2018年7月16日至17日首都機(jī)場(chǎng)對(duì)流天氣過(guò)程分析

馮瑞艮 杜旭 李自鑫

摘 ?要：該文利用首都機(jī)場(chǎng)報(bào)文、雷達(dá)和衛(wèi)星云圖資料、北京探空資料、ERA-interim再分析資料（0.5°×0.5°，逐6h）等，對(duì)2018年7月16～17日首都機(jī)場(chǎng)對(duì)流天氣過(guò)程進(jìn)行主客觀診斷分析。結(jié)果表明：此次對(duì)流過(guò)程可分兩個(gè)階段，其中第一階段為副高邊緣對(duì)流，水汽和不穩(wěn)定能量充足，急流輻合及高層輻散抽吸作用為對(duì)流提供了良好的熱力和動(dòng)力條件;第二階段為高空槽配合低渦切變線引發(fā)的對(duì)流，低空急流的加強(qiáng)和中層冷平流入侵提供了動(dòng)力和熱力條件，而高層輻散場(chǎng)的填塞，則是對(duì)流過(guò)程減弱趨向結(jié)束的原因。

關(guān)鍵詞：西南急流 ?暖濕切變 ?輻散抽吸 ?熱力作用 ?冷平流 ?垂直風(fēng)切變

中圖分類號(hào)：V321.2 ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2019）11（a）-0212-03

Doswell等提出的基于構(gòu)成要素的預(yù)報(bào)方法“配料法”已逐漸成為強(qiáng)對(duì)流天氣分析和預(yù)報(bào)的重要方法之一[1]。該文以“配料法”為基礎(chǔ)，利用高空和地面觀測(cè)資料（或有效的數(shù)值模式輸出場(chǎng)）診斷中尺度對(duì)流系統(tǒng)發(fā)生、發(fā)展的4個(gè)條件（水汽、不穩(wěn)定、抬升和垂直風(fēng)切變），識(shí)別對(duì)流天氣發(fā)生、發(fā)展的天氣型，對(duì)首都機(jī)場(chǎng)16日02時(shí)至17日12時(shí)（北京時(shí)，下同）的對(duì)流天氣過(guò)程進(jìn)行主客觀診斷分析，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，提高夏季對(duì)流的預(yù)報(bào)水平。

1 ?天氣過(guò)程概述

2018年7月16～17日首都機(jī)場(chǎng)對(duì)流天氣過(guò)程的主要特點(diǎn)：持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，累計(jì)降水量大，不同階段對(duì)流特性差異大。整個(gè)對(duì)流過(guò)程可分為兩個(gè)階段：第一階段為16日凌晨至傍晚和16日半夜至17日中午。該階段有典型的暖區(qū)對(duì)流降雨特征，期間首都機(jī)場(chǎng)共出現(xiàn)4次陣性雷暴，分別是：16日02：50～05：00、06：52～08：30、15：50～17：30和19：04～20：30;第二階段則主要為大陸性對(duì)流特征，首都機(jī)場(chǎng)以短時(shí)強(qiáng)降水為主，期間于16日23：48至17日01：47、17日04：46～09：30和10：45-11：30出現(xiàn)弱雷暴。

2 ?過(guò)程分析

2.1 天氣圖分析

由16日08時(shí)和17日08時(shí)形勢(shì)場(chǎng)（圖略）分析：第一階段北京地區(qū)位于副高西北側(cè)邊緣，是典型的副高邊緣的暖區(qū)對(duì)流，500hPa低渦東移、副高東退北抬，700hPa和850hPa存在強(qiáng)盛的西南急流是該階段對(duì)流的主要環(huán)流形勢(shì)特征，而200hPa北京地區(qū)處于急流南側(cè)的輻散區(qū)。中低空急流提供了充沛的水汽和熱力條件，急流輻合及高層輻散抽吸作用為對(duì)流提供了良好的動(dòng)力條件，這一階段的累積降水量很大。

第二階段為高空槽和低層切變線結(jié)合的大陸性對(duì)流，500hPa高空槽過(guò)境，700hPa低渦快速東移北抬和850hPa切變輻合是此階段對(duì)流的主要環(huán)流形勢(shì)特征，而200hPa北京地區(qū)輻散場(chǎng)逐漸填塞。低層切變和低渦東移是對(duì)流觸發(fā)的主要?jiǎng)恿l件，中層的冷平流提供了對(duì)流維持所需的熱力差異條件，而高層輻散場(chǎng)的填塞，則是對(duì)流減弱趨向結(jié)束的原因。

