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摘要 利用常规观测资料和NCEP再分析资料，对2000—2014年盘锦地区出现的12次冰雹过程进行了详细分析。结果表明：盘锦地区出现冰雹天气的月变化特征明显，主要集中在5—11月，其中10月最多。主要天气类型可以分为3类：冷涡型、低槽型及偏西气流型。从大尺度形势特征来看，盘锦地区冰雹日各层均有动力辐合系统，并且整层系统配置近似垂直或略前倾。冰雹天气的发生并不需要较强的湿度条件，地面风场、0℃层温度、-20℃层温度、850 hPa与500 hPa温差及TT指数等对冰雹天气发生有着较好的指示意义。
关键词 冰雹；天气类型；物理量参数；阈值；辽宁盘锦
中图分类号 P429 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2015）19-0254-03
Abstract Based on conventional meteorological observation and NCEP reanalysis data，this paper analyzed the 12 times hail weather process happened in Panjin during 2000 to 2014.The results were as follows：hail weather showed significant monthly variation，it concentrated in May to November，almost of which in October.Moreover，there were three main types of weather conditions occurred in hail：cold vortex，trough and westerly flow.According to the large-scale view of the weather situation，when the hail occurs，each layer had the dynamic coupling system，and the whole system was approximate vertical or leaned forward.The occurrence of hail weather didn′t need strong humidity conditions，Surface wind field，0 ℃ layer temperature，-20 ℃ temperature，850 hPa and 500 hPa temperature differences and TT index of hail weather had good instruction significance.
Key words hail；weather conditions；physical parameters；threshold value；Panjin Liaoning
冰雹作为强对流天气的一种，具有尺度小、突发性强、灾害性大等特点，随着近年来城市化进程的不断加快，城市在面对极端强对流灾害的脆弱性日益凸显。国内外专家多年来对于冰雹天气也做了较多研究[1-3]，雷雨顺等[1]对我国北方地区的冰雹进行了系统研究，为以后冰雹研究奠定了基础，孙 研等[4]、李云静等[5]也针对东北冷涡形势下的冰雹个例以及相关物理量参数进行分析。本文基于对2000—2014年盘锦地区近15年12次冰雹过程的详细分析，找出能够适用于盘锦地区表征冰雹天气的本地化物理量及其阈值，为今后盘锦地区冰雹天气的预报提供有意义的参考。
1 资料与方法
选取盘锦市盘山、大洼2个气象观测站2000—2014年的地面A文件统计的冰雹资料，利用常规地面观测资料、距离盘锦地区较近的锦州站8：00、20：00探空资料以及NECP再分析资料，统计盘锦地区近15年共出现12次冰雹天气过程。
2 结果与分析
2.1 天气尺度系统分型
通过对12个个例进行天气尺度高空影响系统分型，大致可以分为冷涡型、低槽型和偏西气流型（表1）。3种类型中冷涡型5次，低槽型3次，偏西气流型4次，冰雹天气主要集中在5—11月，其中10月最多，5月、6月次之，白天各时段均有出现，日变化不明显。
