第33卷第1期2021年2月
Vol.33，No.1
Feb.，2021云南地理环境研究
YUNNAN GEOGRAPHIC ENVIRONMENT RESEARCH
朱府鸿】，赵海俊2
沈阳近郊一日游攻略
(1.石屏县气象局，云南石屏662200； 2.绿春县气象局，云南绿春662500)
摘要：利用石屏冰雹灾情、高空、EC细网格、雷达等资料，分析了2011耀2020年石屏县冰雹的气候特征、冰雹发生前的环境场特征、雷达回波产品特征。通过对46个冰雹个例的分析，得出适合石屏县降雹的综合预报预警指标：冬春季(1耀5月)，受南支槽天气系统影响并有静止锋或冷空气配合，700hPa比湿逸5(g・kg-1)、K指数逸30C、S/指数臆2.1、栽850-栽500逸22C、匀(逸3.7km、H乜逸6.6km；夏秋季(6耀9月)受辐合切变、低压外围偏东气流、副高外围东北气流、西行台风外围云系等天气系统影响，700hPa比湿逸9(g・kg-1)、K指数逸36C、S/指数臆1.1、栽850-栽500逸21C、H0逸5.0km、H-20逸8.1k
m；雷达回波伸展高度(H45dBz)逸6.0km，逸45dBz反射率因子顶高到达或穿越-20C等温度层，VIL逸8.0(kg・m-2)。
关键词：冰雹；气候特征；降雹指标；石屏
中图分类号：P458.1+21.2文献标识码：A文章编号：1001-7852(2021)01-0011-08龙洞堡机场
0引言
冰雹是从发展强盛的积雨云中落到地面的冰球，是一种季节性明显、局地性强，且来势凶猛、持续时间短，以机械损伤为主的气象灾害⑴。研究冰雹发生规律，到预警指标，对科学开展人工防雹作业，是降低冰雹灾害的最有效手段。早在20世纪70年代，国内外就有科学家在应用雷达识别冰雹云方面做了大量的工作，Mather等把45dBz高度逸0C层高度(H。)+3.3km作为地面降雹的判据，瑞士、法国、意大利等国将45dBz高度逸H°+ 1.4km作为冰雹识别指标咱2,3暂，湖北恩施州把45 dBz强回波伸展高度逸7.5km、累积液态含水量(VIL)密度逸3.2(g・m-3)作为有大冰雹的判据之一⑷，陕西省商洛地区用新一代天气雷达的VIL 密度值明显跃增至5.5(g・m-3)提前24min预警大冰雹，作为进一步补充和完善陕西极端突发强天气预警指标⑸，这些研究为降雹的短临预报提供了参考。但是，针对低纬高原地区的滇南冰雹的研究较少。石屏县地处低纬高原地带，季风气候典型，立体气候显著，气象灾害种类多，主要气象灾害有干旱、冰雹、大风、洪涝等。每年春季和夏季冰雹灾害易发多发，给当地农业
生产造成了严重影响，不利于“农业增产、农村稳定、农民增收”，甚至会导致脱贫户的返贫。根据石屏县民政局和县应急管理局不完全统计，2010-2019年，冰雹灾害对全县每年农经作物造成的经济损失达5000万元，已成为严重影响石屏县经济发展的自然灾害之一。为此，研究分析石屏县冰雹的气候特征及降雹指标，以提升冰雹灾害防御能力，对实现防灾减灾具有重要意义。
1资料
选取2011-2020年石屏县所有的冰雹天气过
收稿日期：2020-10-09；修订日期：2021-01-20.
基金项目：国家自然科学基金项目“北极涛动对低纬高原地区冬半年降水影响的机理研究”(41665005)和“高原涡影响下的云南大雨暴雨分布特征及其形成机理研究”(41765003).
