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摘 要:本文对7月4日双辽市、梨树县的特大冰雹、大风、局部暴雨、雷击伴生的复合气象灾害进行了分析,从县站的角度对冰雹天气过程进行了描述,分析了冰雹天气发生发展的原因,总结了单站预报经验,提出了预防对策。
关键词:冰雹灾害;过程分析
1、概述
2002年7月4日15时10分-17时40分,双辽市、梨树县部分乡镇遭受了有历史资料记载以来罕见的特大冰雹、大风、局部暴雨、雷击伴生的复合气象灾害袭击。造成双辽柳条乡、卧虎、梨树的刘家馆子、林海等共十几个乡镇近70个村屯受灾,受灾总面积达3万公顷,经济损失超亿元。据当时目击者称,骤风将椽材或檩材粗的大树拦腰折断,冰雹将农户的屋瓦、玻璃砸碎,冰雹所到之处庄稼颗粒无收。调查此次冰雹最大直径达15cm,雹灾发生后24小时的录像资料看大小如鸡蛋黄的冰雹在树林中仍随处可见。有近40人被冰雹砸伤,最重者头部伤口被缝11针之多,数百只牲畜被砸死。此次雹灾具有持续时间长,受灾面积大,灾害强度大,多种气象灾害伴生等特点。本文通过对这次强对流天气的分析,总结冰雹发生发展的天气条件,以便更好地为地方防灾、减灾服务。
2、成因分析
2.1影响系统
从7月4日双辽、梨树站点的记录即可说明,双辽站15时30分至16时10分,气温下降11.0℃,气压形成5hpa的一个高压鼻,湿度从50%上升到90%,风向从南风转为北东北,最大风速达到20m/s,4日15时后,气压自记纸上出现了多次气压忽升忽降的雷暴高压现象;梨树站16时温度自记曲线开始下降,到16时38分急剧下降,到17时18分的40分钟内气温共下降9.1℃,同一时间的同一时段内气压上升4hpa,湿度曲线骤升由53%上升到82%,风速突增,风向突变,由西南风转向西北风,最达风速达23m/s,从上述资料分析得出结论,这是一次典型的飑线过境天气特征。该次过程为影响系统为飑线,其过境引起冰雹、大风、局部暴雨、雷击等复合气象灾害。
2.2过程描述
7月4日15时10分,双辽站西北方(那木乡境内)出现发展旺盛的对流云(cb),同时出现了强风、雷暴、阵雨和冰雹天气,造成那木两个村形成风灾、雹灾。此后,对流云团北上并猛烈发展,冰雹直径增大,风力加强,冰雹降落面积增大。降雹云带宽达20km,到15时30分,骆驼岭水库实测冰雹最大直径3.5厘米,降水量35.0毫米。冰雹云北移骆驼岭水库后向东南方向转向,经卧虎镇进入柳条乡境内,表现为风力加大,冰雹直径继续加大,降雨量明显增多,冰雹最大直径达到5厘米,瞬时风力达到12级以上。15时55分左右,开始影响东明镇,其前锋进入梨树境内,此时是冰雹云在双辽境内发展最强烈的时期,冰雹直径最大达到8厘米(目测), 16时40分在双辽境内影响基本结束,影响过程长达90分钟,形成了风灾、雹灾、局部洪水灾害。进入梨树境内后,继续以强烈发展势头向东偏南移动,先后影响刘家馆子、林海、四棵树、梨树等乡镇,造成了巨大灾害,具目击者称冰雹直径最大达15cm。到17时40分方减弱消散,整个降雹时间长达170分钟,雹带宽达20km,行程超过100km,是双辽、梨树历史罕见强冰雹灾害。
2.3飑线生成的环流背景
在7月1日-7月3日08时的对流层中层700hpa图上,欧亚环流形式是长波槽脊移动型,到4日08时在贝湖西侧形成切断低压,东北区上空为一横槽,双辽-梨树位于槽前。相应的700——500hpa层上有冷空气活动。7月2日-3日08时的地面图上,东北区为一锢囚气旋,双辽——梨树处在暖区里面,到7月4日08时锢囚气旋减弱逐渐消失,东北区为一倒槽所控制,此时的高空、地面形成了上冷下暖的不稳定层结,成为这次飑线天气过程生成发展的重要背景之一。
2.4飑线生成动力因素
2.4.1高低空急流的建立