2.2 探空曲線分析

由15日20時(shí)T-logP圖（圖略）看，對(duì)流發(fā)生前北京站CAPE值到達(dá)1108.2J/kg，K指數(shù)為37℃，說(shuō)明北京地區(qū)具有較大的熱力不穩(wěn)定能量。從風(fēng)的垂直變化來(lái)看，850～700hPa為西南風(fēng)，且風(fēng)速為12～16m/s，地面1～2m/s的偏南風(fēng)，近地面3000m以下風(fēng)速存在明顯的垂直切變。到了17日08時(shí)，北京站CAPE值只有366J/kg，地面溫度也降至25℃，表明北京地區(qū)的不穩(wěn)定能量明顯減弱。而從風(fēng)的垂直變化來(lái)看，850～500hPa西南風(fēng)加大至22～26m/s，地面轉(zhuǎn)為弱的偏東風(fēng)，近地面6000m以下風(fēng)速和風(fēng)向的垂直切變明顯增強(qiáng)?？傮w來(lái)說(shuō)，第一階段的熱力不穩(wěn)定能量較大，而第二階段垂直風(fēng)切變明顯增強(qiáng)。

2.3 物理量分析

2.3.1 熱力條件和不穩(wěn)定層結(jié)分析

從假相當(dāng)位溫圖（見(jiàn)圖1a）來(lái)看，16日02時(shí)至17日08時(shí)首都機(jī)場(chǎng)附近850hPa的假相當(dāng)位溫16日08時(shí)（空心圓線）最大（368K），17日08時(shí)（交叉線）最?。?51K），均達(dá)340K以上（定義夏季風(fēng)前沿的假相當(dāng)位溫為340K），這表明北京地區(qū)位于非常暖濕的夏季風(fēng)氣團(tuán)內(nèi)，但第二階段對(duì)流過(guò)程的熱力不穩(wěn)定能量較第一階段明顯減弱。

從相對(duì)濕度圖1b所示，16日02～08時(shí)（十字線和空心圓），溫度隨高度遞減率基本不變，而相對(duì)濕度存在低層明顯增濕（850hPa以下相對(duì)濕度接近100%，且濕層厚度加深至700hPa），中層明顯變干的現(xiàn)象。對(duì)比圖1a和圖1b，假相當(dāng)位溫與相對(duì)濕度隨高度的變化有著相似的趨勢(shì)，表明低層明顯增濕，中層明顯變干造成了位勢(shì)不穩(wěn)定層結(jié);而從溫度廓線（圖1c）看，14時(shí)（實(shí)心圓線）近地面溫度明顯升高，地面溫度達(dá)31℃，對(duì)流層頂溫度有所降低，表明對(duì)流層上下層出現(xiàn)明顯的溫差是觸發(fā)位勢(shì)不穩(wěn)定層結(jié)的原因;17日02～08時(shí)（實(shí)心方形線和交叉線），整層溫度出現(xiàn)明顯降低，且中層（500hPa附近）降溫最為明顯，表明中層冷平流的入侵是觸發(fā)位勢(shì)不穩(wěn)定層結(jié)的原因。

2.3.2 水汽條件分析

對(duì)流天氣的發(fā)生和持續(xù)需要源源不斷的水汽來(lái)源，下面通過(guò)16日08時(shí)和17日08時(shí)首都機(jī)場(chǎng)附近925hPa的水汽通量和水汽通量散度圖分析此次對(duì)流過(guò)程的水汽輸送和水汽輻合條件。如圖2所示，16日08時(shí)，由于西南急流的增強(qiáng)，首都機(jī)場(chǎng)附近形成了強(qiáng)烈的水汽輸送和水汽通量輻合區(qū)，造成該區(qū)域的對(duì)流天氣，16日整天首都機(jī)場(chǎng)附近一直維持水汽通量輻合，直至17日08時(shí)北京地區(qū)水汽輸送和水汽通量輻合才明顯減弱。

3 ?結(jié)語(yǔ)

（1）此次對(duì)流天氣過(guò)程可分兩個(gè)階段：第一階段（16日凌晨至傍晚）為副高邊緣暖區(qū)對(duì)流;第二階段（16日半夜至17日中午）為高空槽配合低渦切變線引發(fā)的對(duì)流。

（2）第一階段對(duì)流天氣過(guò)程主要環(huán)流形勢(shì)特征是副高東退北抬，700hPa和850hPa均有急流存在，急流輻合及高層輻散抽吸作用為對(duì)流提供了良好的熱力和動(dòng)力條件。此階段首都機(jī)場(chǎng)位于副高邊緣和非常暖濕的夏季風(fēng)氣團(tuán)內(nèi)，有大量的不穩(wěn)定能量。

（3）第二階段的對(duì)流天氣過(guò)程主要環(huán)流形勢(shì)特征是500hPa高空槽過(guò)境，700hPa低渦東移和850hPa暖式切變輻合影響。此階段首都機(jī)場(chǎng)的熱力不穩(wěn)定條件明顯減弱，但低層動(dòng)力條件好，中層的冷平流提供了對(duì)流熱力差異條件，急流的加強(qiáng)和垂直風(fēng)切變的加強(qiáng)給對(duì)流的發(fā)生提供了有利觸發(fā)條件，而高層輻散場(chǎng)的填塞，則是對(duì)流減弱趨向結(jié)束的原因。

參考文獻(xiàn)

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[3] 孫嵩燾.2013—2015年首都機(jī)場(chǎng)多段雷雨天氣的分析研究[J].科技視界，2017（3）：248-249，261.