首都機(jī)場(chǎng)一次初夏強(qiáng)降水天氣過程分析

周博坤　馬天宇

摘 要：文章利用1°*1°每6小時(shí)一次NCEP再分析資料和多普勒天氣雷達(dá)資料對(duì)2013年初夏首都機(jī)場(chǎng)一場(chǎng)雷雨過程進(jìn)行分析，意在探究造成此次雷雨天氣的主要原因。分析結(jié)果表明：對(duì)流天氣過程易發(fā)生在槽前暖區(qū)內(nèi)，前期來自海上的偏東氣流為雷暴發(fā)生提供了充沛的水汽和能量。高層槽攜帶冷空氣東移南下，沖擊不穩(wěn)定層結(jié)使對(duì)流發(fā)展，為大范圍雷暴發(fā)生提供動(dòng)力抬升條件。強(qiáng)降水過后地面氣溫明顯降低，雖然整層仍處南風(fēng)當(dāng)中，但無新的冷空氣補(bǔ)充，抬升條件減弱，不穩(wěn)定能量減小。由此判斷后續(xù)以陣雨降水可能性更大，雷雨幾率減小。

關(guān)鍵詞：強(qiáng)對(duì)流天氣；雷達(dá)回波；雷暴

引言

雷暴和積雨云是發(fā)展強(qiáng)烈的不穩(wěn)定的天氣現(xiàn)象，云中及其附近有強(qiáng)烈的上升、下降氣流，飛機(jī)穿過它會(huì)遇到強(qiáng)烈的顛簸，使飛行員難以操縱。因此民航規(guī)定：禁止飛入積雨云和濃積云，禁止在小于規(guī)定的側(cè)向和垂直距離繞飛積雨云、濃積云。雷暴區(qū)飛行事故率比較高，雷雨天氣伴隨的強(qiáng)降水和CB風(fēng)造成的低空風(fēng)切變也對(duì)飛行有重大影響。1994年7月20日，云南航空公司B737飛機(jī)，在昆明機(jī)場(chǎng)著陸過程中遇到雷雨天氣，飛機(jī)沖出跑道。1997年5月4日，南方航空公司B737飛機(jī)在深圳機(jī)場(chǎng)著陸過程中遇到大雨，飛機(jī)沖出跑道失事。1999年8月22日，臺(tái)灣中華航空公司一架MD-11飛機(jī)，在香港赤臘角機(jī)場(chǎng)著陸階段遭遇強(qiáng)側(cè)風(fēng)失事。機(jī)上300名旅客和15名機(jī)組人員，其中3名旅客遇難身亡，212名旅客受傷。因此對(duì)雷雨天氣過程及其所伴隨的強(qiáng)天氣進(jìn)行分析研究，探尋其發(fā)展規(guī)律，對(duì)正確組織實(shí)施飛行活動(dòng)，保障飛行安全、高效完成飛行任務(wù)是十分有價(jià)值的。

2013年6月7日8時(shí)左右北京首都國(guó)際機(jī)場(chǎng)出現(xiàn)一次較強(qiáng)雷雨天氣，雷雨區(qū)呈全包圍形式環(huán)繞機(jī)場(chǎng)四周航路，首都機(jī)場(chǎng)早高峰進(jìn)出港航班受到嚴(yán)重影響。由于航路上雷雨持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，后續(xù)航班受到嚴(yán)重流量控制。受此影響多家航空公司取消北京相關(guān)班次。進(jìn)出港航班受到不同程度延誤。6月6日23：50UTC首都機(jī)場(chǎng)啟動(dòng)航班備降保障程序，7日07：48UTC持續(xù)8個(gè)小時(shí)的航班備降保障程序結(jié)束。

當(dāng)日早8時(shí)管區(qū)西部15公里外有大片雷雨回波，回波逐漸東移北抬移向本場(chǎng)，頂高5-7公里。本場(chǎng)上午出現(xiàn)雷雨天氣，短時(shí)雨強(qiáng)較大，而后轉(zhuǎn)陣雨，本次天氣過程的主要降水落區(qū)位于北京區(qū)域及河北中南部區(qū)域，管區(qū)西南部航路受雷雨影響時(shí)間較長(zhǎng)。本場(chǎng)觀測(cè)實(shí)況：降水時(shí)段0050UTC-0516 UTC，1740 UTC-1920 UTC，2354 UTC-次日0011 UTC。雷暴時(shí)段0059 UTC-0211 UTC。白天降水量11.8mm，夜間2.6mm。累計(jì)降水量14.4mm。

