長沙黃花機(jī)場兩次對流風(fēng)暴的對比分析

王珍珍，葉　峰（長沙市氣象局，410000）

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長沙黃花機(jī)場兩次對流風(fēng)暴的對比分析

王珍珍，葉峰（長沙市氣象局，410000）

利用機(jī)場自動觀測系統(tǒng)和新一代多普勒天氣雷達(dá)等資料，對2012年9月1日和2013年7月1日發(fā)生在長沙黃花國際機(jī)場的兩次對流性風(fēng)暴天氣過程進(jìn)行對比分析，結(jié)果表明：2012年9月1日的對流風(fēng)暴屬于普通單體風(fēng)暴，2013年7月1日的對流風(fēng)暴屬于多單體風(fēng)暴。兩次對流性風(fēng)暴的共同特征有在較短時間內(nèi)均產(chǎn)生＞20m/s的地面大風(fēng)（＞17m/s），并出現(xiàn)了風(fēng)速急增、風(fēng)向突變、氣溫驟降、氣壓涌升等氣象要素的劇烈變化，兩次對流性風(fēng)暴都是副高外圍的東風(fēng)波擾動觸發(fā)形成的。

天氣雷達(dá)；自動觀測；風(fēng)暴；大風(fēng)

引言

傳統(tǒng)上將不太強(qiáng)的濕對流系統(tǒng)稱為雷暴，而將比較強(qiáng)的濕對流系統(tǒng)稱為對流風(fēng)暴［1］，但“雷暴”和“對流風(fēng)暴”之間并無本質(zhì)區(qū)別，只是強(qiáng)度上的差別。對流風(fēng)暴可以分為四類：普通單體風(fēng)暴、多單體風(fēng)暴、線風(fēng)暴或颮線、超級單體風(fēng)暴［2］。本文的兩個例子則分別屬于普通單體風(fēng)暴 （2012年9月1日）和多單體風(fēng)暴（2013年7月1日）。

對于傳統(tǒng)對流性風(fēng)暴的研究，有諸多論述［3～5］，但對于時空尺度都非常小的單體風(fēng)暴還研究不多，尤其是對于小于一般的數(shù)值模式的最小網(wǎng)格的單體風(fēng)暴研究就更少了，本文的目的是利用現(xiàn)有探測手段和觀測資料分析對飛行安全構(gòu)成威脅的尺度較小的微天氣過程。

1　兩次風(fēng)暴過程在黃花機(jī)場自觀系統(tǒng)上氣象要素的演變及天氣背景

1.12012年9月1日對流性風(fēng)暴的氣象要素演變

圖1（a）記錄了2012年9月1日發(fā)生在黃花機(jī)場的一次普通單體風(fēng)暴11：00～11：15UTC（世界協(xié)調(diào)時，下同）R18跑道15min內(nèi)風(fēng)場的演變。R18的風(fēng)速11：04前為3m/s左右，之后上下波動后，快速上升到11：06的最大值20.5m/s，11：07后驟降到5.2m/s，短暫上升后再快速下降到3m/s左右；在這期間，而與R18相距2.47km的R36風(fēng)速最大值為10.1m/s，跑道兩頭最大風(fēng)速相差約10m/s。同時風(fēng)向的變化為，R18在11：00前為東風(fēng)，之后逐漸轉(zhuǎn)東南、南、西南、西北、北風(fēng)的順時針旋轉(zhuǎn)；而R36則由11：00前的東風(fēng)逆時針旋轉(zhuǎn)到11：08的北風(fēng)。這個風(fēng)暴的尺度之小可見一斑。

圖1（b）記錄了R18的修正海壓和氣溫的演變，可以發(fā)現(xiàn)氣壓上升不是特別明顯；但氣溫的下降較明顯，11：05～11：10間下降了5℃。

1.2多單體風(fēng)暴氣象要素的演變

圖1（c）記錄了2013年7月1日發(fā)生在黃花機(jī)場多單體風(fēng)暴12：00～13：00期間R18跑道風(fēng)場的演變，R18的風(fēng)速從12：06的3m/s以下，突然增大到12：09的12.9m/s，短暫下降后又快速上升到12：14的17.9m/s，且只維持了0.5min左右，之后上下波動，最后緩慢回歸到4m/s左右。

R36風(fēng)速（圖略）于分達(dá)到最大值為18.8m/s，比R18達(dá)到最大風(fēng)速時間早三分鐘，跑道兩頭最大風(fēng)速相差不大，由此可見其移動方向為由南向北，并且時空尺度較2012年9月1日的普通單體風(fēng)暴大一些。但這次風(fēng)暴無論R18還是R36風(fēng)向變化都不大，基本在130～90°的范圍內(nèi)。

圖1（d）記錄了R18跑道修正后的海平面氣壓和氣溫的變化，可以發(fā)現(xiàn)這一多單體風(fēng)暴過程中的氣壓氣溫較2012年9月1日的風(fēng)暴變化明顯，氣壓最大上升了約2HPa；1h氣溫下降近6℃。

圖1　兩次對流風(fēng)暴過程氣象要素的變化

1.3機(jī)場AMDAR資料的應(yīng)用

黃花機(jī)場AMDAR（Aircraft Meteorological Data Relay）資料是將黃花機(jī)場飛機(jī)起降過程中的AMDAR資料反演到一張按時間和高度序列的二維圖上。從圖中可以了解近地面到2km高度的風(fēng)溫資料，從而推斷出中低空溫壓場的變化。

2012年9月1日黃花機(jī)場AMDAR資料可以看出：01-06UTC，2km高空以下都是偏南風(fēng)向，風(fēng)速不大。10UTC前后，風(fēng)速依舊變化不大，但1.2km以下則出現(xiàn)了風(fēng)向的變化，從東南風(fēng)轉(zhuǎn)變?yōu)闁|北風(fēng)，風(fēng)向的轉(zhuǎn)變表明副高西側(cè)的弱東風(fēng)波擾動是觸發(fā)了這次普通單體風(fēng)暴原因之一。

