彭 莎，马中元，陈鲍发，张 萍，桂园园

(1.鹰潭市气象局，335000，江西，鹰潭；2.江西省气象科学研究所，330046，南昌；3.景德镇市气象局，333000，江西，景德镇)

0 引言

进入2018年，江西强风雹天气趋于严重，3月4日、3月15日、4月5日、5月6日、5月18日均出现了区域性的风雹天气过程，呈现出频率高、强度大的总体特征。5月20日，遂川、上高等国家站出现雷暴大风，同时目击者报告有多处冰雹记录。

对于江西的强风雹天气，许多专家均有研究。马中元[1-5]等研究了江西对流风暴的9种触发系统与形成机制，指出在雷达回波上表现为南北走向的回波带结构，回波强度≥50 dBZ、“指状”“弓状”“前伸”“TBSS”和假象回波结构为局地风雹云特征。许爱华[6-9]等从天气形势与云型特征进行了分类，并提出了相应的预报指标。朱乾根[10]等在理论上对强对流天气产生的机制与对流参数特点进行了系统性申述。俞小鼎[11]等从多普勒雷达理论与应用实例对强对流天气的成因与特征进行了系统性的总结。这些均为此次强风雹天气过程提供了理论依据与参考。

本文将使用Micaps常规资料和江西WebGIS雷达拼图平台上的雷达回波资料，分析5月20日强天气过程，以期找出强对流天气的成因及WebGIS雷达拼图上的冰雹预警指标。

1 灾情与天气概况

表1是5月20日江西省重要天气报的内容，强天气以雷暴大风为主，分布在国家站(县站)上，而在区域站上出现了更多的雷暴大风、强降水等天气。局部冰雹没有记载，依靠当地志愿者记录到的冰雹视频为依据，如：抚州市金溪县浒湾镇15:10冰雹、抚州市宜黄县黄陂镇19:50冰雹、新余市峡江县交界18:10冰雹、宜春市丰城县铁路镇19:10冰雹等。

表1 2018年5月20日江西省重要天气报记录表

5月20日08:00(图1)，从850～500 hPa赣中、赣南均为高压脊控制，仅赣西北受925～850 hPa的切变线影响。导致赣中、赣州中午以前以晴为主，特别是赣州附近气温上升迅速，14:00前后，赣州市附近的气温已升至35～37 ℃。而此时低层925～850 hPa的切变线逐渐南压，500 hPa低槽东移，高层200 hPa在江西中部有明显分流区，在低槽前部，地面倒槽形成的辐合线与低层切变线交汇之处，动力抬升加上好的热力条件，出现强雷电、大风、冰雹等强对流天气。

图1 2018年5月20日08:00天气系统配置图

从08:00南昌探空图可以看到(图2)，有“上干下湿”的湿度结构。

图2 2018年5月20日T-logP(a)08:00(c)20:00和V-3θ(b)08:00(d)20:00图

南昌层结很不稳定，沙氏指数(SI)08:00为-3.54 ℃，K指数38 ℃；至20:00，不稳定还在继续发展，(SI)降至-4.12 ℃，K增到42 ℃，按天气学原理[10]，(SI)在-3 ℃以下时，由于空气极不稳定，极易出现强风暴等强对流天气。K指数在5月份达40 ℃以上，表明不稳定能量较大。T850～500hPa达26～27 ℃，即有较强的温度递减率；Td(850hPa)达16～19 ℃，水汽充沛。底层为弱的偏东风，中层500 hPa由08:00时8 m/s的西南风增至20:00时16 m/s的西南风，即风垂直切变明显增强。强风垂直切变，增强了风暴的抽吸作用，导致上升气流增强，是冰雹发生的重要条件之一。同时，V-3θ上，08:00—20:00在200 hPa附近，超低温在发展，20:00时200 hPa出现了“陡直”的超低温现象结构，表明高层变冷，对强对流天气发展有利。

从以上分析看到，弱脊导致的赣中、赣南在5月20日上午气温上升明显，增强了这些地区的热力不稳定等热力条件，而空气极不稳定、风垂直切变增强，在低槽、低层切变线与地面倒槽等动力抬升机制的触发下，不稳定能量释放，强雷电、大风、冰雹等强对流天气随即发生。

2 冰雹回波特征

2.1 抚州市金溪县浒湾镇冰雹

2018年5月20日15:10左右，有志愿者记录，在抚州市金溪县浒湾镇出现冰雹。从冰雹发生前后的WebGIS回波拼图上可以看到(图3)，是由小块对流单体发展、壮大导致。14:30在七里岗附近有小块对流单体生成，14:40强度增至40 dBz以上，14:50强回波面积明显增大，15:00出现60～65 dBz回波(粉红色)，且40 dBz以上面积继续迅速增大，东侧与东南侧60～65 dBz的强回波(粉红色)与30～35 dBz(黄色)回波之间的梯度增强，回波中心有少量紫色回波(65～70 dBz)出现。15:10，粉红色强回波面积达最大，冰雹产生。15:20，粉红色回波面积有所缩小，中心紫色回波(65～70 dBz)消失，15:30回波强度大部降至60 dBz以下。

