文|史说百家
编辑|史说百家
【前言】冰雹造成的全球成本增加，用于诊断冰雹的遥感技术的改进，以及全球变暖对冰雹事件严重程度增加的影响。
在这种全球背景下，但在局部范围内，2022月1日下午将留在LaBisbaldel'Empordà（图2中标记为“S1”和“S10”的绿色别针）和周围村庄的居民几十年的记忆中，这个小镇遭受了过去几年在伊比利亚半岛发生的最具破坏性的冰雹袭击。
图1.2022月遭受冰雹袭击地区，绿色图钉表示现场工作三个点位置，橙色点表示通过电子表格提供的信息的位置，
直径11厘米的大冰雹落在一个拥有1000名居民的城市中，对人口（60名小女孩死亡，5多人受伤）和基础设施（大多数汽车和屋顶受到影响，经济损失超过6万欧元）造成了很大破坏。
这一事件对世界各地的气象界产生了哪些影响？为何没有提前预防呢？
研究区域雷达场与地面登记册的结合可以确认落在研究区域的冰雹数量的高度空间变异性，其方式与世界其他国家类似。
通过这种方式，野外工作成为了解冰雹性质的重要工具，可以更深入地改进诊断和预测工具，近年来，天气雷达在加泰罗尼亚的一个操作用途是通过VIL产品划定冰雹的影响区域。
图1显示了研究区域，即加泰罗尼亚东北部（位于伊比利亚半岛的东北）。
该地区被称为Empordà，在图的右上方面板中用白色矩形标记，考虑的总范围为12，416公里（包括部分海域和一些邻近的县），2022月的冰雹袭击了橙色实线区域内的大部分地区。
图2.拉比斯巴尔德恩波达（用红线标记）和科尔萨（用蓝线分隔）的放大图像。
图3显示了使用雷达数据生成的冰雹带，由紫色线分隔，黄线标记了用于生成高程（地形）的垂直作用所考虑的样带，如图的底部面板所示。
可以区分两种不同的地形：在轨迹的前25公里，包括雷暴的开始，陡峭地形的高度在海拔1360至250m之间;而且，从25公里到85公里（雷暴到达海岸线的地方），土地大部分是平面的，海拔在250到0ma.s.l.之间，有渐进和柔和的向下坡度。
图3.（上图）由紫色实线划定的冰雹轨迹。黄线表示高程垂直剖面图的截面。（下）高程的垂直剖面图。
事件描述：雷达数据与电子表格的比较电子表格包含28个有效答案，提供有关事件的宝贵信息，其中6份报告与LaBisbaldel'Empordà相对应，可以非常详细地描述该市的活动（报告几乎涵盖了所有地区）。
此信息与VIL复合产品进行了比较，其余的报告更加分散，也有助于验证雷达产品在远离震中地区的性能，这些地区也显示出一些损坏。
第一个问题是冰雹是什么时候发生的？并非所有寄存器都对应于指示的坐标，如LaBisbald'Empordà标记为事件的震中，可以定义为原点，作为市中心的坐标：41.959012∘N，3.037783∘E。
最高点和最低纬度分别为北纬17公里和南纬5公里，极端经度记录为西5公里和东经10公里。所有观察结果都集成到盒子中（如图4所示）。
图4.（左）事件的最大每日VIL字段（以毫米为单位）（下）带有寄存器的区域的放大图像
图5显示了根据调查的不同答案，冰雹发生时间的饼图，左边的面板显示了所有收集的病例的结果，而右边的面板则专门关注震中的登记册。
根据雷达图像，雷暴在4.17至00.18UTC（当地时间00：19至00：20）之间袭击了图00右侧面板所示的区域，并在17：30至17.40UTC（19.30至19.40LT）之间袭击了LaBisbal。
此外，在这种情况下，观察员被要求在没有任何帮助的情况下提供答案，而相反，他们可以对其余问题在不同的可能答案之间进行选择。
图5.（左）包含所有寄存器的时间（本地时间，相对于UTC+2小时）的饼图，（右）与左图相同
【活动持续时间】调查中第二个感兴趣的项目是冰雹的持续时间（图6），根据电视记者在事件发生当天收集的许多证词，冰雹在拉比斯巴尔上空沉淀了很长时间（一些证词说，“冰雹似乎从未停止过下降，而且随着事件的发展，冰雹的大小也在增加”）。
因此，可能的选项是“少于2分钟”，“2至5分钟”，“5至10分钟”和“超过10分钟”。
图6.（左）包含所有寄存器事件持续时间的饼图。（右）相同，但仅适用于LaBisbald'Empordà观察。
事件持续时间结果显示了有趣的信息，首先，持续时间缩短（少于2分钟）的情况发生在远离震中的地方，大多数持续时间短（2至5分钟）的观测也是如此。
只有震中地区的一份证词提供了七个短期答案中的一个，然后，短期类别的病例百分比从23.3%（所有登记册）上升到仅5%（LaBisbal）。
相反，持续时间长（5至10分钟之间）类别的答案百分比从整个区域的53.3%增加到震中的70%。持续时间很长的类别也发生了类似的行为：所有案件都由LaBisbal证词提供，从13.3%变为20%。
先前的值与雷达场一致，表明雷暴核心在成熟阶段穿过拉比斯巴尔。相反，风暴的中心部分袭击了其他种群，或者在不太活跃的阶段袭击了。
【结石的最大尺寸和均匀性】我们将两个问题（石头的最大尺寸是多少？和“石头的大小相似吗？”）合并到同一个项目中：冰雹的行为是什么？
