摘 要：利用常规观测资料，自动站资料和石河子多普勒天气雷达观测资料，对2017年5月25日傍晚发生在石河子地区一次强对流天气进行了综合分析。结果表明：西北气流上的波动是此次强对流天气直接影响系统;冰雹天气发生时，正是回波强度在55～60dbz之间、强中心高度在10km，出现了有界弱回波区。大风发生时速度图上是典型的辐散型流场，正负速度最大值10.6m/s，速度差值21.2m/s，并且径向速度有“逆风区”存在，为冰雹天气的发生提供了动力条件。这些指标是判断强对流天气的重要线索。也是预报服务中强对流天气预警的重要依据。

关键词：西北气流;悬垂结构;有界弱回波区;逆风区

中图分类号：S16

文献标识码：A

DOI：10.19754/j.nyyjs.20190630066

前言

石河子垦区位于新疆天山北坡中部，属干旱半干旱地区。是棉花高质量的主要生产基地，是天山北坡经济开发区的重点，也是国家重点经济建设开发区。农耕已成为垦区经济支柱。石河子垦区的雷暴、冰雹、大雨、大风是主要的气象灾害。威胁着农业的安全和人民的生命财产。例如，2007年在石河子垦区南部山区，由强降水引起的洪水，破坏了农作物和居民的房屋，雷击造成人员伤亡。随着气候变暖，极端天气通风口发生频率增加，强对流天气越来越频繁。例如，在2008年8月26日从18：00—27日11：00的18h内，有4个场雷暴、冰雹、强降水、强风等罕见的对流事件。新一代天气雷达在灾害性天气监测和预警方面发挥了重要的作用，国内在新一代天气雷达产品分析应用方面做了很多的探讨和分析，超级单体作为局地对流风暴发展的一种最猛烈的形式，一直是气象学家研究的热门对象。中国对超级单体风暴进行了一些研究。目前中国多普勒雷达的高灵敏度和测速功能为局地强风暴的研究提供了良好的条件。本文利用石河子C波段多普勒雷达资料对影响天山北坡带中部石河子垦区的一次全区性强对流天气进行分析。

1 天气实况

2017年5月25日22：00—凌晨1：00，石河子垦区普遍出现强对流天气，阵风风力达6～9级，大泉沟水库瞬间极大风力9级（风速28.2m/s）;并有小到中量阵雨，其中下野地和南部山区有雷电活动，南部山区出现冰雹。

2 强对流成因分析

2.1 环流背景分析

2017年5月25日500hpa欧亚范围经向环流为主，并分为南北2支锋区，乌拉尔山为深厚的低值系统，冷中心-36℃。里咸海有低槽，巴湖至新疆受西北气流控制，西北气流上多波动，温度为-12℃，冷暖温差24℃。700hpa上游区有明显的风速辐合，同時在石河子垦区有切变存在。850hpa冷暖温差达31℃，等压线与等高线交角近于90°。24—25日垦区升温明显，高空温差越大，会导致地面气压差越大，风也就越大。

气压梯度力是空气流动的原动力，是形成大风的根本动力。25日白天北疆有热低压发展，14：00 3h变压表现为减压升温。26日02：00冷锋进入石河子，3h正变压达18hpa，上游乌苏站3h负变压31hpa，石河子大风出现时间就发生在25日23：00—凌晨1：00。

2.2 探空资料分析

丰富的水汽条件、不稳定层结和触发潜在不稳定能量的抬升条件是形成对流天气的3个基本条件。从25日20：00探空曲线上看（图3），克拉玛依上空大气为条件性不稳定。从风场看，20：00 700hpa以下是风向较为一致的西北风， 500hpa转为西风，400hpa西南风，风随高度逆转，明显是有冷平流存在，更有利于稳定度进一步减小。从T-Td上看，中低层都较为干，水汽条件不好，此次过程也主要是以大风为主，伴有小到中量阵雨。

