贵阳市一次大范围冰雹天气过程综合分析

吴和俐，张艳梅，赵宝筑，王君军，奚 悦

1.贵州省贵阳市气象局，贵州贵阳 550001；2.贵州省气象局，贵州贵阳 550002；3.贵州省贵阳市乌当区气象局，贵州贵阳 550010

冰雹天气过程具有发生时间短、局地性高等特点，使得较强的冰雹天气过程易对当地的农牧生产、人民生命和财产安全等造成严重的损失[1-4]。贵州省位于云贵高原，地形复杂，地形梯度大，是中国冰雹受灾最严重的地区之一[5]。贵阳市位于贵州中部，在贵州省属冰雹次多地带[6]。针对2021年5月9日发生在贵阳市的一次大范围冰雹天气过程进行分析，以加深对贵阳市较大范围冰雹天气过程的认识，为提高冰雹等强对流天气定量预报准确率、灾害性天气的精细化预警服务水平等提供科学的参考依据。

1 天气实况

2021年5月9 日15:00—10日03:00，贵州省至西北向东南出现一次强对流天气过程，此次天气过程造成贵州大范围冰雹、大风、短时强降水。此次天气过程对贵阳的影响大约从9日18:00开始，至10日03:00结束。全市除花溪以外，其余区（市、县）均降雹，降雹时段主要集中在20:20~23:30之间，最大冰雹直径为20 mm，出现在清镇暗流镇和麦格乡。降雹过程中伴有短时强降水和大风，贵阳市修文洒坪降大暴雨，降雨量105.6 mm，105个站小时雨强在20 mm以上，最大小时雨强为9日22:00—23:00修文洒坪64.3 mm/h；31站出现7级以上大风，最大风速为息烽养龙司25.4 m/s。

2 环境场分析

2.1 环流形势及天气系统配置

500 hPa上，欧亚中高纬地区，中西伯利亚至我国东北地区为广阔的低压区控制，东亚槽在130°E附近，中低纬地区，高原上有一低压槽，缓慢东移。500 hPa上，贵州受西南气流影响，700 hPa与500 hPa形势相似，主要受西南气流影响；850 hPa上，贵州西北部有一暖式切变，贵阳受西南气流影响，贵阳上 空700 hPa、850 hPa与500 hPa温差分别为17℃、24℃，由低到高均为湿区；地面上，贵州省西北地区为一热低压控制，白天发展，地面辐合线位于省北部地区，后逐渐南压。20:00，500 hPa西南气流加强为急流，贵阳上空风速在20 m/s左右，700 hPa暖脊发展，850 hPa暖式切变辐合形势增强，切变南部气流加强为12 m/s的偏南急流，贵阳上空700 hPa、850 hPa与500 hPa温差分别达到20℃、30℃，层结不稳定增强。此时，地面中尺度辐合线影响省中北部一线。

综上所述，此次天气过程是在高空西南急流背景下，在850 hPa偏南急流前部，由低层切变线配合地面辐合线共同触发，强对流沿地面辐合线不断发生发展的一次天气过程。低空急流的发展为强对流提供了动力条件和暖湿气流。同时，700 hPa暖脊发展使得高低层温差进一步加大，夜间不稳定能量增大。

2.2 探空综合分析

此次天气过程对贵阳的影响大约从9日18:00开始，白天700 hPa以下有一逆温层，有利于不稳定能量的储存和积累。此时，对流抑制能为235.9 J/kg。20:00，贵阳上空，CAPE值为1 562.3 J/kg，K指数为40.5℃，SI指数为-5.75℃，各项强对流天气指数比08:00均有明显增大。表明此时有强雷暴、成片雷雨发生的可能。此时对流抑制能为93.3 J/kg ，自由对流高度641.6 hPa，与08:00相比有所降低，若有一定的动力抬升条件，则对流更容易在高能环境下发生。850 hPa急流的发展使得风切变明显增大，0~6 km高度的风速差约为12 m/s，较强的风切变有利于上下层的能量交换和强对流的维持与发展。-20℃与0℃的高度约为7.8 km、4.3 km，适宜生成冰雹。湿层主要分布在0℃~20℃层之间，适宜的水汽层结有利于冰雹增长。