图3 2018年5月20日抚州市金溪县浒湾镇冰雹回波特征图

此次冰雹由回波单体迅速发展导致，从逐10 min回波图上看到，几乎每过10 min强回波范围就增加1倍以上，至60～65 dBz的强回波(粉红色)的面积最大时出现冰雹。与同时的强回波相比，也有少量的60～65 dBz的强回波在不同的回波块中出现，但面积较15:10发生冰雹时小。根据计算，冰雹发生时60～65 dBz强回波面积达10 km×10 km以上。

2.2 抚州市宜黄县黄陂镇冰雹

19:50，抚州市宜黄县黄陂镇出现冰雹，从WebGIS回波拼图上看到(图4)，由块状强回波突然增强导致。19:00在黄陂镇及其西南角有2块回波，中心强度均在50～55 dBz。19:10，西南角的回波中心有60～65 dBz(粉红色)点出现。19:20，黄陂镇的回波强度与面积明显减弱，而在西南角块状回波中的西北方向有60～65 dBz(粉红色)发展，19:30，小块60～65 dBz回波(粉红色)又移到东南角，此时原黄陂镇的回波强度进一步减弱，至19:40该块回波整体强度降至35 dBz以下。19:50西南方向的块状回波在移到黄陂镇时，粉红色回波面积突然增大，据计算达5 km×5 km附近，冰雹降落。20:00，回波强度整体降至55 dBz或以下。

图4 2018年5月20日抚州市宜黄县黄陂镇冰雹回波特征图

从宜黄冰雹的回波图中看到，出现冰雹时60～65 dBz强回波面积较小(粉红色)，未达到典型冰雹出现时的强回波范围(10 km×10km)。强回波生消快，从60 dBz以上强度降至30 dBz以下，不到20 min，预报难度大。

2.3 新余市峡江县交界冰雹

18:00，新余市峡江县出现冰雹，也由小块单体迅速发展导致(图5)。17:40，在峡江县的西面砚溪镇有小块对流回波生成，10 min后，回波迅速增强，强度达60～65 dBz，18:00，60～65 dBz强回波面积达10 km×10 km以上，回波中心出现65～70 dBz回波核(紫色)，冰雹产生。之后，18:10-18:20回波核(紫色)一直存在，在60～65 dBz强回波覆盖的部分地区伴有冰雹天气。18:30，回波核(紫色)消失，60～65 dBz强回波范围缩小；之后，直到19:00强回波区(粉红色)消失。

图5 2018年5月20日新余市峡江县交界冰雹回波特征图

从峡江县冰雹来看，60～65 dBz强回波面积达10 km×10 km以上，回波中心出现65～70 dBz紫色回波核，冰雹产生。由于65～70 dBz(紫色)强回波核面积较大，强天气持续时间也较长。

2.4 宜春市丰城市铁路镇冰雹

19:10，丰城市铁路镇冰雹，同样由小块单体迅速发展导致(图6)。18:30，铁路镇有对流单体生成，10 min后，单体强度发展至50～55 dBz。18:50，回波单体中有7成(粉红色)强度达60～65 dBz，20 min后的19:10，60～65 dBz面积明显增大(粉红色)，达10 km×10 km左右，中心出现65～70 dBz回波核(紫色)，冰雹出现。19:20，回波核面积(紫色)缩小，19:30回波强度降至60 dBz以下，冰雹过程结束。

图6 2018年5月20日宜春市丰城县铁路镇冰雹回波特征图

从丰城冰雹来看，60～65 dBz(粉红色)面积明显增大，达10 km×10 km左右，且中心出现紫色回波核，冰雹降落。其强回波持续时间弱于峡江冰雹，但明显长于宜黄冰雹，与60～65 dBz面积(粉红色)大小有关，同时与65～70 dBz回波核(紫色)所占强回波面积比例有关，面积越大、比例越大，强回波维持时间越长。

3 结论与讨论

使用Micaps常规资料和江西WebGIS雷达拼图平台上的雷达回波资料，分析5月20日强天气过程，得到以下结果。

1)5月20日上午赣北、赣中的弱脊，导致日照增温，为此次过程提供了极好的热力条件。同时层结处极不稳定状态，风垂直切变逐渐增强，不稳定能量加大，水汽充沛，在低层切变线与地面倒槽等动力抬升机制的触发下，不稳定能量释放，导致出现强雷电、大风、冰雹等强对流天气。

2)5月20日冰雹天气大部由小块单体迅速发展导致，其发展模式表现为强度迅速增强，范围在10 min中增大1倍以上，当回波强度达60～65 dBz，且60～65dBz范围达到10 km×10 km附近，且有65～70 dBz的强回波核(紫色)时，冰雹出现。

3)60～65 dBz强回波范围越大，中心紫色强回波核占强回波比例越大，强风雹维持时间就越长。位于块状回波内的生消较快、面积较小的强中心(60～65 dBz)，也可能出现局地冰雹，但强风雹维持时间短，预报难度也大。