廣西百色市春季強(qiáng)對流天氣特征及環(huán)境場配置分析

黃開剛　蔣健　李明志　梁洪嶂

摘要 選取2009—2016年廣西百色市春季（3—5月）冰雹、雷雨大風(fēng)等強(qiáng)對流天氣個(gè)例和災(zāi)情資料，利用常規(guī)觀測數(shù)據(jù)、自動氣象站、多普勒雷達(dá)產(chǎn)品等資料，對百色市春季發(fā)生冰雹、雷雨大風(fēng)等強(qiáng)對流天氣進(jìn)行分析，結(jié)果表明：每年3月中旬—5月上旬是冰雹發(fā)生的高峰期，下午到前半夜（14：00～23：00）是最容易出現(xiàn)冰雹天氣的時(shí)段。冰雹直徑以20 mm以下居多，但出現(xiàn)20 mm以上大冰雹的概率可達(dá)40%。田林縣潞城鄉(xiāng)是冰雹日數(shù)最多的地方，平均每年出現(xiàn)1.5 d。雷雨大風(fēng)天氣主要集中出現(xiàn)4月上旬—5月中旬，日變化特征與冰雹類似，風(fēng)力以7～9級為主。發(fā)生雷雨大風(fēng)最多的地方位于隆林天生橋鎮(zhèn)，平均每年出現(xiàn)4.4 d。

關(guān)鍵詞 強(qiáng)對流;特征;環(huán)境場配置

中圖分類號：P458.121 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B 文章編號：2095–3305（2022）04–0040–03

百色市地處廣西西部，境內(nèi)地形地貌復(fù)雜，每年春季冰雹、雷雨大風(fēng)等強(qiáng)對流天氣頻發(fā)，是廣西有名的多雹區(qū)。由于強(qiáng)對流天氣具有持續(xù)時(shí)間短、強(qiáng)度強(qiáng)、破壞力大的特點(diǎn)，往往會給工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人民生命財(cái)產(chǎn)造成較大的危害。近年來，該地區(qū)強(qiáng)對流天氣有逐漸增多的趨勢。例如，2013年3—5月百色市各縣（區(qū)）冰雹、雷雨大風(fēng)等強(qiáng)對流天氣過程明顯偏多，造成全市25萬人受災(zāi)，緊急轉(zhuǎn)移安置人口7 400多人，累計(jì)造成經(jīng)濟(jì)損失2.88億元，其中農(nóng)業(yè)損失2.14億元。目前已有氣象工作者從氣候統(tǒng)計(jì)[1-2]、典型強(qiáng)對流天氣個(gè)例[3]對廣西境內(nèi)強(qiáng)對流天氣進(jìn)行了一些研究，但對于桂西強(qiáng)對流天氣進(jìn)行系統(tǒng)性的研究較少。因此，統(tǒng)計(jì)分析該地區(qū)的冰雹、雷雨大風(fēng)天氣的特點(diǎn)以及主要影響系統(tǒng)、環(huán)境場配置特征，對開展強(qiáng)對流天氣預(yù)報(bào)工作具有積極意義。

1 資料來源和技術(shù)規(guī)定

1.1 資料來源

采用2009—2016年逐年3月1日—5月31日廣西百色市12個(gè)國家地面觀測站和轄區(qū)內(nèi)的區(qū)域自動氣象站觀測資料、強(qiáng)對流天氣相關(guān)災(zāi)情資料，以及地面、高空、探空資料、物理量場、雷達(dá)資料，資料來源于百色市氣象局信息與技術(shù)保障中心。

1.2 技術(shù)規(guī)定

1.2.1 冰雹日數(shù)和冰雹天氣過程定義 當(dāng)百色市轄區(qū)內(nèi)任意一個(gè)站點(diǎn)（地面觀測站、區(qū)域自動氣象站或鄉(xiāng)鎮(zhèn)、村屯）當(dāng)日出現(xiàn)5 mm以上的冰雹時(shí)，計(jì)為1個(gè)冰雹日;當(dāng)由相同的天氣系統(tǒng)造成當(dāng)日多地（或多次）出現(xiàn)冰雹天氣時(shí)，計(jì)為同1個(gè)冰雹天氣過程。

