Page 169 - 《高原气象》2025年第6期

6 期 王清源等：南北方冰雹云环境条件差异及雹云发展演变特征的个例研究 1577
吴剑坤（2010）分析了华东、 华中和华北的 70 个强 为主， 一年四季都会出现冰雹天气， 3、 4 月最多
冰雹个例， 得到强冰雹发生对应的 0 ℃层高度集中 见， 占全年总数的 55％， 高空东亚西风槽、 南支
在距地面 4. 0~5. 0 km 之间， 一旦超过 5. 0 km， 几 槽、 前侧的副热带急流和低空强西南急流及准静止
乎很难产生强冰雹。 切变线是触发福建省春季冰雹天气最主要的天气
实际上， 降雹的发生需要不稳定能量、 垂直风 系统（朱艳萍等， 2006）。
切变和 0 ℃层高度之间存在特殊的配置。杨静等 为了进一步探讨中国南北地区冰雹发生条件
（2023）分析了云贵高原东北部一次大冰雹天气系 和冰雹云发展演变特征之间的异同， 本文分析对比
统的三维结构特征， 得出较强的垂直风切变、 适宜 了发生在陕西旬邑的一次强不稳定能量弱风切变
的湿球温度 0 ℃层高度、 较高的 CAPE 等环境条件 和福建西北部的一次中等不稳定能量强风切变的
利于对流发生。Lin and Kumjian（2022）的研究通过 降雹过程的环境层结参数特征， 利用三维冰雹云数
数值模拟揭示了超级单体风暴中 CAPE与冰雹尺寸 值模式通过敏感性试验， 模拟讨论了这两次冰雹云
并非单调关系， 需综合风切变、 上升气流结构及环 的发展特征和降水特征以及强的环境垂直风切变
境风场交互的作用， 而非单一依赖 CAPE。要形成 对冰雹云发展演变的影响。
强的对流， 需要环境风的垂直切变和大气不稳定能 2 模式与天气过程介绍
量之间达到某种平衡状态， 强对流可发生在弱垂直
风切变结合强静力不稳定或相反的大气环境中。 2. 1 数值模式
Li et al（2018a）利用 2008-2015 年期间中国 2477 个 本文采用的三维冰雹云数值模式（孔凡铀等，
气象站的冰雹观测数据研究发现， 即使 CAPE 相对 1990， 1991； 孙安平等， 2002a， 2002b； 郭凤霞等，
较小， 较强的垂直风切变也有利于大冰雹事件的发 2010）的微物理过程采用双参数粒子谱特征和体积
生。春季发生大冰雹事件更频繁的华南和华东地 水技术， 考虑了水汽、 云滴、 雨滴、 冰晶、 霰、 雹和
区的冰雹云通常比华北地区的垂直风切变更大， 但 雪七种水物质间 26 种微物理转换过程， 控制方程
CAPE 更小。汤兴芝等（2023）研究表明， 华东多超 是由大气运动方程、 热力学方程、 水物质连续方程
级单体雹暴引发极端大冰雹的关键机制在于： 强 构 成 的 闭 合 方 程 组 。 模 拟 域 范 围 为 36×36×
CAPE、 深层垂直风切变及低层风暴螺旋度协同增 18. 5 km， 垂直格距 0. 5 km， 水平格距 1 km。采用
强中气旋强度， 通过环境交互产生上升扰动气压梯 交叉计算的方法， 大、 小时步的积分步长分别为
度力， 促使上升气流强度远超 CAPE 单独贡献， 驱 10 s、 1 s， 模拟时间为 60 min， 每 3 min 输出一次计
动超级单体剧烈发展形成大冰雹。较高的 0 ℃层高 算。采用热泡扰动的方式启动对流， 即在模拟域中
度会导致冰雹到达地表前融化， 降雹则需要更大的 心低层一定范围内加一正位温扰动， 通过垂直运动
CAPE， 如果较低， 那么在低 CAPE环境中也可能会 方程的热浮力项触发对流。水平扰动区域长、 宽都
出现大冰雹（Dessens et al， 2015）。所以对于同样 为8 km， 垂直厚度为4 km， 热泡距地面2 km高度。
的对流强度， 0 ℃层高度越高， 地面越不易降雹。 2. 2 两次降雹天气过程
濮文耀等（2015）利用冰雹融化过程的简化热量平 1997年6-8月中国科学院大气物理研究所和陕
衡公式分析得出， 若使地面出现临界半径为 2 mm 西人工影响天气办公室合作在旬邑县（海拔约为
的冰雹， 0 ℃层的高度越高， 需要的临界上升速度 1200 m）进行了冰雹云野外观测实验。实验期间 7
越高， 即对流越强。所以， 海拔越高， 发生冰雹的 月 28 日午后发生了一次降雹过程， 是典型的局地
可能性越大（王秀玲等， 2012）， 我国的多雹灾区随 强对流活动产生的降雹过程， 观测数据完整且具有
着月份由南向北推进， 然后再南撤（赵金涛等， 代表性， 周玲等（2001）和肖辉等（2002）利用三维冰
2015）。 雹云模式模拟了这次过程， 前者讨论了雹云中是否
陕西地处黄土高原南缘的残原区， 地貌复杂多 有过冷雨水的累积区， 冰雹是否主要生长于累积区
样， 是冰雹等强对流天气频发的区域（马荣君等， 内以及针对累积区进行催化效果如何， 后者结合发
2022）。陕西地区的降雹通常与西北冷涡和局地强 生在旬邑的其他十几次冰雹过程， 根据雷达回波特
烈热对流有关（万红莲等， 2017）。渭北地区的降雹 征的不同来识别冰雹云和雷雨云， 提出 45 dBz回波
呈北多南少， 夏季多冬春少的特征， 其中 6 月最多 顶高度和温度作为该地区雷达早期识别冰雹云的
（岳治国等， 2024）。 指标。鲁鲜等（2024）也对这次过程进行了模拟， 对
福建属于亚热带季风气候， 地形以山地和丘陵 比分析了不同碘化银催化剂量下冰雹云内的动力