7月4日500hpa图上,我区上空存在着一支西风急流,最大风速为24m/s,850hpa图上,2日-3日存在一冷式切变,到4日08时建立起一支低空西南风急流,急流轴在通辽-哈尔滨一线,高空急流与低空急流相交的地区的下方,便是双辽-梨树-伊通沿线,低空急流起到输送暖湿空气的热力作用,高空急流起到了动力冷却的作用, 这是引起强对流发展动力因素。
2.4.2上升运动
高空500hpa形势受台风北上影响,副热带高压被切断,我区受副高后部切变线影响,处于有组织的上升气流区,有利于强对流天气的发展。从7月3日700hpa辐散场上看,双辽-梨树一线处于辐合上升区内,而500hpa图上为辐散下沉区,另外500hpa涡度图上4日08时,我区上空所对应的区域是正涡度区,这种中低层的辐合作用和高空正涡度的输送,是强上升运动所能够维持的动力机制。
2.4.3不稳定能量分析
我们计算了(500hpa-850hpa)的温度露点差,在东北地区出现了大范围的负值区,最大不稳定度的轴向与低空西南急流的轴线吻合。4日早晨08时Tln_p图上,长春、沈阳、通辽三地沙氏指数都达到了-5.0以下。说明这三市围绕的区域中有着深厚的不稳定层结。
2.5水汽条件
2.5.1在700hpa图上,7月1-3日08时副高边缘从西太平洋海上逐渐西伸,到了3日08时伸至朝鲜半岛,至4日08时西伸至120E°以西,北缘在43N°,由于我区处于付高的西侧,这里是最大的水汽输送带,源源不断地向我区输送着充足的水汽资源。
2.5.2在700百帕图上我区上空为明显的湿区,低空为水汽输送的汇合地 。
2.6雷达回波的分析
在7月4日13时48分的平显雷达回波图上,在长春-九台和长岭-榆树一线分别有两条明显的带状回波,第一条带状回波向东南方向移动发展在吉林等地产生降雹天气。第二条向西移并不断合并加强,迅速发展为一超级单体,较前一回波更亮,边缘更加整齐清晰,到15时10分在双辽以北发展为勾状回波并有明显的V型缺口,回波的块状结构非常明显,,回波顶高度可达15km左右,宽度为120km,强度为50dbz,冰区厚度至少在6.5km以上,冰雹区厚度大都在5公里以上。在高显上,强核区均伸展于回波上半部。并出现了典型的假尖顶旁辨回波,冰雹云层的特征非常明显,到16时47分已形成飑线所特有“人”字形回波,回波超级单体主体已移至梨树的刘家馆子、林海一带,由于V形缺口处产生的强烈的上升动,和地面系统的带动作用,使不稳定能量注入云体,使强回波带得以东南移并维持和发展,回波强度达55dbz,并显示较强的生命力,这时刘家馆子、林海、胜利、梨树一线遭大风、冰雹袭击。
2.7本站的天气环境和气象要素反映
2.7.1本站处于长期的干热的大气背景之中
从双辽、梨树站资料分析,7月4日之前一直处于干热的大气之中,已出现明显的旱象,梨树站6月份最大降水量为8.4mm,出现在20日,而双辽站6月份最大降水量是19日为16.2mm,且日平均气温持续升高,4日当天的最高气温均已超过32℃,验证了“潮湿生雨,干热生雹”的民间验语。
2.7.2不稳定苗头出现
在测站长期的干热的大气环境下,7月2日、3日均出现对流云,并有微量降水,说明在此环流背景下大气以呈现不稳定的状态。7月1-4日测站一直吹西南风且风速非常大,3日双辽、梨树最大风速分别为6级和7级,表明大气的垂直运动十分旺盛,且对水汽的水平输送和垂直输送都十分有利。
3、小结
综合以上来看,天气形势和物理长特征及有利于严重的对流天气发生,低空偏南急流源源不断地输送着水汽供应的通道,低空急流的左侧有气旋式涡动存在,与高空槽前抬升作用结合 一起,成为强对流发展的触发机制,将不稳定的暖湿空气抬升到自由对流高度以上,高空槽前辐散和急流右侧的反气旋式涡动结合起来,造成强烈的辐散运动,高低空结合起来,便形成十分旺盛的对流运动,而高空又有冷空气,槽前有冷平流,则上冷下暖,空气层结更不稳定,使对流运动更加剧烈地发展,有利于飑线天气系统的发生发展。
3.1天气预报要点
a.此次强对流天气的发生关键是高低空急流的建立与交汇。
b.从地面到700百帕均为强大的上升运动,低空辐合和正涡度垂直输送是强大的上升运动得以维持的机制。
c.低空有充足的水汽来源和输送条件