作者简介：朱府鸿(1979-)，男，云南省景洪市人，工程师，研究方向为天气预报与防灾减灾•
12云南地理环境研究第33卷
程进行分析，当20：00 耀20：00时段内，石屏县出 现逸1站次冰雹时，记为1个降雹日（同一块冰 雹云影响多个站点时计作1个降雹日），统计得 到35次冰雹天气过程，46个降雹日。本文中的
冬春季指1〜5月，夏秋季指6 耀 9月。冰雹实况
取自石屏县气象台、灾情直报系统和云南省人影
作业信息管理系统所记载的全县9个乡镇降雹资 料。雷达资料选取普洱、昆明多普勒雷达，红河
新一代天气雷达观测的2011 耀 2020年冰雹天气过 程雷达数据。
表1石屏县2011〜2020年降雹日月度分布表
Tab. 1 Monthly distribution of hail days from 2011 to 2020 in Shiping County
年份
1月2月3月4月5月6月7月8月9月10月 11月 12月合计
2011 年44
2012 年1
1
22013 年
1
南戴河一日游必去景点1
2
2014 年112
2015 年
11
台风最新消息今天
2016 年2
1
2
162017 年2
葫芦岛菊花岛旅游攻略
32
72018 年
3
14
2019 年111
12
62020 年
33
411
12
合计3
3
3
91
210131
1
46
2石屏县冰雹的特征分析
2. 1石屏县冰雹的年变化特征
据不完全统计，石屏县近10年共记载的冰雹 日有46 d，平均每年4.6 do 从图1可知2011〜
2015年石屏县降雹日出现下降的趋势，2015年到
达低点。2016 耀 2020年呈现波段上升的趋势，期
间，2017年出现了第一个高点，2018年出现上升
途中的回落，2019年开始再次回升，2020年达近 10年峰值（12d ），整体来看冰雹天气呈先下降后
上升的波浪走势。
2. 2石屏县冰雹的月变化特征
从表1看出，近10年石屏冰雹天气最早出
图1石屏县2011 耀2020年冰雹变化曲线图
Fig. 1 The change curve of hail from 2011 to 2020 in Shiping
County
第1期
朱府鸿等：近10年石屏县冰雹的气候特征及降雹预警指标研究
13
现在1月份（2020年3个冰雹日），最晚为12
月份（仅2012年出现过一次）。从月变化看，冰
雹天气主要集中出现在春季的4月、夏季的7〜8
月，4月降雹日为9d 、7月降雹日为10 d 、、月 降雹日为13d，分别占整个冰雹总数的20%7
22% 7 28% o
2.3石屏县冰雹的日变化特征从近10年46个降雹日24小时的降雹时刻分
布看，一天中降雹最多的时段集中在14：00 耀19：
00出现37次，占统计样本的80. 4% o 其中15 ：00
耀17：00出现频率最高，占总数的68% ； 21：00 耀
23 ：00出现4次，占统计样本的8.7%； 00：00 耀 02 ：00出现3次，占统计样本的6.5% ； 18：00 耀 20： 00出现2次，占统计样本的4.3%o 总体看，降雹 呈下午多于上午，白天多于夜间的特征。
2.4石屏县冰雹的入侵路径和落区
利用昆明、普洱多普勒天气雷达、红河新一代
天气雷达的观测资料，统计近10年35次强对流天
气过程冰雹云的运动方向，得出影响石屏县的冰雹 路径主要有4条（图2）：第一条（西路），出现在
冬春季，冰雹云从元江县自西向东进入石屏县，降 雹地点主要出现在西部的大桥、中部的宝秀、异
龙、新城和南部的牛街等乡镇，共出现20次，占
总数的43.5%；第二条（东北路）主要出现在夏
季，冰雹云从通海县进入石屏影响龙朋、哨冲、龙
武、大桥、新城、宝秀、异龙等乡镇，共出现18
次，占总数的39%；第三条（西北路）主要出现
在7〜8月，影响龙武、哨冲、大桥、宝秀、新城、
异龙等乡镇，出现3次，占总数的6.5%；第四条
（北路）出现在夏秋季（8 耀9月），出现2次，占