2.1.1 冷涡型冰雹天气。冷涡型冰雹天气有如下特征（图1a）：东北地区500 hPa有低涡，并配合有冷舌或冷中心，低层同为深厚低值系统，盘锦地区位于低涡的第3象限或第4象限。位于第3象限时，高空500、700、850 hPa均受西北气流控制，冷空气沿涡后偏北气流下滑，配合低层东北风和西北风的切变，地面多有锋面经过盘锦地区。位于第4象限时，850 hPa有暖舌或较强的西南气流，地面配合有锋面气旋[6-7]。
冷涡型冰雹多发生在5—7月，且位于第3象限时均发生于午后，故地面辐射增温形成不稳定层结是该型冰雹天气发展的关键因子之一。第4象限冰雹天气多出现于冷涡中心东南方向3～8个纬距，高空冷涡伴随干冷中心及涡前正涡度平流配合低层暖湿条件，为冰雹天气的发生提供了动力条件及对流性不稳定条件，同时地面锋面抬升，起到了低层扰动作用。
2.1.2 低槽型冰雹天气。低槽型冰雹天气有如下特征（图1b）：500 hPa沿西北路径有高空槽向东北地区移动，呈东北—西南走向，700、850 hPa有切变与之配合，且整层系统近似垂直或略有前倾，地面通常有锋过境。
低槽型冰雹多发生在秋季，春、夏季节较少，日分布特征不明显，主要与系统过境时间有关，500 hPa槽后贝加尔湖地区高压强盛发展，温度场与高度场相交成较大角度，故槽后脊前有非常强的冷平流。高低空近似垂直的配置为强对流的发生积蓄能量，并使整层上升运动强烈发展。 2.1.3 偏西气流型。偏西气流型冰雹天气有如下特征（图1c）：盘锦地区处于副热带高空锋区中，受偏西气流控制，中高纬以纬向环流为主，锋区上有短波槽生成并快速东移影响盘锦地区，同时贝加尔湖以北地区有强盛的低涡系统，低涡不断有小股冷空气分裂，并在贝加尔湖地区发展加强，沿西北路径补充合并到西风带锋区的短波槽中。
偏西气流型冰雹多发生在10月和11月，贝湖以北地区低涡发展强盛，冷空气势力较强，低涡长轴方向指向东北地区，盘锦地区中高层处于锋区中，受短波槽影响，当西北路干冷空气侵入后，配合低层850 hPa有明显的南北向切变，地面一般有来自南方的气旋东北上，气旋中心经过盘锦地区时，边界层抬升作用触发强对流。
2.2 物理量分析
水汽、不稳定层结以及强烈上升运动是发生强对流的必要条件，本文分别从3个方面入手，通过上面冰雹个例过程，找出可以较好表征冰雹天气的本地化物理量，并得到这些参数的阈值。
2.2.1 水汽特征。
（1）高空温度露点差。水汽条件是对流发生的必要条件之一，不同强对流天气对水汽条件的要求不同，由图2可知，冰雹发生前的最邻近时刻700 hPa（图2a）和850 hPa（图2b）的温度露点差总体较大，且850 hPa温度露点差略大于700 hPa，大部分在4 ℃以上，这表明冰雹的发生对于低层湿度的要求并不太高，但从统计来看700 hPa湿度大于相邻的其他层。
（2）地面露点。地面露点温度一方面表征地面水汽绝对含量，另一方面近地面增湿也会增加整层的对流性不稳定能量。盘锦地区冰雹发生时地面露点温度分布范围在5～22 ℃之间，平均值为13 ℃左右，高于同时期本地区平均露点温度值，并且大多是个例冰雹发生前3 h地面露点温度有跃增现象。
2.2.2 抬升条件特征。
（1）0 ℃层及-20 ℃层高度。由图3可知，冰雹日的0 ℃层高度大都在1 500～4 000 m之间。而-20 ℃层高度在4 000～6 000 m之间。-20 ℃层高度与0 ℃层高度差在2 000～4 000 m，高度差较小，中层不稳定，有利于冰雹产生。11个个例中有8个个例冰雹发生前存在逆温层，可见逆温层的存在有利于能量的积蓄，当抬升触发后逆温破坏释放大量能量，有利于冰雹天气出现。
（2）边界层辐合。统计分析发生冰雹日的地面风场，冰雹发生前3 h至冰雹发生时，11个个例中9个个例出现偏东风，并存在地面辐合线，2个个例为偏南风（锋面过境前），故地面偏东风可以作为冰雹天气的一个较好指标。分析盘锦地区年风向分布中偏东风的频率很小，偏东风往往是气旋系统过境或辽宁南部的风暴系统的雷暴出流边界所产生的短时风向，一方面气旋中心或锋面可以在边界层产生强烈的抬升作用，另一方面雷暴出流边界的阵风锋也为触发强对流提供有利条件。
2.2.3 层结稳定度特征。
（1）K指数及沙氏指数SI。K指数和SI是反映中低层大气稳定度的综合指标，从统计来看，发生冰雹的当日8：00，K指数和SI均表现出较大波动，代表性较差，可能的解释为K指数表征大气低层水汽条件，而冰雹天气对低层水汽条件要求不是很高。
（2）850 hPa温差及总指数TT。统计冰雹发生前850 hPa与500 hPa温度差以及TT（总指数），发现其对于冰雹天气具有较好的指示意义，冰雹发生前850 hPa与500 hPa温度差大多在28 ℃以上（图4a），上冷下暖的强温差形成了强的热力不稳定层结。总指数（TT=T850 Td850-2T500）是表征大气温湿特征的指数（图4b），其值越大，越易发生对流天气，统计发现盘锦地区冰雹日总指数均大于44，具有较好的指示意义。