除了在实地考察期间要求提供一些证词外，我们意识到其他要点也很重要，其中之一是事件如何演变，在所有报告中，描述都是一样的。
这一集开始时，大冰雹落下的时间（几秒钟）和空间（约十米），频率不到一秒，在事件的中间非常接近石头，此外，冰雹大部分是干燥的（没有液体降雨），除了最后。
转到最大大小，图7 总结了所有区域之间的差异，重点是震中，在第二种情况下，只有超过4厘米的答案，但65%的证词表明较大的冰雹直径超过8厘米。
相反，总面积中20%的病例最大尺寸低于4厘米（包括拉比斯巴尔值），因此，我们可以肯定，在事件震中发生大冰雹时存在同质性，但随着风暴远离拉比斯巴尔，这种同质性消失了。
令人惊讶的是，在震中的情况下，两位观察员都报告了超过8厘米的大小（即，他们确认事件期间冰雹是这个大小）。
而在另外两种情况下，报告的最大冰雹大小小于1厘米，在2至4厘米之间。无论如何，大多数证词证实了石头大小的异质性，与以前的分析一致。
图7.（左）包含所有测量的宝石最大尺寸的饼图。 （右）相同，但仅适用于LaBisbald'Empordà观察。
【最大尺寸地图】进行的研究之后试图结合雷达信息和地面调查响应来估计石头最大尺寸的场，组合技术包括地理统计方法，其中雷达场提供新地图的形状，而报告提供定量信息，与以前的研究一样，通用共克里金法是选定的插值技术。
在前面的分析中，最适合的雷达场是VIL，然而，如图4所示，产品在地面观测方面缺乏连贯性。震中的数值（冰雹直径大于8厘米）低于40毫米，而在冰雹大小值较低的其他地区，VIL超过55毫米（图8）。
这些异常的原因如下，首先，大多数雷达与感兴趣区域的距离（除PDA-Puigd'Arques-雷达外超过100公里），使它们的贡献很差。
其次，雷暴准垂直于PDA雷达移动，当云层离雷达太近（小于20公里）时，影响更高的高度。前两个原因与相同的产品配置有关，这与每个点的反射率垂直分布高度相关，第三个也是最后一个原因是大冰雹引起的雷达信号衰减。
图8.不同像素的箱线图，接地寄存器按大小分组，用于VIL（上图）和最大反射率（下图）每日场。
为了尽量减少以前的限制，选择最大反射率场作为雷达预测场。
在这种情况下，日最大反射率图（图9）和箱线图（图8的底图）与地面寄存器更加一致，这种一致性出现在事件的震中，其中反射率的值与地面观测值比VIL更一致。
并且随着箱线图类别的演变-较大的报告冰雹（8厘米）与其他类别（2-4厘米或4-8厘米）相比至少呈现相似的值。
图10 显示了应用通用共克里金法的结果，顶部面板分别使用VIL和最大反射率作为预测因子显示事件震中的结果。
图9.与图4相同，只是使用最大反射率。
第一个雷达产品无法再现冰雹的性质，将大冰雹（A5）的面积减少到事件震中（LaBisbal）。相反，根据地面观测，使用最大反射率估计的具有8厘米以上大冰雹的区域似乎过大。
总撞击区域（图c和d）也会出现类似的行为，VIL产品被低估，最大反射率被高估，然而，这两个领域都有助于了解冰雹带的性质，并有助于识别不同景观的影响区域。
图10.从通用共克里格法获得的最大冰雹大小场：（a）使用VIL作为震中;（b）对震中使用最大反射率;（c）作为（a）但针对整个区域;（d）作为（b）但针对整个区域。
A0表示“无冰雹”，A1表示“冰雹≤1厘米”，A2表示“冰雹1-2厘米”，A3表示“冰雹2-4厘米”，A4表示“冰雹4-8厘米”，A5表示“冰雹≥8厘米”。
图11显示了在调查和雷达之间的时间滞后方面观察到的不同行为的三个示例：（顶部）调查中的观测值（青色矩形）早于实时发生的情况（基于雷达信息）;（中）调查登记册和雷达场同时进行的实例;（下图）观测者相对于雷达数据的时间延迟。
这些差异主要是由于事件和调查之间的时间，VIL百分位数（蓝色25、黄色50、橙色75、红色90和紫色最大值）是根据观察点在半径2.5km内提供的坐标周围的所有像素估计的。
右列显示每个个案的调查观测值的位置（每个地图中心的青色点），顶部和底部面板对应于太空中的近距离观测，但一个提供了提前时间（30分钟），而另一个提供了延迟时间（也是30分钟）。
图11.VIL和电子调查之间的不同行为。
左列：百分位数25、50、75、90的VIL演变，以及该位置（右列地图上的青色点）上的最大值。青色矩形表示冰雹时间（由调查提供）。
大小和持续时间显示在X轴标签“时间（UTC）”下方。右列：显示每个观测值周围环境中最大每日VIL字段的地图。
（上）调查表明，事件发生在实时之前。（中）一个同时性的案例。（下）观察延迟的情况。
结论将电子调查提供的观测数据和一些雷达场相结合，可以更好地了解巨型冰雹事件演变的不同要素，地面观测结果更好地估计了规模;天气雷达有助于更好地了解演变。
然而，由于天气雷达在这种类型的巨型冰雹尺寸中的局限性，不可能通过合并这两个数据来生成最大冰雹大小场。
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参考文献：
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