿度增加为冰雹天气的出现提供了动力和水汽条件.

[关键词] 冰雹;环流背景;物理量场;克州

[中图分类号] P458.12 [文献标识码] A [文章编号] 1674-7909(2017)18-79-2

将直径超过5 mm的固体降水物称为冰雹,主要产生在发展特别旺盛的积雨云中形成的冰雹云.冰雹天气的主要特点是影响范围较小,持续时间短,来势凶猛,强度大,危害严重.在冰雹天气出现的过程中往往伴随有狂风、暴雨、急剧降温等灾害性天气过程,冰雹灾害会使农作物出现不同程度的损坏,砸坏房屋,导致牲畜甚至是人员伤亡,不利于社会经济的发展.对冰雹天气进行研究已经引起了越来越多气象学者的关注.例如,郭媚媚等[1]通过对2011 年4 月17 日广东省强冰雹天气过程进行分析,得出了对流发展过程中的动力因素是边界层辐合线,而雹暴迅速发展的原因则是大气不稳定度和CAPE的共同影响;魏勇等[2]通过分析新疆石河子地区3 次冰雹天气过程,得出了3 次降雹过程都发生在典型的高空槽型的冰雹环流背景形势下,较好的对流不稳定条件、水汽条件和较强的垂直风切变促使冰雹等强对流天气过程发生发展.

2013 年6 月18 日傍晚起,新疆克州地区遭遇2013 年以来最强冰雹袭击,一些地区持续时间达1 h,冰雹最大直径接近鸡蛋,使得部分农作物出现绝收.本文利用常规观测资料、NCEP再分析资料、自动站资料对此次冰雹天气过程进行分析,进一步揭示冰雹天气出现的原因,提升冰雹天气的预报预警能力,为做好人工影响天气作业等气象服务提供一定的科学依据.

1 大尺度环流背景

此次冰雹天气过程出现在大尺度环流背景下,在冰雹天气还没有出现之前,高空的南亚高压表现为双体型分布,在伊朗高原和青藏高原东部地区分别存在一高压中心,南亚高压在运动的过程中,分布在中亚地区的副热带大槽不断向南延伸,槽前西南气流在克州境内维持一段时间.500 hPa 高空处,副热带高压向东移动的过程中与欧洲脊在咸海附近重合,受脊前西北气流的影响,冷空气进入南方地区,低槽在移动在巴尔喀什湖附近后,其移动速度不断减缓,与中亚低值系统和阿拉伯-印度半岛的低槽叠加,使得低槽在西西伯利亚-中亚-印度半岛内活动.2013 年6 月18 日8:00,低槽前的西南气流携带大量的水汽进入新疆境内,之后中亚低槽与巴尔喀什湖的低涡合并,槽前不断有短波出现,有一条中尺度切变线出现在巴尔喀什湖,推动了克州地区冰雹天气的出现.从环流和风场的高低空配置图中可以看出(见图1),在200 hPa 高空处,克州附近存在低槽,槽前西南急流的最大风速高于50m/s,槽后的风速较小,槽前有强烈的辐散,与700 hPa 和850 hPa 的中尺度切边线有很好的对应关系,进一步推动了冰雹天气的出现.

2.1 水汽通量

通过分析初始场的水汽通量分布场,冰雹天气没有出现前,在西南气流的作用下,来自阿拉伯海的大量水汽不断向克州地区输送,且水汽由低层700 hPa 不断向500 hPa 高空输送,在低层处是冰雹输送较强的区域.随着时间的推移,到了17 日夜间,水汽输送的强度明显增强,最强时间段出现在18 日8:00,在700 hPa 中低空处主要以西南水汽输送为主,在克州东部地区有水汽通量高值区出现,西南气流与水汽通量高值区进行配合,有利于水汽输送;在出现冰雹区域的东部存在水汽通量大值中心,同时还有偏东气流与之配合,对于水汽输送和辐合提供了有利条件.

2.2 上升运动

6 月16 日20:00,在600~1 000 hPa 中低层的垂直运动主要以负值为主,说明上升运动较为明显;17 日20:00,600~850 hPa 中低层及250~200 hPa 中低层处均存在有明显的上升运动;到了18 日20:00,上升运动在中低层处表现不太明显,而在高空处的上升运动也开始逐渐消失.在冰雹天气出现前,上升运动在冰雹区域的中低层和高层处较为明显,在一定程度上推动了动力抬升.在降雹天气后,上升运动消失的速度加快.在垂直速度场中,克州附近存在上升运动的负值中心,中心值为-12×10-2 Pa/s,负速度中心很好地指示了冰雹区的位置.

2.3 相对湿度

通过分析克州上空的相对湿度(见图2),6月16日20:00,600 hPa以下相对湿度不断增加,中高层处的相对湿度数值较小,300 hPa 以上相对湿度较大.相对湿度的高值区与上升运动之间有很好的对应关系,300 hPa和700 hPa位置处均存在相对湿度的大值中心,650~850 hPa中低层处的相对湿度超过70%,上升速度也相对较大,说明在空气在中低层的抬升趋势较为明显.18日20:00,500 hPa 以下的相对湿度不断降低,特别是600~700 hPa 处的相对湿度从开始的90%下降到30%.18 日8:00 700 hPa 中低空处,冰雹区附近的相对湿度在80%左右.由此不难发现,在冰雹天气还没有出现之前,冰雹区中低层的辐合作用不断增强,上升运动不断增加,有明显的抬升作用;中低层的空气相对湿度较大,有明显的增湿现象,尤其是在中低层辐合抬升和湿度增加为冰雹天气的出现提供了动力和水汽条件.

3 结论

①这次冰雹天气是在有利的大尺度环流背景下产生的,巴尔喀什湖低涡和中亚低槽是冰雹天气的主要影响系统.中低空处存在的切变线,为冰雹天气的出现提供了有利的环流背景.

②在克州东部地区有水汽通量高值区出现,西南气流与水汽通量高值区进行配合,有利于水汽输送;在出现冰雹区域的东部存在水汽通量大值中心,同时还有偏东气流与之配合,对于水汽输送和辐合提供了有利条件.

③中低层的空气相对湿度较大,有明显的增湿现象,尤其是在中低层辐合抬升和湿度增加为冰雹天气的出现提供了动力和水汽条件.

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