2.3 物理量场分析

在强对流天气发生时，贵阳上空存在明显的上升运动（图1a）和高层辐散、中低层辐合的垂直结构（图1b）。上升运动区域主要集中在600~200 hPa之间，中心值约为-2.7·10-1Pa/s。散度场上，700~500 hPa之间有明显的辐合，在400~200 hPa之间转为辐散，高层的较强辐散形势从16:00开始，一直持续至22:00。

图1 2021年5月9日贵阳上空垂直速度（a）和散度（b）在高度上随时间变化场

3 云图特征分析

从FY-2G卫星云顶亮温演TBB变可以看到，9日16:00（图2a），贵州西北部毕节至金沙一带，TBB降至-50℃以下，毕节市达-60℃以下。沿着地面辐合线，对流云团逐渐发展，19:00（图2b）TBB最高达-70℃，此时云团已影响贵阳息烽地区。

9日20:00 ~10日01:00（图2c~图2e），对流云团发展，TBB的-60℃区域增大，对流云团东南侧TBB梯度较大。TBB大梯度区是风暴活跃地带[7]，强烈发展的对流云团使得贵阳市区也出现较明显的冰雹等强对流天气。冰雹主要出现在TBB梯度大值区及TBB大值区之间，云团南压至贵阳南部花溪一带时，TBB有一定的减弱，-60℃范围逐渐减小，此时已不再降雹。

图2 2021年5月9—10日FY-2G卫星云图云顶亮温TBB演变

4 雷达回波特征分析

5月9日14 :00左右，贵州省西北部毕节至金沙一带雷暴单体开始生成，雷暴单体沿着地面辐合线发生发展，约19:00开始，回波开始影响贵阳市。

分析贵阳市降雹最强时的回波特征可知，21:00左右，清镇市暗流乡降雹，降雹大约持续2 min，冰雹最大直径20 mm，每平方米约200粒。从降雹前后的反射率因子（图3a）可以看到，暗流乡附近回波最大达到69.5 dBz，回波前侧有V型入流缺口，表明该处有明显的入流上升气流。作剖面图（图3b），大于50 dBz的强回波区伸展高度达到9.3 km左右，超过20:00贵阳上空-20℃层高度，有利于大冰雹的形成，剖面图呈现出明显的回波悬垂、弱回波区、回波墙，有较明显的穹窿结构。

冰雹指数HI对冰雹的预警和发生有一定的指示作用[8]。回波发展过程中，HI在1~3之间，20:59达到最大,约7 cm。回波最大伸展高度约为15.6 km（图3c），强回波区顶高均在11 km以上。此次回波的垂直液态水累计含量（VIL）在20:40为45.7 kg/m2，20:45出现明显的跃增，其跃增时间与观测到的降雹时间相比，有约15 min的提前量，VIL的跃增与降雹时间的差异，可为短临预报预警争取一定的时间[9]。20:45~21:01，4个体扫时间段内VIL最大值均在100以上，最大达121 kg/m2（图4d），21:06迅速降低至59.2 kg/m2。

图3 2021年5月9日20:48分贵阳雷达观测资料

5 结论

（1）此次天气过程在高空西南急流背景下，对流在850 hPa切变线南侧、急流前侧以及地面辐合线附近触发，强对流沿地面辐合线不断发生发展造成贵阳市大范围的冰雹、大风、短时强降水等天气。低空急流进一步提供了辐合抬升条件和暖湿空气，700 hPa暖脊、地面热低压发展，使得贵阳地区层结不稳定度进一步增强。

（2）对流发生前存在逆温层，利于不稳定能量集聚。适宜的0℃、-20℃层高、增强的0~6 km高度的垂直风切变、CAPE值、SI指数、K指数以及降低的自由对流高度表明，贵阳地区有较好的强对流发生条件，有利于冰雹的生成。

（3）强对流发生时，存在明显的上升气流和高层辐散、低层辐合的垂直结构。

（4）降雹区的强回波区伸展高度超过-20℃层高度。回波存在明显的回波悬垂、弱回波区、回波墙，回波前侧V型入流缺口。降雹前后VIL值呈明显的跃增和减小现象。

（5）影响贵阳的对流云团TBB最大达-60℃，贵阳的冰雹天气主要出现在TBB梯度大值区及TBB大值区之间。