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The Mesoscale Characteristics and Causes of a Severe Hail Event in Tianjin
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摘要: 利用地面加密自动站、天津塘沽多普勒雷达、FY-2C静止卫星以及NCEP/NCAR再分析资料，对2008年6月25日下午天津地区一次罕见大冰雹过程风暴系统发展演变、结构特征和形成原因进行了观测分析和诊断研究。结果表明：此次大冰雹过程是在华北冷涡背景下，前倾结构的高空槽使高层干冷空气叠加在低层暖湿空气上，导致不稳定层结发展。中尺度对流系统由3个β-中尺度对流云团先后2次合并而成的α-中尺度对流系统，呈近似圆形结构。风雹发生前，天津地区大气层结呈现出强的对流性不稳定；700 hPa与近地面之间的风速差达到20 m/s，0~3 km垂直风切变明显增大；当上述有利的热力和动力条件形成后，在地面辐合线和干冷空气侵入的触发机制下，就造成了本次大冰雹过程。同时，由多单体合并而成的超级单体风暴，在其发展成熟阶段，多普勒雷达图上呈现出弓型回波、低层弱回波区和中高层悬垂回波区及三体散射结构；塘沽地区降雹前，垂直液态水含量出现一次明显的跃增。Abstract: A severe hail process occurs in Tianjin on 25 June 2008, based on the data of intensive AWS observation, Doppler weather radar, FY-2C geostationary satellite and NCEP/NCAR reanalysis data, analysis and diagnosis studies are carried out to seek the characteristic of this rare storm system and its evolution. The results show that with the cold vortex over North China, the upper-layer cold and lower-layer warm potential instability stratification is formed. In the left front of the core of upper-level jet, non-geostrophic effect enhances the development of the storm system. Three meso-β convective clusters merge into a quasi-circular structure meso-α scale convective system and maintain for about 4 hours in Tianjin. The CAPE increases rapidly before thunderstorm while the CIN decreases gradually, thus the lower atmosphere becomes slightly unstable from stable. As the storm approaches, the trend of θsewind profile is arcuate, and the convective instability atmosphere in the middle-low levels remain
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图 1 2008年6月25日天津14:00—17:00冰雹、大风 (不低于17 m/s) 与短时强降水区
(单位：mm，1 h降水量不低于20 mm)
Fig. 1 The area of hail, strong wind (no less than 17 m/s), short-term heavy rainfall (no less than 20 mm in an hour) during 14:00—17:00 on 25 June 2008
图 2 2008年6月25日14:00 500 hPa高度场 (实线，单位：gpm)、温度场 (虚线，单位：K)、700 hPa风场 (矢量，单位：m/s)(粗实线表示500 hPa槽线；粗虚线表示700 hPa切变线)(a) 和200 hPa风速 (实线，不低于35 m/s)、散度场 (阴影，不大于-25×10-6s-1)(b)
Fig. 2 The geopotential height (solid line, unit:gpm), temperature (dashed line, unit:K) of 500 hPa, wind field of 700 hPa (solid thick line denotes the rough of 500 hPa; dashed thick line denotes the shear of 700 hPa)(vector, unit:m/s)(a), wind speed (solid line, no less than 35 m/s), divergence (shaded area, less than-25×10-6s-1) of 200 hPa (b) at 14:00 25 June 2008
图 3 2008年6月25日13:00—18:00的TBB分布
Fig. 3 The blackbody brightness temperature during 13:00—18:00 on 25 June 2008
图 4 2008年6月25日天津塘沽多普勒天气雷达风暴单体反射率因子 (双箭头指示同一位置)
(a)15:42, 2.4°仰角，(b)15:42, 4.3°仰角，(c)15:42, 9.9°仰角，(d)15:42, 14.6°仰角，(e)15:24, 1.5°仰角，(f)15:42, 沿图 4a中AB的反射率因子垂直剖面
Fig. 4 Reflectivity images of Tianjin Tanggu Doppler weather radar on 25 June 2008(the double-arrow in the figure indicates the same location)
(a)15:42, 2.4°, (b)15:42, 4.3°, (c)15:42, 9.9°, (d)15:42, 14.6°, (e)15:24, 1.5°, (f)15:42, vertical cross-section of reflectivity along segment AB in Fig. 4a
图 5 2008年6月25日天津塘沽多普勒天气雷达径向速度图 (圆圈为中气旋所在区域)
(a)14:00，3.4°仰角，(b)14:42, 3.4°仰角，(c)1542，3.4°仰角，(d)15:42，6.0°仰角，(e)15:42，9.9°仰角，(f)15:42，14.6°仰角
Fig. 5 Racial velocity images of Tianjin Tanggu Doppler weather radar on 25 June 2008(the circle indicates the position of mesocyclone)
(a)14:00, 3.4°, (b)14:42, 3.4°, (c)15:42, 3.4°, (d)15:42, 6.0°, (e)15:42, 9.9°, (f)15:42, 14.6°
图 6 2008年6月25日02:00(a)、08：00(b)、14:00(c) 的CAPE (阴影) 和CIN分布 (等值线，单位：J/kg)
Fig. 6 CAPE (shaded area) and CIN (isoline) at 02:00(a), 08:00(b), 14:00(c) on 25 June 2008
图 7 2008年6月25日02:00—20:00塘沽 (39°N，117°E) 的假相当位温 (θse) 廓线 (单位：℃)
Fig. 7 The pseudo-equivalent temperature profile along Tanggu (39°N, 117°E) during 02:00—20:00 on 25 June 2008(unit:℃)
图 8 2008年6月25日08:00 850 hPa水汽通量 (等值线，不低于6 g·cm-1·hPa-1·s-1)(a) 和地面相对湿度 (单位：%；粗虚线表示干线)(b)
Fig. 8 850 hPa water flux (isolines, no less than 6 g·cm-1·hPa-1·s-1)(a) and surface relative humidity (unit:%)(solid dashed line denote drying line)(b) at 08:00 25 June 2008
图 9 2008年6月25日14:30—16:00垂直液态含水量最大值演变图
Fig. 9 The evolution of the maximum VIL during 14:30—16:00 on 25 June 2008
图 10 2008年6月02:00, 08:00, 14:00, 20:00垂直风切变 (0~3 km) 分布
(单位：m·s-1·km-1)
Fig. 10 Vertical shear (0—3 km) at 02:00, 08:00, 14:00, 20:00 on 25 June 2008
(unit: m·s-1·km-1)
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