解析2021年10月1日凌晨大连特大雹暴

   在分析之前，我们首先要了解本次极端强冰雹发生背景的两个特殊之处，其一：对于东北地区来说，尽管历史上有少数强对流活跃年份在10月份以后仍有强对流天气活动(如1958.11.8辽宁和2016.10.1黑龙江克东仍有龙卷记录，主要为冷季强对流)，但在大多数年份的强对流天气往往在9月份就已经结束，且这上面提到的少数年份的10月以后的强对流天气在强度上其实大多已经很弱。其二：尽管9月30日夜间(强对流发生之前)的大气条件确实适合冷季强对流天气发展但仅仅也只是适合发展而已，但从EC/ERA5再分析资料来看强对流天气发生的凌晨时的条件确实很难比30日20时探空所显示的条件的更好，而出现如此巨大的冰雹确实是非常让人感到意外的。

   当日23时，一个短波槽位于辽宁上空，而大连恰位于该短波槽槽底，强对流发生地上空正涡度平流对低层的降压作用有利于垂直上升运动的发展。同时，该小槽有一条西偏西南向的急流配合，大连上空500hpa风速达到30m/s以上，与500hpa相同的是，850hpa同样有一条西南急流，风速＞15m/s，该西南急流与500hpa层面上的急流相比西南分量更大，较强的垂直风速和风向切变有利于高度组织化的对流(超级单体、飑线等)形成和发展。850hpa层面上，一个暖中心位于黄海北部，在西南急流的引导下，温度脊向北延伸至辽宁半岛中部;大连850hpa处于14℃温度脊控制下，30日23时，500hpa层面上大连温度为-17℃，850-500hpa温差达到31℃。300hpa层面上，大连处于高空辐散区，低空辐合高空辐散的耦合进一步加强了上升运动。尽管中尺度环境场有别于经典暖季强对流天气过程，但是冷季的高空强冷平流与低层构成的巨大温差和中层强急流仍然构成了较好的中尺度环境场。

  由于夜间陆地温度下降，海风回流向内陆推进的过程中会在陆地的一侧形成辐合线，辐合线将水汽和温度集中在其附近并形成小的温度锋区。23:00左右正是有一条类似的呈东北向西南走向的辐合线位于辽宁半岛中部，造成大连极端大冰雹的初始对流移动到辐合线附近迅速加强，并在良好的垂直风切变背景下快速组织化形成超级单体并影响大连城北，超级单体风暴具有显著的入流缺口和反射率因子高梯度区特征，最大反射率因子一度达到65dbz以上。0:18超级单体入海后大连雷达观测到明显的旁瓣回波特征，表明超级单体风暴中一定存在大冰雹，由于雷达径向向后延伸的一侧存在降水回波故没有观测到TBSS(三体散射长钉)。由于动力条件较好且海面条件较陆地上更好，超级单体风暴入海后并没有迅速消亡，而是长久维持了数个小时

    由于受制于时空分辨率，强对流发生前的探空所显示的大气条件与实际强对流发生时的大气条件有时会存在一定偏差。因此这里采用EC/ERA5再分析资料对9月30日20时探空进行订正，在强对流发生的10月1日00时尽管cape很弱，但垂直风切变和SRH(风暴相对螺旋度)却达到一个相当高的值，环境虽然只是适合强对流天气发展但同时又有利于高度组织化的对流如超级单体风暴形成，当风暴内部的中气旋形成后其会形成一个相对低压区，该低压区会与周围形成明显的扰动气压垂直梯度，有研究认为风暴的扰动气压垂直梯度所带来的上升气流的强度可以与cape转化动能后的上升气流强度相等。因此尽管当天晚上cape并不高，但是由于强垂直风切变导致对流单体加强成了超级单体风暴。其内部的扰动气压垂直梯度依然提供了相当强烈的上升气流。与天气尺度的垂直上升运动相叠加则使其进一步加强

    其二是中层干冷空气入侵导致的湿球零度层(WBZ)高度降低，EC/ERA5再分析显示9月30日23:00以后-10月1日凌晨大连上空700hpa大气湿度呈现逐渐降低的过程，表明干空气层向下延伸，干空气层向下延伸的导致干球零度层(DBZ)和湿球零度层(WBZ)之间的温度降低，从而进一步降低了湿球零度层(WBZ)的高度，低的湿球零度层高度是大冰雹下降至落地过程中使其不被或减少融化的重要原因。

    总结来看：当天凌晨影响大连的对流发展成超级单体风暴后其内部的强烈上升气流首先导致了云内部特大冰雹的形成，而下降过程中又有明显的中低层干空气和低的湿球零度层(WBZ)高度，大冰雹在下降到地面过程中融化量很少继而导致大连出现同期罕见的极端强冰雹事件。