1.2.2 雷雨大風(fēng)日數(shù)和雷雨大風(fēng)天氣過程定義 當(dāng)百色市轄區(qū)內(nèi)任意2個(gè)站點(diǎn)以上（地面觀測站或區(qū)域自動氣象站）當(dāng)日出現(xiàn)非臺風(fēng)（或干冷型冷空氣、熱低壓、地形等）所產(chǎn)生的瞬時(shí)風(fēng)力≥7級（13.9 m/s）的大風(fēng)，且伴有雷暴或降水天氣發(fā)生時(shí)，計(jì)為1個(gè)雷雨大風(fēng)日。當(dāng)由相同的天氣系統(tǒng)造成當(dāng)日多地（或多次）出現(xiàn)上述雷雨大風(fēng)天氣時(shí)，計(jì)為同1個(gè)雷雨大風(fēng)天氣過程。

2 春季強(qiáng)對流時(shí)空分布特征

2.1 冰雹時(shí)空分布特征

按照百色冰雹日數(shù)定義，利用2009—2016年近8年3月1日—5月31日

的地面觀測資料和災(zāi)情資料統(tǒng)計(jì)，得出近8年百色冰雹日數(shù)共70 d，平均每年8.7 d，其中2013年出現(xiàn)22 d，為最多年份;2016年出現(xiàn)11 d，為次多年份;2011年出現(xiàn)3 d，為最少年份。從春季百色冰雹日數(shù)月分布來看（圖1a），3月出現(xiàn)17次，占24.3%;4月出現(xiàn)39次，占55.7%，為最多月份;5月出現(xiàn)14次，占20%。從旬分布來看（圖1b），4月下旬出現(xiàn)15次，占21.4%，為最多旬份;4月上旬出現(xiàn)13次，占18.6%，為次多旬份;3月上旬僅出現(xiàn)1次，占1.4%，為次少旬，5月下旬起基本沒有冰雹出現(xiàn)?？梢钥闯觯偕斜⑻鞖獾某霈F(xiàn)有明顯的時(shí)間段，要重點(diǎn)關(guān)注3月中旬—5月上旬。從一天之內(nèi)發(fā)生冰雹天氣的具體時(shí)段來看（圖2a），下午到前半夜（14：00～23：00）是出現(xiàn)冰雹最多的時(shí)段，共出現(xiàn)49次，占70%;其次是后半夜（00：00～07：00），出現(xiàn)18次，占25.7%;最少是上午到中午（08：00～13：00），僅出現(xiàn)3次，占4.3%?？梢姳⒕哂忻黠@的日變化特征，下午到前半夜是最容易出現(xiàn)冰雹天氣的時(shí)段。

從冰雹的直徑大小上看（圖2b），2009—2016年春季，百色市出現(xiàn)最大直徑為5～10 mm的冰雹次數(shù)最多，達(dá)33次，占47.1%;最大直徑為11～20 mm的冰雹出現(xiàn)18次，占25.7%;最大直徑為21～30 mm的冰雹出現(xiàn)11次，占15.7%;最大直徑為31～40 mm的冰雹出現(xiàn)6次，占8.6%;最大直徑達(dá)40 mm以上的冰雹出現(xiàn)2次，占2.9%。若以20 mm區(qū)分大小冰雹，出現(xiàn)大于等于20 mm的大冰雹為28次，占40%;出現(xiàn)20 mm以下的冰雹為42次，占60%?？梢姲偕杭颈⒁灾睆綖?0 mm以下的冰雹居多，但出現(xiàn)20 mm以上大冰雹的概率也非常高，因此需要重點(diǎn)防御。

從2009—2016年百色市春季冰雹空間分布上看（圖3a），冰雹日數(shù)最多的出現(xiàn)在田林縣潞城鄉(xiāng)，近8年累計(jì)出現(xiàn)12 d，平均每年出現(xiàn)冰雹1.5 d;其次是田林縣八桂鄉(xiāng)、八渡鄉(xiāng)以及右江區(qū)陽圩鎮(zhèn)，累計(jì)出現(xiàn)冰雹10 d，平均每年出現(xiàn)1.25 d;右江區(qū)汪甸鄉(xiāng)、德保縣燕峒鄉(xiāng)以及靖西武平鄉(xiāng)、龍臨鎮(zhèn)累計(jì)出現(xiàn)8 d，平均每年1 d。全市冰雹較少的地區(qū)出現(xiàn)在平果縣南部、那坡南部、凌云南部、樂業(yè)北部，累計(jì)出現(xiàn)冰雹天數(shù)在1 d以下或者沒有出現(xiàn)過冰雹。

