現象描述
雹暴回波(hailstorm echoes)是指造成地面降雹的強烈雷暴雲所產生的雷達回波。
由於雹雲是比一般雷暴雲發展更為旺盛的對流雲,通常其水平尺度可達三四十公里,垂直尺度為十幾公里,較一般雷暴雲要大些。此外,由於雲上部包含著大量的雹粒和過冷水滴,含水量很大,所以在這些部位的雷達反射率很大,通常可達到10mm/m以上。
回波特徵
大量強對流雷暴雲回波資料分析表明,不同強度的雷暴雲隨著Ze增加它們有顯著差別。
強雹雲隨Ze增大回波雲高下降是弱雹雲的一半。不同雷暴雲回波高差主要在>30dbz強回波區。強雷暴雲不僅在強回波表現出較大回波面積,且出現在較高上空。冰雹雲回波面積與雲高隨著Ze值增大呈對數關係。冰雹雲各回波高度層的最大回波強度區主要在5.8km高度。其次在6.2一8km高層上,4.0km高度僅為最大強度區的一半。在8一10.5km有較強回波強度貢獻區。冰雹雲在>30dbz的平均回波雲高至少要達到5.6km以上.對應的環境溫度在-17.3℃以下。強雹暴雲約占總冰雹雲16%,但成災面積占到84%。
強雷暴生命期一般都>100min,最強Ze都有>55dbz 且至少持續5min以上。強雷暴雲旺盛期都有明顯鉤狀回波出現,在PPI回波上都有明顯的氣旋形成或反氣旋形鉤狀回波,與PHI的強回波懸掛體的弱回波區相對應。大多數強雹暴雲發展演變過程以右移為主,約有3%的鉤狀回波由氣旋形向反氣旋演變。在國內首次發現一例長生命期雷暴雲產生分裂過程,形成左移和右移的兩個不同移動方向,速度、強度和不同自維持時間的單體冰雹雲。
發生實例
概況
2010年4月12日( 簡稱“4. 12”過程) 湖北地區下午至傍晚,受高空低槽、西南暖濕氣流和地面冷空氣共同影響,湖北省東南部地區出現大範圍伴隨強雷電的冰雹和大風天氣。12日08時,地面冷鋒侵入暖倒槽內增強鋒生,若干個對流單體在湖北省南部和湖南省北部交界處生成,沿高空引導氣流向正東和東北方向移動。受其影響,12日16時湖北鹹寧市嘉魚縣、鹹安區和崇陽縣遭受風雹災害,鹹寧各縣出現冰雹,鹹寧站冰雹直徑約為1. 0 cm,最大直徑達1. 3 cm,向陽湖鎮冰雹最大直徑超過3. 0 cm;嘉魚縣陸溪、高鐵、官橋及魚岳等鎮出現雷電、大風和冰雹等強對流天氣,最大瞬間風力超過7級。災情記錄顯示,湖北省東南部地區有5個站次出現17. 0 m·s的大風,9個縣市遭受冰雹災害,雹暴實況見圖1。湖北省東南部有兩個強風暴生成,分別為影響崇陽地區的單體( 簡稱雹暴Ⅰ,下同) 及影響嘉魚和鹹寧地區的單體( 簡稱雹暴Ⅱ,下同)。根據民政部門統計,此次湖北省風雹災害共造成10. 72萬人受災,轉移安置民眾415人,農作物受災面積為8164 hm,因災倒塌房屋27戶87間,損壞房屋480間,直接經濟損失高達1313萬元。
產生過程
“4. 12”過程發生前,湖北省東南部地區受暖低壓倒槽控制,地面基礎溫度回升。2010年4月12日08時500 hPa高空,高原低槽東移帶動地面冷空氣南下;700 hPa湖南省中北部有一支強勁的西南急流,湖北省東南部處在西南急流的出口,急流最大中心風速為16 m·s,對應的850 hPa也有西南急流存在;強烈的西南急流為鄂東南地區輸送充沛的水汽和不穩定能量。同時,隨著冷鋒南壓,鄂東南地區溫度下降,底層形成了一個冷墊,暖濕氣流沿冷墊快速爬升,斜壓不穩定性進一步加大。12日14時,冷鋒到達江西省北部地區,隨著冷鋒侵入暖倒槽,配合積聚的不穩定能量,強對流天氣爆發。
雷達回波特徵
(1)雹暴Ⅰ
雹暴Ⅰ為一個普通對流強雹暴,風暴強度和尺度發展迅速,生命史較短,低層至高層的傾斜度較小,低層有弱回波區存在,雹暴頂位於低層反射率因子梯度大值區一側。
(2)雹暴Ⅱ
雹暴Ⅱ是一個典型的超級單體,風暴強度隨時間發展緩慢,生命史較長,雹暴中上升氣流強盛,穹窿結構清楚,有強烈的風暴頂輻散,右傾特徵顯著,有深厚的中氣旋存在,後側V型缺口夾卷的乾冷空氣造成局地的大風天氣。
兩個雹暴中60 dBz的強回波均延展至-20 ℃等溫線之上,對冰雹的成長十分有利。