奎屯河流域一次冰雹天气的特征分析

2022-09-12

2007年5月13日下午农七师垦区科克兰木、车排子、共青团农场先后出现短时降雹现象, 科克兰木19:04~19:06降短时大雨夹冰粒, 冰粒直径约0.3cm~0.4cm, 当地反映有害无灾;车排子21:43分降大雨夹软雹, 无灾;共青团22:14~22:40降间隔性大雨夹冰雹, 冰雹直径在0.5cm~1.0cm之间, 造成冰雹灾害 (共青团农场报过雹面积6.7万亩, 成灾面积2.6万亩, 损失程度达20%~40%) 。我们对这次冰雹天气形成的天气背景进行了简要的分析, 着重对单体回波特征进行了讨论和分析, 提出了人工干预冰雹云发展的时机选择方法, 为进一步完善人工干预冰雹云技术具有一定的帮助。

1 天气背景

1.1 高空环境形势

5月13日08点500、700、850hpa高度场上显示巴尔喀什湖至阿尔泰上空有一个低槽, 等高线较为密集, 500hpa图上10个纬距内有7条等高线, 梯度为2.8hpa/度。高空不断有冷空气南下与西风气流汇合。

1.2 地面形势

锋线在北疆中部, 地面高压自西向东逼近新疆北部。高压中心值为1022.5hpa, 北测低压中心值990hpa。锋面在低压区内与高压边缘处, 也就是在北疆中部, 属锋面过境天气系统。

1.3 K指数和SI指数

当日08点KI、SI指数分别为20、4, 系统处于不稳定状态。K指数是反映稳定度和湿度条件的综合条件的综合指标。K指数越大, 大气越不稳定。SI指数可反映对流性天气稳定度程度的指标, SI指数越小大气的稳定度越差。如图1所示。

2 雷达回波

2.1 雹云单体回波实况

13日下午, 19:39分在本站80km范围内无任何云体回波, 在雷达站的西北至东北方向距离雷达站80km~120km处有一条宽约25km~30km, 长约140km的一条云带 (云带处于托里山区和戈壁荒漠地带, 无观测站点, 是否降水情况不祥) , 云带右侧出现一块明显的初始对流回波单体 (a单体) , 高度在3.2km左右的强度为28dbz~36dbz, 此单体在科克兰木农场降雨量1.2mm (图1) 。随后单体东移加强, 21:50分, a单体移至方位60~64度, 距离106km~112km, 核区强度增至55dbz, 处于跃增阶段, 在多普勒速度场中, 正速度区中出现相反方向的负速度区, 即为一种方向的速度区 (不跨越雷原点) 被另一种方向的速度区包围, 为明显逆风区, 是对流性天气的表象。强度场维持高值后减弱东移, 当地群众反映降黄豆粒大小冰雹。单体b在主云带右前方生成, 20:44分雷达探测该单体位于方位22~27度, 距离8 4 k m~9 7 7 k m处, 单体回波强度为25dbz~31dbz, 后东移南压, 影响车排子和共青团农场, 22:24分雷达测得云体强度达到49dbz, 以后单体回波强度维持在40dbz~45dbz之间, 速度场上也有明显的逆风区, 单体持续了近1.5小时。

如图2所示。

3.2 雷达回波特征分析

(1) 对流单体在主云带右侧形成, 对流单体不断加强, 主云带逐渐减弱解体。主云带南侧速度场上可以看出有明显逆风区即为辐合区, 有利于对流云发展。逆风区面积萎缩和消失, 说明对流强度在减弱, 降冰雹的潜在危险性即可解除。

(2) 从强度场得知, 单体a、b依次经历了初生、发展、成熟和消亡阶段。

(3) 在雷达低仰角时, 速度场内a、b单体出现逆风区, 大气存在气旋式辐合上升运动。

(4) 下图3是a、b单体一般回波高度、30dbz、50dbz高度随时间变化的曲线图。21:51分a单体50dbz的高度达到最大, 即5000米。所处的位置位于戈壁滩, 群众反映21:52降黄豆粒大小冰雹。单体b在22:14~22:40分降大雨夹冰雹, 冰雹直径0.5cm~1.0cm, 损失面积2.6万亩, 23:00以后移出防区, 雹情不详。

4 单体垂直液态含水量

单体a、b在发展过程中的垂直液态含水量变化情况单体的垂直含水量由1.8kg/m2增加到2.7kg/m2, 以后变成1.7kg/m2, 单体在降大雨夹冰雹前, 垂直含水量呈递增, 降雹后垂直含水量呈递减。

5 人工干预及效果

在单体a和单体b强度跃增和垂直液态含水量递增时, 实施了人防雹作业, 动用高炮11门, 火箭4具, 向云体发射人雨弹513发, 火箭弹6枚, 作业影响区内降了短时小到中雨, 作业影响区边界地区降了黄豆粒大小冰雹。降水情况为:车排子降水量1.5 m m, 高泉降水量5.8 m m, 柳沟降水量2.5 m m, 科克兰木降水量1.2 m m, 共青团降水量2.0 m m, 奎屯降水量2.8 m m。