d.本站条件长期的干热,出现对流云和西南风,风力加大,前一天有冷空气侵入是产生强对流天气的征兆。
e.这是一次典型受到局地热力作用和大气层结不稳定作用共同影响的对流强烈发展,形成冰雹、大风、暴雨、雷击等多种气象灾害伴生的强烈气象灾害。
3.2灾害特点
此次冰雹灾害由4日15时10分左右产生到17点前后在梨树县境内结束,影响区域行程小于100公里,持续时间小于1天,是一次典型的中小尺度强对流天气过程。对比其他对流性天气灾害,此次过程具有突发性强,强度大,多种气象灾害伴生的特点。作为一次以冰雹灾害为主的复合气象灾害,影响区域之广,持续时间之长,形成灾害之大,是非常罕见的。造成此次对流天气强度强的主要原因就是本地有深厚的不稳定层结,同高空副高后部的切变配合形成对流天气强烈发展,造成灾害持续时间相对较长,面积相对较大,受灾程度较重。
3.3专项服务的得失
7月3日由于高空形势和数值预报结果不利于预报降水,当日预报24小时多云。下午15时,值班人员接到省局电话通知,通过713雷达在我区上空发现明显的冰雹云。双辽局立即在“121”电话中发布雷雨、局部冰雹、强对流天气预报,并通知市防汛抗旱总指挥部,做好防汛准备,同时组织出动增雨防雹作业车2辆,在卧虎镇境内发射增雨防雹火箭弹2枚。由于单体Cb移动过快,车载火箭无法在有效时间到达指定位置,损失了宝贵的时间,使防雹效果不理想。
通过此次冰雹灾害过程我们认为,在现有的技术水平上,县级城市对突发性强,强度大的天气气象灾害,多数是中小尺度天气系统造成的天气气象灾害的预测、预警、防御能力非常薄弱,缺乏有效的应对机制和应对措施。双辽市、梨树现有的人工增雨防雹火箭车对这种移动速度快,突发性强的冰雹灾害预防能力差。应该尽早建立专业的高炮防雹体系。
目前我们气象部门在这类似的应对极端天气灾害的过程中只能起到一个预测、预警的作用。联想到日前北京市的一场暴雨天气造成全市交通瘫痪的例子,我们应该谋求一种形式来使气象部门参与甚至是主导对气象灾害的社会化防御中去。就如人工增雨、高炮防雹一样,把对气象灾害的简单预警、被动防御变为提早预警、主动防御,力争把气象灾害社会化防御机制发展成为气象部门又一种社会职能。
关键词:冰雹灾害;过程分析
1、概述
2002年7月4日15时10分-17时40分,双辽市、梨树县部分乡镇遭受了有历史资料记载以来罕见的特大冰雹、大风、局部暴雨、雷击伴生的复合气象灾害袭击。造成双辽柳条乡、卧虎、梨树的刘家馆子、林海等共十几个乡镇近70个村屯受灾,受灾总面积达3万公顷,经济损失超亿元。据当时目击者称,骤风将椽材或檩材粗的大树拦腰折断,冰雹将农户的屋瓦、玻璃砸碎,冰雹所到之处庄稼颗粒无收。调查此次冰雹最大直径达15cm,雹灾发生后24小时的录像资料看大小如鸡蛋黄的冰雹在树林中仍随处可见。有近40人被冰雹砸伤,最重者头部伤口被缝11针之多,数百只牲畜被砸死。此次雹灾具有持续时间长,受灾面积大,灾害强度大,多种气象灾害伴生等特点。本文通过对这次强对流天气的分析,总结冰雹发生发展的天气条件,以便更好地为地方防灾、减灾服务。
2、成因分析
2.1影响系统
从7月4日双辽、梨树站点的记录即可说明,双辽站15时30分至16时10分,气温下降11.0℃,气压形成5hpa的一个高压鼻,湿度从50%上升到90%,风向从南风转为北东北,最大风速达到20m/s,4日15时后,气压自记纸上出现了多次气压忽升忽降的雷暴高压现象;梨树站16时温度自记曲线开始下降,到16时38分急剧下降,到17时18分的40分钟内气温共下降9.1℃,同一时间的同一时段内气压上升4hpa,湿度曲线骤升由53%上升到82%,风速突增,风向突变,由西南风转向西北风,最达风速达23m/s,从上述资料分析得出结论,这是一次典型的飑线过境天气特征。该次过程为影响系统为飑线,其过境引起冰雹、大风、局部暴雨、雷击等复合气象灾害。
2.2过程描述