2.2 雷雨大風(fēng)時(shí)空分布特征

按照百色雷雨大風(fēng)日數(shù)定義，利用2009—2016年近8年的3月1日—5月31日的地面觀測資料和災(zāi)情調(diào)查統(tǒng)計(jì)，得出近8年百色雷雨大風(fēng)日數(shù)共82 d，平均每年10.3 d，其中2013年出現(xiàn)21 d，為最多年份;2016年出現(xiàn)16 d，為次多年份;2011年出現(xiàn)3 d，為最少年份。從春季百色雷雨大風(fēng)月分布來看，3月出現(xiàn)10次，占12.2%;4月出現(xiàn)43次，占52.4%，為最多月份;5月出現(xiàn)20次，占35.4%。從旬分布來看，4月下旬出現(xiàn)17次，占20.7%，為最多旬份;4月上旬出現(xiàn)16次，占19.5%，為次多旬份;3月上旬僅出現(xiàn)1次，占1.4%，為最少旬。可以看出，百色市春季雷雨大風(fēng)天氣主要集中出現(xiàn)4月上旬—5月中旬。從一天之內(nèi)發(fā)生雷雨大風(fēng)天氣的時(shí)段上看，下午到前半夜（14：00～23：00）是出現(xiàn)雷雨大風(fēng)最多的時(shí)段，共出現(xiàn)65次，占69.1%;其次是后半夜（00：00～07：00），出現(xiàn)20次，占21.3%;上午到中午（08：00 ～13：00）最少，僅出現(xiàn)9次，占9.6%?？梢娎子甏箫L(fēng)與冰雹具有相似的日變化特征，下午到前半夜是最容易出現(xiàn)雷雨大風(fēng)天氣的時(shí)段。

從雷雨大風(fēng)的風(fēng)力等級上看，2009—2016年春季，百色市出現(xiàn)7級雷雨大風(fēng)的次數(shù)最多，達(dá)28次，占34.1%;8級雷雨大風(fēng)出現(xiàn)27次，占32.9%;9級雷雨大風(fēng)出現(xiàn)20次，占24.4%;10級雷雨大風(fēng)出現(xiàn)5次，占6.1%;11級雷雨大風(fēng)出現(xiàn)2次，占2.4%。可見百色春季雷雨大風(fēng)風(fēng)力以7～9級為主，有時(shí)也會出現(xiàn)10級以上。

從2009—2016年百色市春季雷雨大風(fēng)空間分布上看，雷雨大風(fēng)多發(fā)地主要位于隆林、西林、樂業(yè)等縣，發(fā)生雷雨大風(fēng)最多的地方位于隆林天生橋鎮(zhèn)，近8年累計(jì)出現(xiàn)35 d，平均每年出現(xiàn)雷雨大風(fēng)4.4 d;西林縣那勞鄉(xiāng)、樂業(yè)雅長鄉(xiāng)、隆林縣城區(qū)分別累計(jì)出現(xiàn)雷雨大風(fēng)20、18、16 d，平均每年出現(xiàn)2 d以上;雷雨大風(fēng)相對較少的地區(qū)出現(xiàn)在平果、靖西、那坡、凌云等縣（市），近8年累計(jì)出現(xiàn)雷雨大風(fēng)天數(shù)在5 d以下，平均每年不到1 d。

3 強(qiáng)對流天氣環(huán)境場配置分析

通過對比分析70個(gè)冰雹個(gè)例和82個(gè)雷雨大風(fēng)個(gè)例發(fā)現(xiàn)，有40個(gè)個(gè)例同時(shí)出現(xiàn)了5 mm以上的冰雹和陣風(fēng)≥7級的雷雨大風(fēng)。由于同時(shí)出現(xiàn)冰雹和雷雨大風(fēng)等混合型強(qiáng)對流天氣比單一類型的強(qiáng)對流天氣造成的災(zāi)害更重，因此重點(diǎn)選取這40次強(qiáng)對流天氣過程作為研究對象。經(jīng)統(tǒng)計(jì)分析，造成百色市春季冰雹和雷雨大風(fēng)等強(qiáng)對流天氣的主要天氣系統(tǒng)有500 hPa高空槽、850 hPa切變線、地面鋒面等3個(gè)天氣系統(tǒng)，其中有高空槽參與的為34次，占85%;有切變線參與的為32次，占80%;有地面鋒面參與的為24次，占60%。40個(gè)強(qiáng)對流天氣過程均是由上述天氣系統(tǒng)中的一個(gè)或多個(gè)影響造成的。

