重慶江北機(jī)場雷暴氣候特征分析

馮政林，李顏宏

民航重慶空管分局，重慶 401120

0 引言

雷暴是大氣中的放電現(xiàn)象，一般伴有閃電、陣雨，有時則伴有大風(fēng)、暴雨、冰雹、積冰、顛簸、低空風(fēng)切變和下?lián)舯┝鞯龋?dāng)飛機(jī)誤入雷暴活動區(qū)內(nèi)，輕者造成飛機(jī)損傷，重者機(jī)毀人亡，雷暴是目前被世界航空界和氣象部門公認(rèn)的嚴(yán)重威脅航空飛行安全的天敵。因此，有必要對雷暴天氣進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，找出特征規(guī)律，為預(yù)報(bào)提供依據(jù)。近年來，許多學(xué)者對雷暴氣候特征進(jìn)行了廣泛研究，取得了大量成果[1-4]，參考其研究方法，結(jié)合本地氣候特點(diǎn)找出江北機(jī)場雷暴氣候特征。

1 資料選取及統(tǒng)計(jì)方法

本文利用江北機(jī)場1991年～2010年氣象臺的逐日觀測資料，篩選出雷暴記錄，一日之內(nèi)發(fā)生一次或數(shù)次均作為一個雷暴日統(tǒng)計(jì)，以民航氣象通用的世界時00點(diǎn)為日界。采用數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法，對重慶江北機(jī)場雷暴年變化、季節(jié)變化、月變化、日變化進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，找出特征規(guī)律。

2 重慶江北機(jī)場雷暴氣候特征

2.1 重慶江北機(jī)場雷暴活動狀況

1991年～2010年重慶江北機(jī)場雷暴總體狀況為：雷暴總?cè)諗?shù)682天，年平均雷暴日數(shù)34.1天，最早出現(xiàn)在1月下旬，最晚出現(xiàn)在11月下旬，12月沒有雷暴記錄，因此，全年有11個月均有雷暴活動，表明雷暴活動較活躍，屬于多雷暴區(qū)。

2.2 重慶江北機(jī)場雷暴的年際變化特征

累年全年雷暴日數(shù)的差異較大，這主要與西風(fēng)帶槽脊、冷空氣、西南低空急流的強(qiáng)弱，以及副熱帶高壓和青藏高壓的影響范圍和強(qiáng)度有關(guān)，特殊的自然環(huán)境對局地性熱雷暴發(fā)生的方位、移動和強(qiáng)度也有關(guān)系。

圖1 1991-2010年重慶江北機(jī)場逐年雷暴日數(shù)變化趨勢圖（折線表示逐年變化，直線表示趨勢）

圖2 1991-2010年重慶江北機(jī)場雷暴日數(shù)季節(jié)變化圖

池洪敏等[5]研究結(jié)果表明：1973年～2008 年重慶地區(qū)平均雷暴日數(shù)為36.87天，據(jù)統(tǒng)計(jì)，重慶江北機(jī)場20年平均雷暴日數(shù)為34.1天，與之相接近，屬于多雷區(qū)，高于平均值的有11年，其中超過40天的有4年，低于平均值的有9年，其中低于30天的有7年。雷暴日數(shù)最多的年份是1994年，達(dá)到45天，雷暴日數(shù)最少年份是2001年，僅有25天，可見雷暴日數(shù)差距較大，最大值年份是最小值年份的1.8倍。

從年際變化趨勢來看（圖1），20年間年平均雷暴日數(shù)呈微弱下降趨勢，這與張敏鋒等[6]學(xué)者研究的我國30年來雷暴日數(shù)總體在波動中呈減少趨勢一致。

2.3 重慶江北機(jī)場雷暴的季節(jié)變化特征

以天文季節(jié)與氣候季節(jié)相結(jié)合來劃分四季，即3月、4月、5月為春季，6月、7月、8月為夏季，9月、10月、11月為秋季，12月、1月、2月為冬季。從圖2可看出，重慶江北機(jī)場四季均有雷暴發(fā)生，夏季最多，平均雷暴日達(dá)到18.1天，約占全年的53%，這是因?yàn)橹貞c地處四川盆地東部，濕度大，又是著名的“火爐”， 夏季氣溫高，容易聚集不穩(wěn)定能量，導(dǎo)致局地?zé)釋α黝l發(fā)；春季次之，平均雷暴日為12天，約占全年的35%，這與春季冷空氣活動頻繁關(guān)系緊密；秋季雷暴較少，平均雷暴日為3.3天，約占全年的10%；冬季最少，平均雷暴日不足1天，僅占全年的2%。