以上分析表明在强对流天气发生前，高空积累了相当的不稳定能量，地面场提供了必要的动力条件。

3 雷达资料分析

3.1 南部冰雹回波分析

2017年5月25日21：00石河子西北方不断有对流云团生成并东移，21：49在乌苏境内有大于50dbz的强回波出现，22：41在石河子西南方向出现了高度超过9km、强度超过55dbz的对流单体。

22：18对流单体在石河子西南方向开始出现并逐渐发展，22：41强度大于50dbz，强回波面积也增大了，21：47回波顶高达10km，中心力量为60dbz。从垂直剖面上可以看出，此时出现了穹顶和悬垂结构，弱回波区变为有界的弱回波区（Bw）。这说明上升气流在云中很强，有界的弱回波区变成弱回波区，然后消失。在风暴的运动和发展过程中， 回声顶T明显增加。弱回波区和有界弱回波区的出现反映了冰雹云物理特征的短期急剧变化。速度图上可以看到，21：47强风暴在1.5°的高度上是一个纯辐合区，在22：53时是逆风区，负速度区包围正速度区，这表明云体内存在着强烈的涡旋上升运动，而到了9.5km的高度是一个纯辐散，即高层是抽吸辐散作用。这表明低层有入流气流，高层有出流，这正是冰雹生长发展的有利条件。23：10单体逐渐减弱消失。

3.2 从垂直液态水含量（VIL）分析冰雹发生的过程

垂直液态水含量与基座反射率的强度有关，垂直液态水的大小取决于液滴的大小。垂直液态水含量 T对应于高分辨率的冰雹和风暴，而持续较高的垂直液态水含量对应于超细胞回波，可用于识别较强的回波，确定冰雹发生的可能性和确定性。如果与其他产品重叠，就有可能确定冰雹的位置，以便更好地预报、预测。

刚刚出现对流单体在西南方的有效探测范围内时，液态含水量为15kg/m3，到了22：53时液态水含量为20kg/m3，基本上是该片回波发展到降雹的最大值，这说明该回波水滴凝结到最大值。利用这一特性可以帮助识别更强的回波，从而进一步确定冰雹出现的可能性和肯定性。

3.3 对流性大风的雷达图分析

从强度图上可以看出，距雷达站西北方向90km左右的地方有大片强度在20～45dbz的回波。强度最大值达到50dbz，面积较小。回波移动速度慢，23：00以后在测站北方也有25～30dbz的回波发展起来。较弱的回波强度不利于短时强降水的发生。

速度图上是典型的辐散型流场，在距雷达站西北方向60～90km处的正负速度最大值10.6m/s，速度差值21.2m/s。23：33时距雷达站偏北方向也出现辐散型流场，速度差较大。地面区域站实测极大风速20m/s以上的多出现在石河子西北方向的下野地团场。偏北方向的莫索湾极大风速普遍在5级。

4 小结

西北气流上的波动是此次强对流天气直接影响系统，锋面过境造成了石河子大风天气。冰雹则是由对流单体风暴引起的局地强对流天气过程。

冰雹天气发生时，正是回波强度在55～60dbz之间、强中心高度在10km，出现了有界弱回波区，并且径向速度有“逆风区”存在，为冰雹天气的发生提供了动力条件。这些指标是判断强对流天气的重要线索。也是预报服务中强对流天气预警的重要依据。

大风发生时速度图上是典型的辐散型流场，正负速度最大值10.6m/s，速度差值21.2m/s。石河子夏季大风天气出现较少，尤其以大风为主有微量降水的形势，此种天气预报经验不足，在今后的预报中，要实时调整预报思路，总结经验。

参考文献

[1] 张杰.中小尺度天气学[M].北京：气象出版社，2006：100.

[2] 俞小鼎，郑媛媛，张爱民，等.安徽一次强烈龙卷的多普勒天气雷达分析[J].高原气象，2006，25（5）： 24.

作者简介：

雷薇（1971-），女，大学学历，工程师，研究方向：天气预报。