1 天氣過程分析

1.1 環(huán)流場(chǎng)分析

500hPa高度場(chǎng)高緯度地區(qū)上游冷空氣前期主要在E110°以西的橫槽中堆積；槽前的我國(guó)中緯度地區(qū)西北下沉氣流減弱；槽前弱冷空氣由亞洲高緯度地區(qū)東部向南擴(kuò)散至我國(guó)中緯度地區(qū)，與加強(qiáng)的西南暖平流交匯。7日12UTC，亞洲高緯度地區(qū)的大橫槽在東經(jīng)95°附近斷裂。次日下游槽中的冷空氣南下至我國(guó)中緯度地區(qū)，與青藏高原東側(cè)區(qū)南退的西南暖平流交匯；再次影響我國(guó)中部地區(qū)。

1.2 天氣形勢(shì)分析

6日夜間于中蒙邊境有低壓東移發(fā)展。華北區(qū)域及本場(chǎng)位于低壓前部，東部的渤海高壓位置和強(qiáng)度相對(duì)穩(wěn)定，從地面氣壓場(chǎng)（圖1）可以看出7日白天有所加強(qiáng)，對(duì)低壓東移起阻擋作用。低壓東移緩慢，7日午后到傍晚低壓加深發(fā)展。而本場(chǎng)及華北區(qū)域東部一直處在低前暖區(qū)的弱形勢(shì)場(chǎng)當(dāng)中，本場(chǎng)地面持續(xù)偏東風(fēng)。對(duì)照降水落區(qū)實(shí)況可以看出此次過程為明顯的低前暖區(qū)降水，降水落區(qū)主要位于華北區(qū)域的中部和南部，雨量多為中到大雨量級(jí)，降水中心位于河北西南部，局地達(dá)暴雨量級(jí)。

低層850hPa（圖2）鋒區(qū)一直位于中蒙邊境，向東推進(jìn)緩慢。自6日開始本場(chǎng)維持槽前西南風(fēng)，華北區(qū)域南部為偏南氣流控制，且持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)。而管區(qū)西南部則為偏東氣流控制，有來自海上更為直接的水汽輸送。華北中東部處在暖區(qū)當(dāng)中，暖平流持續(xù)而旺盛。在低層形勢(shì)場(chǎng)變化不大的前提下，華北中南部的大范圍雷暴發(fā)生在7日白天，首都機(jī)場(chǎng)雷雨及強(qiáng)降水時(shí)段集中在7日上午。這與中高層系統(tǒng)發(fā)展有更直接緊密的關(guān)系。

從700hPa風(fēng)場(chǎng)（圖3）來看從6月夜間開始在北京及以東部區(qū)域有西南急流建立，水汽通道暢通。7日入夜后西南風(fēng)速逐漸減小。中低層維持長(zhǎng)時(shí)間偏南風(fēng)為水汽和能量的積聚有較大貢獻(xiàn)。從系統(tǒng)配置來看，700hPa前期自河套北部有槽東移，在7日00UTC槽加深發(fā)展成渦旋，其中心位于N38°河北與山西交界處，同時(shí)配合有濕度大值區(qū)。該時(shí)次正是華北管區(qū)西部開始有大片雷暴發(fā)展并東移影響本場(chǎng)的時(shí)期。而后系統(tǒng)減弱，華北區(qū)域700hPa仍維持較弱的偏南風(fēng)場(chǎng)。高層500hPa系統(tǒng)與700hPa過境時(shí)間比較一致。系統(tǒng)較為垂直，略有前傾。7日夜間整層仍維持偏南氣流控制，雖然不穩(wěn)定能量在白天得到釋放，但夜間本場(chǎng)及區(qū)域內(nèi)仍出現(xiàn)陣雨天氣。

2 強(qiáng)降水發(fā)生條件分析

雷暴天氣是由水汽條件、不穩(wěn)定層結(jié)條件和抬升力條件三方面綜合作用產(chǎn)生的。本次降水過程水汽充沛，濕層較厚。水汽主要來自于中低層槽前西南氣流和日本海高壓南部的偏東氣流，它們共同為降水區(qū)輸送源源不斷的水汽，為本次強(qiáng)降水的產(chǎn)生創(chuàng)造了有利條件。夏半年在高空槽線附近，如有強(qiáng)烈的輻合上升和充足水汽，易有雷暴生成。從沿E116°的垂直速度剖面圖來看，7日00UTC N40°附近整層都處在上升運(yùn)動(dòng)大值區(qū)當(dāng)中，本場(chǎng)處于上升運(yùn)動(dòng)中心。與強(qiáng)降水發(fā)生的時(shí)間位置對(duì)應(yīng)較為一致。而到了12UTC，N40°附近整層垂直運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)弱，只有850hPa以下尚有弱的上升運(yùn)動(dòng)，說明該時(shí)已不具備發(fā)生強(qiáng)降水的條件。（圖4）