3.1 高空槽+切變線+鋒面型

此類型強(qiáng)對流天氣個(gè)例為18個(gè)，3、4、5月分別出現(xiàn)6、9和3個(gè)。3—5月是西南暖低壓活躍的季節(jié)，尤其是4月份。強(qiáng)對流發(fā)生前1～3 d，往往在滇黔桂交界一帶有西南暖低壓活動，百色大部分地區(qū)的最高氣溫在34℃以上，為強(qiáng)對流天氣的發(fā)生提供良好的熱力和能量條件。此時(shí)，500 hPa西太平洋副熱帶高壓強(qiáng)度相對較弱，位置偏南，其脊線多位于20°N以南。高原上有高原槽或孟加拉灣有南支槽加深東移，850 hPa切變線和地面冷空氣從中西路南下影響百色。強(qiáng)對流出現(xiàn)期間，500 hPa槽線多位于云南中東部到貴州西北部一線，850 hPa切變線和地面鋒面到達(dá)百色北部，當(dāng)北方冷空氣勢力較強(qiáng)時(shí)，其移動速度較快，切變線和鋒面均可到達(dá)南部山區(qū)一帶。與此同時(shí)，850 hPa偏南風(fēng)風(fēng)速逐漸加大，水汽往廣西上空輸送。850 hPa與500 hPa的溫度差一般在23℃以上。200 hPa和500 hPa的急流軸重合或相交，有利于形成強(qiáng)的垂直風(fēng)切變，增強(qiáng)對流風(fēng)暴的組織性。

分析百色探空站強(qiáng)對流發(fā)生前的T-log P資料可以看出，強(qiáng)對流發(fā)生當(dāng)天08：00（或20：00），對流有效位能分布并沒有明顯規(guī)律，最大值達(dá)2 061.6 J/kg，最小為零，平均為608.6 J/kg;K指數(shù)≥26.5℃，最大可達(dá)42℃，平均為33.7℃;Si指數(shù)多數(shù)為負(fù)值，最小可達(dá)-5.4℃，平均為-2.2℃;850 hPa與500 hPa的氣溫差≥23℃，最大可達(dá)30℃，平均為25.6℃，表明強(qiáng)對流出現(xiàn)前已形成上冷下暖的不穩(wěn)定層結(jié)，同時(shí)還聚集了一定的不穩(wěn)定能量。地面露點(diǎn)≥15℃，最大可達(dá)25℃，平均為19.4℃;850 hPa溫度露點(diǎn)差大部分個(gè)例低于5℃，最大為9℃，平均為3.2℃，可見低層大氣處于高溫、高濕狀態(tài)。0℃層平均高度為4 485.6 m，-20℃層平均高度為7 500.6 m，大多數(shù)個(gè)例位于合理的高度，有利于冰雹或雷雨大風(fēng)的發(fā)生。850、500、200 hPa的平均風(fēng)速為8.1、18.5、41.9 m/s，0～6 km風(fēng)矢量差在8～26 m/s，平均為17 m/s，大多數(shù)個(gè)例達(dá)中等以上強(qiáng)度的垂直風(fēng)切變，有利于強(qiáng)對流天氣的發(fā)生。

3.2 高空槽+切變線型

此類型強(qiáng)對流天氣個(gè)例為8個(gè)，其中4月份出現(xiàn)7個(gè)，5月1個(gè)。強(qiáng)對流發(fā)生前，地面處于高壓后部，呈現(xiàn)東高西低的形勢，24 h地面變壓不明顯或?yàn)樨?fù)變壓，即沒有地面冷空氣參與，這是與“高空槽+切變線+鋒面型”最顯著的差別。500 hPa西太平洋副熱帶高壓強(qiáng)度位置相對偏南，其脊線多位于22°N以南。高原上有高原槽或孟加拉灣有南支槽加深東移，850 hPa切變線從貴州中西路南下或切變線影響百色。強(qiáng)對流出現(xiàn)期間，500 hPa槽線多位于云南中東部到貴州西北部一線，850 hPa切變線到達(dá)貴州南部或百色北部，部分個(gè)例可達(dá)百色中部地區(qū)。與此同時(shí)，850 hPa偏南風(fēng)風(fēng)速逐漸加大，水汽往廣西上空輸送。850 hPa與500 hPa的溫度差一般在24℃以上，地面露點(diǎn)一般在18℃以上。200 hPa和500 hPa的急流軸往往重合或相交，有利于形成強(qiáng)的垂直風(fēng)切變，從而增強(qiáng)對流風(fēng)暴的組織性。