此外，本文还统计冰雹发生前的CAPE与CIN，统计结果显示，不同个例冰雹发生前的CAPE与CIN差别较大，较小的CAPE条件下仍然可能出现冰雹天气，这与日常预报中的经验理解有一定差异。
3 结论与讨论
盘锦地区冰雹天气主要天气类型可分为3种：冷涡型、低槽型和偏西气流型，主要集中在5—11月，其中10月最多，5月、6月次之。
冰雹日各层均有动力辐合系统，即高空有深厚的动力系统，且各层系统配置近似垂直或略有前倾，偏西气流型冰雹天气高空有明显的来自高纬西北路冷空气侵入，地面一般有锋面气旋过境。此外，地面的偏东风往往伴随小尺度的地面辐合线，可见边界层的强烈辐合抬升是盘锦地区冰雹天气出现的关键。
冰雹天气当天高层的湿度不大，说明冰雹的发生并不需要较高的湿度条件，但地面露点温度在冰雹发生前3 h有明显跃增现象。
统计各物理量参数，0 ℃层高度1 500～4 000 m，-20 ℃层高度4 000～6 000 m。-20 ℃层高度与0 ℃层高度差2 000～4 000 m，850 hPa与500 hPa温度差28～31 ℃，TT（总指数）44～56 ℃，可作为盘锦冰雹天气物理量参数的阈值。
4 参考文献
[1] 雷雨顺，吴宝俊，吴正华.冰雹概论[M].北京：科学出版社，1978：56-110，122-123.
[2] 刘晓梅，李晶，戴萍，等.1951-2008年辽宁冰雹的时空分布特征[J].气象与环境学报，2009，11（25）：24-26.
[3] 张琳娜，郭锐，何娜，等.北京地区冰雹天气特征[J].气象科技，2013，2（41）：114-120.
[4] 孙研，王晓明，孙鸿雁，等.探空物理量在吉林省冰雹天气预报中的应用[J].吉林气象，2012（2）：5-8.
[5] 李云静，张建春，王捷纯，等.一次冷涡北京下强对流不稳定条件的成因分析[J].气象，2013，2（39）：210-217.
[6] 张礼宝，张杰，闫中帅，等.利用物理量场做冰雹潜势预报[J].黑龙江气象，2007，3（5）：13-14.
[7] 徐为进，吕冬红，刘方，等.东北冷涡南落型强对流天气的潜势预报分析[J].气象科学，2009，29（5）：618-624.
关键词 冰雹；天气类型；物理量参数；阈值；辽宁盘锦
中图分类号 P429 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2015）19-0254-03
Abstract Based on conventional meteorological observation and NCEP reanalysis data，this paper analyzed the 12 times hail weather process happened in Panjin during 2000 to 2014.The results were as follows：hail weather showed significant monthly variation，it concentrated in May to November，almost of which in October.Moreover，there were three main types of weather conditions occurred in hail：cold vortex，trough and westerly flow.According to the large-scale view of the weather situation，when the hail occurs，each layer had the dynamic coupling system，and the whole system was approximate vertical or leaned forward.The occurrence of hail weather didn′t need strong humidity conditions，Surface wind field，0 ℃ layer temperature，-20 ℃ temperature，850 hPa and 500 hPa temperature differences and TT index of hail weather had good instruction significance.