2.4 重慶江北機(jī)場雷暴的月際變化特征

從圖3可以看到，重慶江北機(jī)場的雷暴日數(shù)各月分布較為不均，雷暴發(fā)生在 1月～11 月，12月無雷暴，主要活躍在4月～8月，占雷暴總?cè)諗?shù)的84%，7月達(dá)到最高值，占全年雷暴日數(shù)的21%，之后逐月減少。8 月次之，占全年雷暴日數(shù)的19%。

雷暴日數(shù)月分布呈現(xiàn)雙峰型（圖3），其中7月～8月為最高峰，4月～5月為次高峰，分別占總雷暴日數(shù)的40%、31%。這是因?yàn)?月～8月副熱帶高壓活動頻繁，副高在重慶地區(qū)稍有進(jìn)退波動便易發(fā)生雷暴，而此時正值重慶江北機(jī)場航空暑運(yùn)高峰，航班量大，頻繁的雷暴天氣對航空飛行有重要影響；4月底至5月初已有連續(xù)高溫出現(xiàn)、最高可達(dá)36℃的“小陽春”，對流活動逐漸加強(qiáng)，當(dāng)受西風(fēng)波動和冷空氣沖擊時，雷暴開始出現(xiàn)。

圖3 1991年～2010年重慶江北機(jī)場雷暴日數(shù)月際變化圖

圖4 1991年～2010年重慶江北機(jī)場雷暴日變化特征

2.5 重慶江北機(jī)場雷暴的日變化特征

從圖4可以看到，重慶江北機(jī)場一日24小均有可能出現(xiàn)雷暴，但有明顯的日變化特征，總體呈現(xiàn)單峰型，即只有一個明顯的峰值。雷暴活動午后開始增多，在凌晨1點(diǎn)達(dá)到峰值，然后逐漸減少，在中午前后達(dá)到最低值。如果把一天24小時分為白天和夜間兩個時段，即北京時間8時～-19時為白天、20時～次日7時為夜間，統(tǒng)計(jì)出白天、夜間發(fā)生雷暴的比例分別是28.5%和71.5%；如果把雷暴年均出現(xiàn)4次以上的時段看著是雷暴頻發(fā)階段，那么雷暴活躍時段在夜間23時～次日6時，約占全天的53%，占夜間的80.5%，其中凌晨1點(diǎn)發(fā)生雷暴概率最高，占全天的13.5%，占夜間的18.9%。夜雷暴頻發(fā)與重慶特殊地理?xiàng)l件是分不開的，重慶地處潮濕多云的四川盆地東部，夜間云層和地面之間，進(jìn)行著多次的吸收、輻射、再吸收、再輻射的熱量交換過程，因此云層對地面有保暖作用，也使得夜間云層下部的溫度不至于降得過低；在云層的上部，由于云體本身的輻射散熱作用，使云層上部溫度偏低。這樣，在云層的上部和下部之間便形成了溫差，大氣層結(jié)構(gòu)趨向不穩(wěn)定，偏暖濕的空氣上升形成降雨，而有時則伴有雷暴。

3 重慶江北機(jī)場產(chǎn)生雷暴成因概述

重慶江北機(jī)場的雷暴類型可大致分為兩類：局地?zé)崃π岳妆┖拖到y(tǒng)性雷暴。

3.1 局地?zé)崃π岳妆?/h3>

熱力性雷暴易發(fā)生在夏季，夏季西南低空急流活躍、中低層為熱低壓時易生成局地?zé)崃π岳妆?，出現(xiàn)頻率較高，生消較快，其預(yù)報(bào)難度較大。由于地形原因，這種局地性熱雷暴常常在機(jī)場東南側(cè)、南側(cè)和西側(cè)生成發(fā)展，隨著中低層西南氣流的引導(dǎo)作用逐漸向本場移動。