7月4日15时10分,双辽站西北方(那木乡境内)出现发展旺盛的对流云(cb),同时出现了强风、雷暴、阵雨和冰雹天气,造成那木两个村形成风灾、雹灾。此后,对流云团北上并猛烈发展,冰雹直径增大,风力加强,冰雹降落面积增大。降雹云带宽达20km,到15时30分,骆驼岭水库实测冰雹最大直径3.5厘米,降水量35.0毫米。冰雹云北移骆驼岭水库后向东南方向转向,经卧虎镇进入柳条乡境内,表现为风力加大,冰雹直径继续加大,降雨量明显增多,冰雹最大直径达到5厘米,瞬时风力达到12级以上。15时55分左右,开始影响东明镇,其前锋进入梨树境内,此时是冰雹云在双辽境内发展最强烈的时期,冰雹直径最大达到8厘米(目测), 16时40分在双辽境内影响基本结束,影响过程长达90分钟,形成了风灾、雹灾、局部洪水灾害。进入梨树境内后,继续以强烈发展势头向东偏南移动,先后影响刘家馆子、林海、四棵树、梨树等乡镇,造成了巨大灾害,具目击者称冰雹直径最大达15cm。到17时40分方减弱消散,整个降雹时间长达170分钟,雹带宽达20km,行程超过100km,是双辽、梨树历史罕见强冰雹灾害。
2.3飑线生成的环流背景
在7月1日-7月3日08时的对流层中层700hpa图上,欧亚环流形式是长波槽脊移动型,到4日08时在贝湖西侧形成切断低压,东北区上空为一横槽,双辽-梨树位于槽前。相应的700——500hpa层上有冷空气活动。7月2日-3日08时的地面图上,东北区为一锢囚气旋,双辽——梨树处在暖区里面,到7月4日08时锢囚气旋减弱逐渐消失,东北区为一倒槽所控制,此时的高空、地面形成了上冷下暖的不稳定层结,成为这次飑线天气过程生成发展的重要背景之一。
2.4飑线生成动力因素
2.4.1高低空急流的建立
7月4日500hpa图上,我区上空存在着一支西风急流,最大风速为24m/s,850hpa图上,2日-3日存在一冷式切变,到4日08时建立起一支低空西南风急流,急流轴在通辽-哈尔滨一线,高空急流与低空急流相交的地区的下方,便是双辽-梨树-伊通沿线,低空急流起到输送暖湿空气的热力作用,高空急流起到了动力冷却的作用, 这是引起强对流发展动力因素。
2.4.2上升运动
高空500hpa形势受台风北上影响,副热带高压被切断,我区受副高后部切变线影响,处于有组织的上升气流区,有利于强对流天气的发展。从7月3日700hpa辐散场上看,双辽-梨树一线处于辐合上升区内,而500hpa图上为辐散下沉区,另外500hpa涡度图上4日08时,我区上空所对应的区域是正涡度区,这种中低层的辐合作用和高空正涡度的输送,是强上升运动所能够维持的动力机制。
2.4.3不稳定能量分析
我们计算了(500hpa-850hpa)的温度露点差,在东北地区出现了大范围的负值区,最大不稳定度的轴向与低空西南急流的轴线吻合。4日早晨08时Tln_p图上,长春、沈阳、通辽三地沙氏指数都达到了-5.0以下。说明这三市围绕的区域中有着深厚的不稳定层结。
2.5水汽条件
2.5.1在700hpa图上,7月1-3日08时副高边缘从西太平洋海上逐渐西伸,到了3日08时伸至朝鲜半岛,至4日08时西伸至120E°以西,北缘在43N°,由于我区处于付高的西侧,这里是最大的水汽输送带,源源不断地向我区输送着充足的水汽资源。
2.5.2在700百帕图上我区上空为明显的湿区,低空为水汽输送的汇合地 。
2.6雷达回波的分析
在7月4日13时48分的平显雷达回波图上,在长春-九台和长岭-榆树一线分别有两条明显的带状回波,第一条带状回波向东南方向移动发展在吉林等地产生降雹天气。第二条向西移并不断合并加强,迅速发展为一超级单体,较前一回波更亮,边缘更加整齐清晰,到15时10分在双辽以北发展为勾状回波并有明显的V型缺口,回波的块状结构非常明显,,回波顶高度可达15km左右,宽度为120km,强度为50dbz,冰区厚度至少在6.5km以上,冰雹区厚度大都在5公里以上。在高显上,强核区均伸展于回波上半部。并出现了典型的假尖顶旁辨回波,冰雹云层的特征非常明显,到16时47分已形成飑线所特有“人”字形回波,回波超级单体主体已移至梨树的刘家馆子、林海一带,由于V形缺口处产生的强烈的上升动,和地面系统的带动作用,使不稳定能量注入云体,使强回波带得以东南移并维持和发展,回波强度达55dbz,并显示较强的生命力,这时刘家馆子、林海、胜利、梨树一线遭大风、冰雹袭击。