分析百色探空站強(qiáng)對流發(fā)生前的T-log P資料可以看出，強(qiáng)對流發(fā)生當(dāng)天08：00（或20：00），對流有效位能分布并沒有明顯的規(guī)律，最大值達(dá)1 259.7 J/kg，最小為92.9 J/kg，平均為536 J/kg;K指數(shù)≥29℃，最大為36℃，平均為33.3℃;Si指數(shù)均為負(fù)值，最小可達(dá)-5.09℃，平均為-2.5℃;850 hPa與500 hPa的氣溫差≥23.7℃，最大可達(dá)28℃，平均為25.1℃，表明強(qiáng)對流出現(xiàn)前已形成上冷下暖的不穩(wěn)定層結(jié)。地面露點(diǎn)大于等于18℃，最大可達(dá)22℃，平均為20.3℃;850 hPa溫度露點(diǎn)差均≤3℃，平均為1.8℃，可見低層大氣處于高溫高濕狀態(tài)。0℃層平均高度為4 624.1 m，-20℃層平均高度為7 160.1 m，大多數(shù)個(gè)例位于合理的高度，有利于冰雹或雷雨大風(fēng)的發(fā)生。850、500、200 hPa的平均風(fēng)速為7.8、17.4、36.1 m/s，0～6 km風(fēng)矢量差在8～25 m/s，平均為15.9 m/s，大部分個(gè)例達(dá)到了中等以上強(qiáng)度的垂直風(fēng)切變，有利于強(qiáng)對流天氣的發(fā)生。

4 結(jié)束語

選取2009—2016年廣西百色市春季（3—5月）冰雹、雷雨大風(fēng)等強(qiáng)對流天氣個(gè)例和災(zāi)情資料，利用常規(guī)觀測數(shù)據(jù)、自動氣象站、多普勒雷達(dá)產(chǎn)品等資料，對百色市春季發(fā)生冰雹、雷雨大風(fēng)等強(qiáng)對流天氣進(jìn)行分析研究，得出以下結(jié)論：

（1）每年3月中旬—5月上旬是冰雹發(fā)生的高峰期，下午到前半夜（14：00～23：00）是最容易出現(xiàn)冰雹天氣的時(shí)段。冰雹直徑以20 mm以下的居多，但出現(xiàn)20 mm以上大冰雹的概率可達(dá)40%。田林縣潞城鄉(xiāng)是冰雹日數(shù)最多的地方，平均每年出現(xiàn)1.5 d。雷雨大風(fēng)天氣主要集中出現(xiàn)4月上旬—5月中旬，日變化特征與冰雹類似，風(fēng)力以7～9級為主。發(fā)生雷雨大風(fēng)最多的地方位于隆林天生橋鎮(zhèn)，平均每年出現(xiàn)4.4 d。

（2）造成百色市春季冰雹和雷雨大風(fēng)等強(qiáng)對流天氣的主要天氣系統(tǒng)有500?hPa高空槽、850 hPa切變線、地面鋒面等3個(gè)天氣系統(tǒng)，其中，有高空槽參與的為34次，占85%;有切變線參與的為32次，占80%;有地面鋒面參與的為24次，占60%。

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責(zé)任編輯：黃艷飛

Analysis of Spring Severe Convective Weather Characteristics and Environmental Field Configuration in Baise City， Guangxi

HUANG Kaigang et al（Guangxi Baise Meteorological Bureau， Guangxi， Baise 533000）

Abstract Selected cases of strong convective weather such as hail， thunderstorms and strong winds in spring （March to May） in Baise city， Guangxi from 2009 to 2016， as well as disaster data， using conventional observation data， automatic weather stations， Doppler radar products and other data， The analysis and research on the strong convective weather such as hail， thunderstorms and strong winds in Baise city in spring showed that： the peak period of hail occurrence was from mid-March to early May each year， and hail was most likely to occur from the afternoon to the first half of the night （14-23 o’clock）. weather period. The diameter of hailstones was mostly below 20 mm， but the probability of large hailstones above 20 mm can reach 40%. Lucheng and rural areas in Tianlin county were the places with the most hail days， with an average of 1.5 days per year. Thunderstorms and strong winds mainly occurred from early April to mid-May. The diurnal variation characteristics were similar to hail， and the wind power was mainly 7-9. The place with the most thunderstorms and strong winds was located in Tianshengqiao Town， Longlin， with an average of 4.4 days per year.

Key words Strong convection; Characte-ristics; Environmental field configuration

基金項(xiàng)目 2021年百色市科學(xué)研究與技術(shù)開發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目“岑王老山山脈對百色災(zāi)害性天氣影響機(jī)理及其預(yù)報(bào)預(yù)警技術(shù)研究”[百科202118（05）]。

作者簡介 黃開剛（1984—），男，廣西欽州人，高級工程師，主要從事天氣預(yù)報(bào)預(yù)警及氣象服務(wù)工作。

收稿日期 2022-01-03