总数的4.3%，其它路径如东路、西南路、东南路
各出现1次，占比较少，影响也较弱。
路
西路
峨
山
县
拖龙專景区
莫测甸民族村
元龙武
江
县
海
九寨沟旅游最佳时间县
村亩柑桔
秀山寺
镉屏县城
水
新
县
平
县
大冷山景区
仙人虞
扯直花街民俗;
云台石景点
红
河
（民蟲第縞爲
宝山阁 徐霞客游踪4
力田荷花/ ■ XLT
/罗壁承水腭丿丿乩寸 | 万亩杨梅
j
畸A
5竹园度假村
村亩竹林/
图2石屏冰雹主要路径图
Fig. 2 Shiping hail main path
map
14云南地理环境研究第33卷
2.5引发石屏降雹的主要天气系统及季节特征通过统计2011〜2020年石屏县降雹日的天 气系统，得出冬春季影响天气系统有南支槽、 静止锋和南支槽、冷空气和南支槽，分别占总
降雹日的25.4%、5.4%、3.2%。冬春季出现 的南支槽天气系统(图3a)，其特点是系统自西
向东移动速度较快，地面常有超过17 (m ・ s -1)以上的偏西大风，冰雹直径比夏季的更大、
冰雹云从发展到成熟阶段仅需10 -12分钟就形
成降雹。夏秋季主要的影响天气系统有辐合切 变占16.6%、低压外围偏东气流占16. 5%，副
咼外围东北气流占15. 1 %，西行台风外围云系
占6. 6%，副咼外围偏北气流占4. 0%，副咼外
围西北气流占3. 6%，副咼边沿偏南气流占
3.2%等。夏秋季经常出现的辐合切变、西行台
风外围云系、高压外围偏东气流天气系统形式
图分别见图3b 、图3c 、图3d 。近10年来，引 发灾害最重的天气系统是2017年8月23日出现 的第13号台风“天鸽”，受其影响，此次冰雹
天气过程，造成全县9个乡镇农经作物不同程度
受到大风、冰雹袭击，影响范围和直接经济损 失，为近10年来灾情最重的一次。
图3石屏县近10年冬春季和夏秋季的典型影响天气系统
Fig. 3 Typical impacting weather system in Winter - Spring season and Summer - Autumm Season of past 10 years in Shiping
(a)冬春季南支槽天气系统500 hPa 高度场(单位：dagpm)； (b)夏秋季辐合切变天气系统槽700 hPa (单位：m ・s -1)； (c)夏秋季西行
台风天气系统500 hPa 高度场(单位：dagpm) ； ( d)夏秋季高压外围偏东气流500hap 高度场(单位：dagpm)
(a) 500 hPa height field of weather system in South Branch Channel in winter and spring (unit : dagpm ) ； (b) 700 hPa (unit : m ・s -1) in the con
vergent shear weather system in summer and autumn ； (c) 500 hPa height field of westward typhoon weather system in summer and autumn (unit : dag
pm) ；(d) The 500hap height field of easterly airflow outside the high pressure in summer and autumn (unit :
dagpm)
第1期朱府鸿等：近10年石屏县冰雹的气候特征及降雹预警指标研究15
3冰雹发生前的环境场特征
通过分析2011〜2020年降雹日08：00或20: 00，思茅(1耀5月)、蒙自(6耀9月)探空资料, (思茅探空站位于雷达站西南侧，直线距离6.2km，蒙自探空站位于雷达站东侧，直线距离29km)，总结出石屏县冰雹发生前的环境场特征。由于冬季(12月)和秋季(9〜11月)出现的降雹日数偏少，以下只分析冬春季和夏秋季。