Key words hail；weather conditions；physical parameters；threshold value；Panjin Liaoning
冰雹作为强对流天气的一种，具有尺度小、突发性强、灾害性大等特点，随着近年来城市化进程的不断加快，城市在面对极端强对流灾害的脆弱性日益凸显。国内外专家多年来对于冰雹天气也做了较多研究[1-3]，雷雨顺等[1]对我国北方地区的冰雹进行了系统研究，为以后冰雹研究奠定了基础，孙 研等[4]、李云静等[5]也针对东北冷涡形势下的冰雹个例以及相关物理量参数进行分析。本文基于对2000—2014年盘锦地区近15年12次冰雹过程的详细分析，找出能够适用于盘锦地区表征冰雹天气的本地化物理量及其阈值，为今后盘锦地区冰雹天气的预报提供有意义的参考。
1 资料与方法
选取盘锦市盘山、大洼2个气象观测站2000—2014年的地面A文件统计的冰雹资料，利用常规地面观测资料、距离盘锦地区较近的锦州站8：00、20：00探空资料以及NECP再分析资料，统计盘锦地区近15年共出现12次冰雹天气过程。
2 结果与分析
2.1 天气尺度系统分型
通过对12个个例进行天气尺度高空影响系统分型，大致可以分为冷涡型、低槽型和偏西气流型（表1）。3种类型中冷涡型5次，低槽型3次，偏西气流型4次，冰雹天气主要集中在5—11月，其中10月最多，5月、6月次之，白天各时段均有出现，日变化不明显。
2.1.1 冷涡型冰雹天气。冷涡型冰雹天气有如下特征（图1a）：东北地区500 hPa有低涡，并配合有冷舌或冷中心，低层同为深厚低值系统，盘锦地区位于低涡的第3象限或第4象限。位于第3象限时，高空500、700、850 hPa均受西北气流控制，冷空气沿涡后偏北气流下滑，配合低层东北风和西北风的切变，地面多有锋面经过盘锦地区。位于第4象限时，850 hPa有暖舌或较强的西南气流，地面配合有锋面气旋[6-7]。
冷涡型冰雹多发生在5—7月，且位于第3象限时均发生于午后，故地面辐射增温形成不稳定层结是该型冰雹天气发展的关键因子之一。第4象限冰雹天气多出现于冷涡中心东南方向3～8个纬距，高空冷涡伴随干冷中心及涡前正涡度平流配合低层暖湿条件，为冰雹天气的发生提供了动力条件及对流性不稳定条件，同时地面锋面抬升，起到了低层扰动作用。
2.1.2 低槽型冰雹天气。低槽型冰雹天气有如下特征（图1b）：500 hPa沿西北路径有高空槽向东北地区移动，呈东北—西南走向，700、850 hPa有切变与之配合，且整层系统近似垂直或略有前倾，地面通常有锋过境。
低槽型冰雹多发生在秋季，春、夏季节较少，日分布特征不明显，主要与系统过境时间有关，500 hPa槽后贝加尔湖地区高压强盛发展，温度场与高度场相交成较大角度，故槽后脊前有非常强的冷平流。高低空近似垂直的配置为强对流的发生积蓄能量，并使整层上升运动强烈发展。 2.1.3 偏西气流型。偏西气流型冰雹天气有如下特征（图1c）：盘锦地区处于副热带高空锋区中，受偏西气流控制，中高纬以纬向环流为主，锋区上有短波槽生成并快速东移影响盘锦地区，同时贝加尔湖以北地区有强盛的低涡系统，低涡不断有小股冷空气分裂，并在贝加尔湖地区发展加强，沿西北路径补充合并到西风带锋区的短波槽中。
偏西气流型冰雹多发生在10月和11月，贝湖以北地区低涡发展强盛，冷空气势力较强，低涡长轴方向指向东北地区，盘锦地区中高层处于锋区中，受短波槽影响，当西北路干冷空气侵入后，配合低层850 hPa有明显的南北向切变，地面一般有来自南方的气旋东北上，气旋中心经过盘锦地区时，边界层抬升作用触发强对流。
2.2 物理量分析
水汽、不稳定层结以及强烈上升运动是发生强对流的必要条件，本文分别从3个方面入手，通过上面冰雹个例过程，找出可以较好表征冰雹天气的本地化物理量，并得到这些参数的阈值。
2.2.1 水汽特征。
（1）高空温度露点差。水汽条件是对流发生的必要条件之一，不同强对流天气对水汽条件的要求不同，由图2可知，冰雹发生前的最邻近时刻700 hPa（图2a）和850 hPa（图2b）的温度露点差总体较大，且850 hPa温度露点差略大于700 hPa，大部分在4 ℃以上，这表明冰雹的发生对于低层湿度的要求并不太高，但从统计来看700 hPa湿度大于相邻的其他层。