3.2 系統(tǒng)性雷暴

通過對重慶江北機(jī)場1991年～2010年的天氣形勢統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，產(chǎn)生雷暴的天氣系統(tǒng)主要有4類：高空槽(切變線)、西南渦、冷鋒、西太平洋副熱帶高壓，系統(tǒng)性雷暴的發(fā)生發(fā)展和移動方向比較好預(yù)報(bào)，多在系統(tǒng)前的暖氣團(tuán)中生成發(fā)展，也常常由偏西向偏東方向移動。

3.2.1 高空槽(切變線)

高空槽、切變線是造成江北機(jī)場雷暴最多的天氣系統(tǒng)，一年四季均有發(fā)生。槽線(切變線)前后的氣流分布和它們的冷暖性質(zhì)對是否產(chǎn)生雷暴有重要關(guān)系，如果槽線或切變線兩側(cè)的風(fēng)向夾角越小、同時后部風(fēng)速越大、兩側(cè)冷暖平流越明顯，則有利于形成雷暴。

3.2.2 西南渦

西南渦一般形成于四川盆地西部，700hPa或850hPa上表現(xiàn)為氣旋性環(huán)流的閉合小低壓，其直徑一般在300km～400km。重慶地區(qū)多處于西南渦東部，維持時間長，有時可達(dá)數(shù)十小時，多在西南渦東南部和濕舌相交處發(fā)生雷暴，時間也相對長。

3.2.3 冷鋒

冷鋒雷暴在春秋季節(jié)出現(xiàn)相對多，冷鋒較強(qiáng)時，可直接從西北面翻越秦嶺影響重慶，較弱時從東北面或東面甚至東南面以回流的形式影響重慶。多為第一型冷鋒，往往在有高空槽和切變線相配合，一般出現(xiàn)在冷鋒過境前后2小時～3小時，當(dāng)高空為前傾槽時，雷暴出現(xiàn)在冷鋒過境之前，當(dāng)高空為后傾槽時，雷暴出現(xiàn)在冷鋒過境之后。

3.2.4 西太平洋副熱帶高壓

重慶被稱為“火爐”，罪魁禍?zhǔn)妆闶歉备摺?月～8月，重慶地區(qū)多處于副高西北部的西南氣流控制中，潮濕悶熱，空氣中儲備了大量不穩(wěn)定能量，副高東退時不穩(wěn)定能量釋放形成雷暴，當(dāng)西北部伴有高空槽切變線及冷空氣的擾動和沖擊時，容易形成影響范圍更廣、強(qiáng)度更強(qiáng)的雷暴。

4 結(jié)論

1）重慶江北機(jī)場年平均雷暴日數(shù)為34.1天，屬于多雷區(qū)，各年雷暴日數(shù)差異較大，年雷暴日數(shù)最多年份是最少年份的1.8倍，1991年～2010年雷暴日數(shù)總體呈減少趨勢；2）有明顯的季節(jié)和月份差異，1月～11月均可能出現(xiàn)雷暴，12月無雷暴，主要出現(xiàn)在春夏季的4月～8月，占全年雷暴的84%，其中7月最多，占全年雷暴的21%；3）有明顯的日變化特征，夜間出現(xiàn)雷暴的頻率遠(yuǎn)大于白天，其中中午前后出現(xiàn)頻率最小，凌晨出現(xiàn)頻率最大；4）產(chǎn)生雷暴的天氣系統(tǒng)主要有高空槽（切變線）、西南渦、冷鋒和西太平洋副熱帶高壓。

[1]區(qū)志中，張美平，敖淑珍.近20年白云機(jī)場雷暴氣候的統(tǒng)計(jì)特征[J].廣東氣象，2003(2).

[2]韓韡，趙昌吉，田麗.大連機(jī)場雷暴統(tǒng)計(jì)分析[J].空中交通管理，2007(6).

[3]段煉，陳章.近42年成都地區(qū)雷暴的氣候統(tǒng)計(jì)特征[J].自然災(zāi)害學(xué)報(bào)，2006(4).

[4]徐桂玉，楊修群.我國南方雷暴的氣候特征研究[J].氣象科學(xué)，2001(3).

[5]池洪敏，彭琳毅，郭渠，張莉.重慶雷暴的氣候特征分析[J].西南大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2011，33(1).

[6]張敏鋒，馮霞.我國雷暴天氣的氣候特征[J].熱帶氣象學(xué)報(bào)，1998，14(2)：156-162.