3.1水汽条件(700hPa比湿)
比湿是指在一团湿空气中，水汽的质量与该团空气总质量(水汽质量加上干空气质量)的比值。若湿空气与外界无质量交换，且无相变，则比湿保持不变，以g-kg-1为单位H。统计700hPa比湿发现，冬春季比湿平均值、上下限值小于夏秋季。冬春季700hPa平均比湿为7(g-kg-1)，下限值为5(g-kg-1)，最高10(g-kg-1),80%以上降雹日比湿在6耀9(g-kg-1)之间；夏秋季700hPa 平均比湿为11(g-kg-1)，下限值9(g-kg-1)，最高值12(g・kg-1),90%降雹日数比湿在9〜12 (g-k g-1)。
3.2不稳定度与能量(K指数、SI指数、CAPE)
有研究指出冰雹发展的必要条件之一是有强的上升气流，而上升气流的强弱，主要取决于对流不稳定
能量［8-13］，稳定度表征大气层结的稳定情况，一些表征稳定度的参数对雷暴大风、冰雹具有很强的指示意义，国外就曾使用沙氏指数的大小预报强对流天气的等级⑶。俞小鼎等［8-10］研究表明：一定的杂陨指数、K指数、CAPE值等物理量加上适宜的0益与-20益层高度均指示当天有利的降雹环境。3.2.1K指数
K指数是一个综合反映对流层中低层(850〜500hPa)温度递减率和湿度分布的组合物理量［1］o 一般K值越大，潜能越大，大气越不稳定。统计得出石屏降雹日冬春季K指数平均值为35益，下限值为30益；夏秋季K指数平均值为39益，下限值为36益，可见K指数下限值和平均值冬春季比夏秋季都偏小。
3.2.2沙氏指数SI
沙氏指数公式：
SI=栽500-TS 式中：栽500是500hPa上的实际温度；TS是850hPa 等压面上的湿空气团沿干绝热线上升到达凝结高度后，再沿湿绝热线上升至500hPa时所具有的气团温度，单位：益。沙氏指数SI>0表示气层较稳定，SI<0表示气层不稳定，负值越大，气层越不稳定。
对石屏县近10年46个降雹日SI值进行统计得出，冬春季SI在-3.6〜2.1益；夏秋季SI在-3.3〜1.0益，其中SI<0时出现冰雹次数为42次，SI >0时出现冰雹次数为4次。
3.2.3对流有效位能CAPE
CAPE用来衡量热力不稳定的最佳参量，指气块在给定环境中绝热上升时的正浮力所产生的能量的垂直积分，是风暴潜在强度的一个重要指标。在T-lnP图上，CAPE正比于气块上升曲线(状态曲线)和环境温度曲线(层结曲线)从自由对流高度(LFC)至平衡高度(EL)所围成的区域面积。CAPE数值的增大表示上升气流强度及对流发展的潜势增加。对石屏县近10年46个降雹日CAPE值统计得出，冬春季CAPE<50J-kg-1)出现7次，CAPE>1000(J-kg-1)的1次，介于50〜500(J-kg-1)出现8次，500〜1000(J-kg-1)出现3次；夏秋季CAPE<50(J-kg-1)出现1次，50〜500(J-kg-1)出现18次，500〜1000 (J-kg-1)出现7次，CAPE>1000(J-kg-1)的1次。
3.3T850-T500温度差吟栽特征
850hPa与500hPa温度之差，此指标指示中低层温度层结递减程度，故称吟栽为层结递减参数，此数越大(说明上冷下暖)越不稳定，它能加强和助长低层气团的上升运动。统计得出降雹日850hPa与500hPa温度之差，冬春季吟栽在22〜35益，平均值为26益；夏秋季吟栽在20-25益，平均值为24益，可见，冬春季比夏秋季温度差明显偏大。
3.40益和-20益层高度
冰雹要求特殊的0和-20益层高度，适宜的0和-20益层高度是降雹必不可少的前提条件［i，8，ii-i4］，是冰雹预报中的一个重要因子。段鹤等咱2］研究表明，降雹天气过程对应的匀为3.8-5.5km，平均4.5km,H_20为7.1〜8.9km，平均7.8km；分析石屏县近10年46个降雹日的探空资料得出，冬春季H的高度在3.7〜4.8km，平均4.2km,H_20的高度在6.6-8.5km，平均7.4km；