2.7本站的天气环境和气象要素反映
2.7.1本站处于长期的干热的大气背景之中
从双辽、梨树站资料分析,7月4日之前一直处于干热的大气之中,已出现明显的旱象,梨树站6月份最大降水量为8.4mm,出现在20日,而双辽站6月份最大降水量是19日为16.2mm,且日平均气温持续升高,4日当天的最高气温均已超过32℃,验证了“潮湿生雨,干热生雹”的民间验语。
2.7.2不稳定苗头出现
在测站长期的干热的大气环境下,7月2日、3日均出现对流云,并有微量降水,说明在此环流背景下大气以呈现不稳定的状态。7月1-4日测站一直吹西南风且风速非常大,3日双辽、梨树最大风速分别为6级和7级,表明大气的垂直运动十分旺盛,且对水汽的水平输送和垂直输送都十分有利。
3、小结
综合以上来看,天气形势和物理长特征及有利于严重的对流天气发生,低空偏南急流源源不断地输送着水汽供应的通道,低空急流的左侧有气旋式涡动存在,与高空槽前抬升作用结合 一起,成为强对流发展的触发机制,将不稳定的暖湿空气抬升到自由对流高度以上,高空槽前辐散和急流右侧的反气旋式涡动结合起来,造成强烈的辐散运动,高低空结合起来,便形成十分旺盛的对流运动,而高空又有冷空气,槽前有冷平流,则上冷下暖,空气层结更不稳定,使对流运动更加剧烈地发展,有利于飑线天气系统的发生发展。
3.1天气预报要点
a.此次强对流天气的发生关键是高低空急流的建立与交汇。
b.从地面到700百帕均为强大的上升运动,低空辐合和正涡度垂直输送是强大的上升运动得以维持的机制。
c.低空有充足的水汽来源和输送条件
d.本站条件长期的干热,出现对流云和西南风,风力加大,前一天有冷空气侵入是产生强对流天气的征兆。
e.这是一次典型受到局地热力作用和大气层结不稳定作用共同影响的对流强烈发展,形成冰雹、大风、暴雨、雷击等多种气象灾害伴生的强烈气象灾害。
3.2灾害特点
此次冰雹灾害由4日15时10分左右产生到17点前后在梨树县境内结束,影响区域行程小于100公里,持续时间小于1天,是一次典型的中小尺度强对流天气过程。对比其他对流性天气灾害,此次过程具有突发性强,强度大,多种气象灾害伴生的特点。作为一次以冰雹灾害为主的复合气象灾害,影响区域之广,持续时间之长,形成灾害之大,是非常罕见的。造成此次对流天气强度强的主要原因就是本地有深厚的不稳定层结,同高空副高后部的切变配合形成对流天气强烈发展,造成灾害持续时间相对较长,面积相对较大,受灾程度较重。
3.3专项服务的得失
7月3日由于高空形势和数值预报结果不利于预报降水,当日预报24小时多云。下午15时,值班人员接到省局电话通知,通过713雷达在我区上空发现明显的冰雹云。双辽局立即在“121”电话中发布雷雨、局部冰雹、强对流天气预报,并通知市防汛抗旱总指挥部,做好防汛准备,同时组织出动增雨防雹作业车2辆,在卧虎镇境内发射增雨防雹火箭弹2枚。由于单体Cb移动过快,车载火箭无法在有效时间到达指定位置,损失了宝贵的时间,使防雹效果不理想。
通过此次冰雹灾害过程我们认为,在现有的技术水平上,县级城市对突发性强,强度大的天气气象灾害,多数是中小尺度天气系统造成的天气气象灾害的预测、预警、防御能力非常薄弱,缺乏有效的应对机制和应对措施。双辽市、梨树现有的人工增雨防雹火箭车对这种移动速度快,突发性强的冰雹灾害预防能力差。应该尽早建立专业的高炮防雹体系。
目前我们气象部门在这类似的应对极端天气灾害的过程中只能起到一个预测、预警的作用。联想到日前北京市的一场暴雨天气造成全市交通瘫痪的例子,我们应该谋求一种形式来使气象部门参与甚至是主导对气象灾害的社会化防御中去。就如人工增雨、高炮防雹一样,把对气象灾害的简单预警、被动防御变为提早预警、主动防御,力争把气象灾害社会化防御机制发展成为气象部门又一种社会职能。