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锦州地区冰雹气候特征及潜势预报方法研究

2021-11-30周福然白雪张翠艳温舟娄芳蕾徐玉秀

科技风 2021年31期
关键词:物理量冰雹

周福然 白雪 张翠艳 温舟 娄芳蕾徐 玉秀

关键词:冰雹;物理量;指标叠套法

1绪论

冰雹是一种中小尺度系统,具有尺度小、突发性强的特点,给农业生产和人民生活造成严重的影响。多年来,国内许多专家致力于冰雹预报的研究,且已取得很大进展。冰雹天气过程发展迅速,目前锦州地区冰雹天气还是以监测为主,因此,对冰雹天气预报方法进行研究,建立适合锦州地区的本地化预报方法,为今后预报提供参考,从而提高冰雹预报的准确率,进而减少冰雹灾害带来的损失。

2资料和雹日标准的统计

2.1资料

选取了锦州地区5个观测站2003-2017年的常规观测资料,高空资料选用的是锦州站的探空资料。

2.2雹日标准

某日中有≥1个站出现冰雹,将该日定为冰雹日。

3冰雹气候特征

3.1时间分布特征

3.1.1冰雹日数的年际变化从2003-2017年冰雹出现次数可以看出锦州冰雹日数呈总体减少趋势,其中,2005年、2012年最多,为6次,从图1可以看出锦州冰雹次数的年变化较大,年平均冰雹日数为2.7。

3.1.2冰雹日数的月分布

锦州地区冰雹一般出现在春末夏初和秋季,5~6月和9~10月为高发期,呈双峰型分布。5—6月降雹概率最大,与春季冷暖空气活动频繁,0℃层和20℃层高度比较适宜有关,受东北冷涡影响,冷暖空气在锦州地区交汇,大气层结不稳定,水汽条件和热力条件适宜,配合触发机制,从而形成局地的冰雹天气。7~8月锦州受高空槽和副热带高压影响,以稳定性降雨为主。9~10月冰雹次数较少,冷空气势力比较弱,0℃层高度比较高,对冰雹落到地面非常不利。

3.1.3冰雹日数的日分布

由图3可以看出锦州冰雹日分布规律明显,大多数出现在中午至傍晚。12~18时降雹次数占总降雹数的84%,其中以12时和16时出现最多。这主要是由于中午至傍晚地面受热对流旺盛,不稳定层结建立,水汽条件和热力条件适宜,产生冰雹天气。

3.1.4冰雹初、终日

冰雹初日一般出现在3月到6月,出现最早的是2008年3月30日,出现在锦州,冰雹终日一般出现在9月到11月,出现最晚的是2010年11月11日,出现在锦州。

3.2空间分布特征

3 2 1冰雹日数的空间分布

锦州地区各站冰雹日数分布地域差异明显,锦州市出现的次数最多,为17次,北镇最少,为5次,总体呈现出南多北少的特征。

3.2.2冰雹局地性特征

若某一日中有大于3个站出现冰雹,则定义为一次区域性冰雹过程,若某一日中有小于等于2个站出现冰雹,则定义为一次局地性冰雹过程,统计发现41次冰雹天气过程,有3次区域性冰雹过程,其余38次均为局地性冰雹天气过程。

4物理量分析

4.1不稳定条件分析

选取锦州站探空资料,将物理量进行统计分析,发现T850—Tsoo、1Tr、SSI、0℃层和-20℃层厚度、K指数、sI指数对锦州地区冰雹的潜势预报提供了很好的参考。

AT=T-T500AT值越大,表明上冷下暖越显著,越有利于对流的发展。

总指数TT:表征大气温湿特征的指数,TT越大,表示越不稳定。

风暴强度指数SSI:表达了浮力能和垂直风切变之间的线性关系,是一个无量纲数。

适当的0℃层高度是冰雹增长和降落的主要条件之一,通过分析锦州站探空资料得出,41次冰雹天气过程的0℃层高度范围1300~4400m,平均高度3212m;-20℃层高度范4200~7500m,平均高度6220m;0~-20℃厚度范围2400~3500m,平均厚度3008m。

K指数:在反映气层不稳定程度的同时考虑了中低层的水汽条件,反映对流层中低层的温湿分布对稳定度的影响。一般K指数越大,表示大气层结越不稳定。

沙氏指數sI:是反映大气状况的一个指数。SI>0表示大气层结较稳定,SI<0℃,表示大气层结不稳定,且负值越大,不稳定程度越大。

4.2水汽条件分析

通过分析锦州站探空资料发现,冰雹发生前锦州大部分地区850hPa为湿区,500hPa降雹处为干区,满足上干下湿的不稳定条件,可以看出干侵入对冰雹天气有指示意义。

4.3垂直风切变

垂直风切变是维系冰雹发生发展的必要条件。通过对冰雹个例的分析,冰雹天气的形成和发展过程中,存在强烈的垂直风切变。

4.4触发条件分析

冰雹的主要触发条件有地面冷锋、辐合线、干线。

5冰雹潜势预报方法的建立

5.1预报因子的选取和物理量阈值的确定

根据统计分析结果,选取稳定性较好、剔除离散度较大的物理量,筛选出T850—T5、SSI、0℃层和_20~C层厚度AH、K指数、sI作为锦州地区冰雹天气预报因子。

5.2冰雹预报方法

采用指标叠套法进行锦州地区冰雹天气的潜势预报,采用专家打分设定每个因子的权重,T850-、SSI、AH、K以50百分位以上设定为100%权重,25百分位到50百分位设定为50%权重,sI以50百分位以下设定为100%权重,50百分位到70百分位设定为50%权重。把6个预报因子的权重相加,得出累加值的范围为0~100,越大代表出现冰雹的概率越高。当累加值P>60,预报当天有冰雹天气。

6结论

(1)2003-2017年锦州冰雹日数年际变化呈总体减少趋势,月际变化呈明显的双峰型分布,锦州冰雹次数日变化十分明显。冰雹的局地性很强,存在地域差异,总体呈现出南多北少的特征。

(2)T850-T500、1Tr、SSI、0℃层和-20℃层厚度AH、K指数、sI对冰雹天气发生有较好的指示意义,作为预报因子,采用指标叠套法进行冰雹潜势预报。

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