（2）地面露点。地面露点温度一方面表征地面水汽绝对含量，另一方面近地面增湿也会增加整层的对流性不稳定能量。盘锦地区冰雹发生时地面露点温度分布范围在5～22 ℃之间，平均值为13 ℃左右，高于同时期本地区平均露点温度值，并且大多是个例冰雹发生前3 h地面露点温度有跃增现象。
2.2.2 抬升条件特征。
（1）0 ℃层及-20 ℃层高度。由图3可知，冰雹日的0 ℃层高度大都在1 500～4 000 m之间。而-20 ℃层高度在4 000～6 000 m之间。-20 ℃层高度与0 ℃层高度差在2 000～4 000 m，高度差较小，中层不稳定，有利于冰雹产生。11个个例中有8个个例冰雹发生前存在逆温层，可见逆温层的存在有利于能量的积蓄，当抬升触发后逆温破坏释放大量能量，有利于冰雹天气出现。
（2）边界层辐合。统计分析发生冰雹日的地面风场，冰雹发生前3 h至冰雹发生时，11个个例中9个个例出现偏东风，并存在地面辐合线，2个个例为偏南风（锋面过境前），故地面偏东风可以作为冰雹天气的一个较好指标。分析盘锦地区年风向分布中偏东风的频率很小，偏东风往往是气旋系统过境或辽宁南部的风暴系统的雷暴出流边界所产生的短时风向，一方面气旋中心或锋面可以在边界层产生强烈的抬升作用，另一方面雷暴出流边界的阵风锋也为触发强对流提供有利条件。
2.2.3 层结稳定度特征。
（1）K指数及沙氏指数SI。K指数和SI是反映中低层大气稳定度的综合指标，从统计来看，发生冰雹的当日8：00，K指数和SI均表现出较大波动，代表性较差，可能的解释为K指数表征大气低层水汽条件，而冰雹天气对低层水汽条件要求不是很高。
（2）850 hPa温差及总指数TT。统计冰雹发生前850 hPa与500 hPa温度差以及TT（总指数），发现其对于冰雹天气具有较好的指示意义，冰雹发生前850 hPa与500 hPa温度差大多在28 ℃以上（图4a），上冷下暖的强温差形成了强的热力不稳定层结。总指数（TT=T850 Td850-2T500）是表征大气温湿特征的指数（图4b），其值越大，越易发生对流天气，统计发现盘锦地区冰雹日总指数均大于44，具有较好的指示意义。
此外，本文还统计冰雹发生前的CAPE与CIN，统计结果显示，不同个例冰雹发生前的CAPE与CIN差别较大，较小的CAPE条件下仍然可能出现冰雹天气，这与日常预报中的经验理解有一定差异。
3 结论与讨论
盘锦地区冰雹天气主要天气类型可分为3种：冷涡型、低槽型和偏西气流型，主要集中在5—11月，其中10月最多，5月、6月次之。
冰雹日各层均有动力辐合系统，即高空有深厚的动力系统，且各层系统配置近似垂直或略有前倾，偏西气流型冰雹天气高空有明显的来自高纬西北路冷空气侵入，地面一般有锋面气旋过境。此外，地面的偏东风往往伴随小尺度的地面辐合线，可见边界层的强烈辐合抬升是盘锦地区冰雹天气出现的关键。
冰雹天气当天高层的湿度不大，说明冰雹的发生并不需要较高的湿度条件，但地面露点温度在冰雹发生前3 h有明显跃增现象。
统计各物理量参数，0 ℃层高度1 500～4 000 m，-20 ℃层高度4 000～6 000 m。-20 ℃层高度与0 ℃层高度差2 000～4 000 m，850 hPa与500 hPa温度差28～31 ℃，TT（总指数）44～56 ℃，可作为盘锦冰雹天气物理量参数的阈值。
4 参考文献
[1] 雷雨顺，吴宝俊，吴正华.冰雹概论[M].北京：科学出版社，1978：56-110，122-123.
[2] 刘晓梅，李晶，戴萍，等.1951-2008年辽宁冰雹的时空分布特征[J].气象与环境学报，2009，11（25）：24-26.
[3] 张琳娜，郭锐，何娜，等.北京地区冰雹天气特征[J].气象科技，2013，2（41）：114-120.
[4] 孙研，王晓明，孙鸿雁，等.探空物理量在吉林省冰雹天气预报中的应用[J].吉林气象，2012（2）：5-8.
[5] 李云静，张建春，王捷纯，等.一次冷涡北京下强对流不稳定条件的成因分析[J].气象，2013，2（39）：210-217.
[6] 张礼宝，张杰，闫中帅，等.利用物理量场做冰雹潜势预报[J].黑龙江气象，2007，3（5）：13-14.
[7] 徐为进，吕冬红，刘方，等.东北冷涡南落型强对流天气的潜势预报分析[J].气象科学，2009，29（5）：618-624.