2013年7月1日黃花機(jī)場AMDAR資料可以看出：05-07UTC，2km高空以下都是西南風(fēng)向，13UTC為東南風(fēng)，16UTC為西南風(fēng)。11-13UTC間，從近地面到2000m高空風(fēng)速出現(xiàn)明顯增大的趨勢，這說明這個過程中機(jī)場附近區(qū)域經(jīng)歷過一次受副高西北側(cè)轉(zhuǎn)副高西南側(cè)再轉(zhuǎn)副高西北側(cè)控制的演變，正是這種變化過程中受到弱東風(fēng)波擾動的影響觸發(fā)了2013年7月1日的多單體風(fēng)暴。

1.4兩次風(fēng)暴過程的天氣形勢背景

2012年9月1日00、12UTC的天氣形勢表明：副高位于西太平洋，黃花機(jī)場處其西南側(cè)。從00UTC長沙站（57679）T-logP圖分析得到抬升凝結(jié)高度（LCL）為945.1m，不穩(wěn)定能量（EK）為-1893.3J/kg，KI指數(shù)為27，沙氏指數(shù)S為5.0；12UTC 的EK為-1813，KI為35，S為-1.7。

2013年7月1日00、12UTC的天氣形勢也是副高位于西太平洋，黃花機(jī)場處其西南側(cè)，另外，湖南大部受2013年6號強(qiáng)熱帶風(fēng)暴“溫比亞”外圍云系影響。從T-lgP圖分析，7月1 日00、12UTC的LCL為930.2、866.4m，不穩(wěn)定能量EK為-2985.2、-3851.9，KI指數(shù)為17、34，S為1.5、0.8。

兩相比較得出7月1日不穩(wěn)定能量數(shù)值明顯大于9月1日，這也是多單體風(fēng)暴持續(xù)時間較長的原因之一。

2　兩次對流風(fēng)暴的雷達(dá)回波特征分析（如圖2）

不到10km細(xì)小尺度的對流風(fēng)暴，回波強(qiáng)度約為45dBz；同時次2.4°仰角的基本速度圖上［圖2（b）］徑向速度在1～5m/s之間。從前后幾個體掃及黃花機(jī)場C波段雷達(dá)探測資料可以發(fā)現(xiàn)：對流風(fēng)暴大約從10：48UTC在黃花機(jī)場南面開始發(fā)展，并緩慢向北移動，11：00UTC回波強(qiáng)度最大達(dá)50～55dBz，之后開始減弱，11：05～11：15回波移至機(jī)場上空，機(jī)場大風(fēng)并伴有強(qiáng)陣雨，最大風(fēng)速20.5m/s，10min降水量為11mm（機(jī)場觀測資料）。從湖南省氣象臺SA波段雷達(dá)2013年7月1日0.5°仰角12：09UTC和12：15UTC基本反射率因子分析，回波強(qiáng)度在45dBz以上的區(qū)域在機(jī)場東面，因此強(qiáng)對流天氣出現(xiàn)在機(jī)場的東面，據(jù)悉，當(dāng)時位于機(jī)場東面10km的永安鎮(zhèn)就出現(xiàn)了大風(fēng)暴雨天氣，只因沒有觀測點而缺少相應(yīng)數(shù)據(jù)。而機(jī)場觀測資料顯示這次過程雖然出現(xiàn)了大風(fēng)但造成的降水只有0.1mm。

圖2　湖南省氣象臺SA波段雷達(dá)

3　小結(jié)與討論

通過以上分析，可以得出以下幾點結(jié)論：

（1）2012年9月1日的對流風(fēng)暴屬于普通單體風(fēng)暴，尺度細(xì)小、持續(xù)時間很短、出現(xiàn)了短時強(qiáng)降水，但沒有出現(xiàn)雷電現(xiàn)象。

（2）2013年7月1日的對流風(fēng)暴屬于多單體風(fēng)暴，尺度較小、持續(xù)時間較短，降水量小且出現(xiàn)了雷電現(xiàn)象。

（3）兩次對流性風(fēng)暴的共同特征有在較短時間內(nèi)均產(chǎn)生＞20m/s的地面大風(fēng)（＞17m/s），并出現(xiàn)了風(fēng)速急增、風(fēng)向突變、氣溫驟降、氣壓涌升等氣象要素的劇烈變化，兩次對流性風(fēng)暴都是副高外圍的東風(fēng)波擾動觸發(fā)形成的。

［1］周曉軍，梁叢虎，李寧剛.雷達(dá)資料在強(qiáng)對流天氣方面的應(yīng)用［J］.農(nóng)業(yè)與技術(shù)，2014，34（3）：162，175.

［2］劉維成，等.一次超級單體風(fēng)暴的雷達(dá)回波特征分析［J］.干旱氣象，2009，27（4）：320～326.

［3］賀新強(qiáng).一次強(qiáng)降水的多普勒天氣雷達(dá)回波分析［J］.廣東氣象，2005，27 （4）：23～25.

［4］劉 峰，敖淑珍，林 智，梁蕾蕾.影響廣州白云機(jī)場的一次強(qiáng)對流天氣過程［J］.廣東氣象，2008，30（3）：17～20.

［5］黃澤民，賀新強(qiáng).長沙黃花機(jī)場兩次對流風(fēng)暴特征的對比分析［J］.廣東氣象，2014，4（36）：25～29.

王珍珍（1987-），女，本科，主要從事氣象服務(wù)與應(yīng)用工作。

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2095-2066（2016）16-0232-02

2016-5-4