K指數(shù)能夠反映大氣的層結(jié)穩(wěn)定情況， K指數(shù)越大，層結(jié)越不穩(wěn)定。由圖5本場(chǎng)K指數(shù)時(shí)序圖可看出，自6日夜間開始，本場(chǎng)K指數(shù)就在35以上，層結(jié)相當(dāng)不穩(wěn)定，反映了不穩(wěn)定能量積累的維持。直到06UTC以后K指數(shù)才呈現(xiàn)下降趨勢(shì)。對(duì)應(yīng)實(shí)況在K指數(shù)所指示的不穩(wěn)定區(qū)域中，本場(chǎng)及南部管區(qū)在該時(shí)段出現(xiàn)成片雷暴天氣。6日夜間至7日白天北京一直處在SWEAT指數(shù)大值區(qū)，7日00UTC SWEAT指數(shù)高達(dá)350，此時(shí)正是實(shí)況中本場(chǎng)發(fā)生雷暴天氣的時(shí)段。00UTC以后曲線呈現(xiàn)持續(xù)下降趨勢(shì)，本場(chǎng)后為陣雨天氣。

3 雷達(dá)回波分析

6月7日00UTC大片雷雨回波在距本場(chǎng)以西40公里處向東北方向移動(dòng)發(fā)展，回波主體完整，前緣回波較強(qiáng)，強(qiáng)度在30-45dBZ。且在回波主體前緣開始有激發(fā)的孤立雷雨回波生成。本場(chǎng)降水開始于0050UTC，雷雨出現(xiàn)在0059UTC。此后一小時(shí)內(nèi)本場(chǎng)和五邊被雷雨完全覆蓋，處在回波強(qiáng)度中心。0211UTC雷雨移出本場(chǎng)，并在東移北抬過程中迅速減弱消散。本場(chǎng)雷雨基本于此時(shí)結(jié)束。但在本場(chǎng)西南方向120公里處不斷有新的雷雨回波生成，并向本場(chǎng)方向移動(dòng)中又不斷減弱。說明此時(shí)的輻合中心位于西南區(qū)域，而本場(chǎng)受冷空氣滲透影響輻合條件變差。后于航路上在本場(chǎng)正南方向60公里處和110公里處有兩塊局地生成的雷雨回波生成后穩(wěn)定維持，對(duì)京廣京滬航路影響嚴(yán)重。本次雷雨過程雖然雷雨時(shí)間不長(zhǎng)，但在南向航路上的雷雨影響時(shí)間較長(zhǎng)，對(duì)運(yùn)行依然造成重大影響。（圖6）

4 結(jié)束語

（1）對(duì)流天氣過程易發(fā)生在槽前暖區(qū)內(nèi)，前期來自海上的偏東氣流為雷暴發(fā)生提供了充沛的水汽和能量。（2）高層槽攜帶冷空氣東移南下，沖擊不穩(wěn)定層結(jié)使對(duì)流發(fā)展，為大范圍雷暴發(fā)生提供動(dòng)力抬升條件。（3）強(qiáng)降水過后地面氣溫明顯降低，雖然整層仍處南風(fēng)當(dāng)中，但無新的冷空氣補(bǔ)充，抬升條件減弱，不穩(wěn)定能量減小。由此判斷后續(xù)以陣雨降水可能性更大，雷雨幾率減小。（4）暖區(qū)降水形勢(shì)場(chǎng)變化不大，且與近地層溫濕條件、地形等因素緊密相關(guān)，不易精確判斷雷雨發(fā)生時(shí)段和強(qiáng)降水落區(qū)，特別是有幾段降水時(shí)對(duì)降水性質(zhì)的判斷有一定難度。

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作者簡(jiǎn)介：周博坤（1986-），女，北京人，工作單位：民航華北空管局氣象中心，職務(wù)：助理工程師，研究方向：航空氣象。