不同類型大尺度環(huán)流背景下首都國際機(jī)場的雷暴特征分析

卓鴻，王冀，霍苗，任佳，紀(jì)鵬飛

（1.民航華北空管局氣象中心，北京100621；2.北京市氣候中心，北京100089）

不同類型大尺度環(huán)流背景下首都國際機(jī)場的雷暴特征分析

卓鴻1，王冀2，霍苗1，任佳1，紀(jì)鵬飛1

（1.民航華北空管局氣象中心，北京100621；2.北京市氣候中心，北京100089）

利用2001—2014年共14 a的北京首都國際機(jī)場（以下簡稱機(jī)場）觀測資料和Micaps高空及地面觀測資料，將發(fā)生在機(jī)場的雷暴日分為八類（即強(qiáng)雷暴、弱雷暴、濕對(duì)流、干對(duì)流、弱冰雹、強(qiáng)冰雹、冰雹大風(fēng)和混合對(duì)流），對(duì)每種類型雷暴的氣候特征進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)研究，得出如下結(jié)論：（1）機(jī)場雷暴以弱雷暴為主，其次為干對(duì)流。弱雷暴和干對(duì)流在6月出現(xiàn)最多，強(qiáng)雷暴和濕對(duì)流在7月最多，弱冰雹出現(xiàn)在春末夏初及秋季，而冰雹大風(fēng)出現(xiàn)在6—7月，混合對(duì)流僅在7月出現(xiàn)一次。（2）從500 hPa形勢來看，西風(fēng)槽造成的雷暴過程最多，其它為西北氣流型。500 hPa為西風(fēng)槽和低渦、西北氣流時(shí)，地面輻合線觸發(fā)的雷暴最多，其次為冷鋒。500 hPa為橫槽時(shí)，冷鋒觸發(fā)的雷暴比例增加，沒有由地形輻合線觸發(fā)的雷暴。而副高邊緣和低壓倒槽類型的雷雨過程，觸發(fā)系統(tǒng)主要為輻合線。（3）從月分布來看，低渦和西北氣流型造成的雷雨在6月最多，但橫槽和西風(fēng)槽造成的雷雨出現(xiàn)最多的分別在7月和8月。西風(fēng)槽、低渦和西北氣流型造成的弱雷雨均最多，其次為干對(duì)流。而雷暴的地面觸發(fā)系統(tǒng)以輻合線最多，主要出現(xiàn)在6月，冷鋒觸發(fā)的雷雨主要集中在5—6月，地形輻合線主要集中在7、8月。（4）橫槽、西北氣流型雷暴的日循環(huán)分布只有一個(gè)峰值，分別出現(xiàn)在05—12UTC和08—14UTC，但低渦和西風(fēng)槽卻有兩個(gè)峰值，主峰值分別出現(xiàn)在12—13UTC和08—17UTC，次峰值分別在07—08UTC和00—01UTC。

首都國際機(jī)場；雷暴；氣候特征；形勢分型

卓鴻，王冀，霍苗，等.不同類型大尺度環(huán)流背景下首都國際機(jī)場的雷暴特征分析［J］.暴雨災(zāi)害，2016，35（4）：371-377

ZHUO Hong，WANG Ji，HUO Miao，et al.The thunderstorm characteristics at Beijing capital international airport under different types of large scale environment［J］.Torrential Rain and Disaster，2016，35（4）：371-377

引言

雷暴是一種發(fā)展旺盛的強(qiáng)對(duì)流天氣，通常伴隨閃電、雷鳴、陣雨、大風(fēng)、冰雹和龍卷風(fēng)等，是飛行中的飛機(jī)所遇到的最惡劣、最危險(xiǎn)的天氣，停放在地面的飛機(jī)也會(huì)遭到大風(fēng)和冰雹的襲擊［1］，因此雷暴的預(yù)報(bào)是航空預(yù)報(bào)的重點(diǎn)和難點(diǎn)。基于長期經(jīng)驗(yàn)積累同時(shí)又有一定理論基礎(chǔ)的流型總結(jié)能夠幫助預(yù)報(bào)員快速識(shí)別出雷暴可能發(fā)生的區(qū)域［2］。國內(nèi)對(duì)造成雷暴的環(huán)流形勢研究已有許多，例如丁一匯等［3］提出了我國四種颮線發(fā)生的天氣背景和觸發(fā)條件，即槽后型、槽前型、高壓后部型、臺(tái)風(fēng)倒槽型或東風(fēng)波型。鄭媛媛等［2］將安徽省強(qiáng)對(duì)流天氣系統(tǒng)形勢分為冷渦槽后型和槽前型。陳立祥等［4］根據(jù)對(duì)流層中低層水平風(fēng)的垂直切變將廣州地區(qū)強(qiáng)對(duì)流天氣分為強(qiáng)切變類和弱切變類。許愛華等［5］分析了中國南方春季冷鋒北側(cè)中冰雹天氣的環(huán)境場特征，指出700 hPa強(qiáng)西南氣流在強(qiáng)鋒區(qū)上強(qiáng)迫抬升和400—600 hPa上的對(duì)流不穩(wěn)定和對(duì)稱不穩(wěn)定是這類高架對(duì)流的主要機(jī)制。許愛華等［6］綜合考慮了強(qiáng)對(duì)流天氣發(fā)生的三個(gè)條件，提出了中國強(qiáng)對(duì)流天氣5種基本類別：冷平流強(qiáng)迫類、暖平流強(qiáng)迫類、斜壓鋒生類、準(zhǔn)正壓類和高架對(duì)流類。Meng等［7］對(duì)我國東部的颮線進(jìn)行了研究，將天氣系統(tǒng)分為短波槽前型、長波槽前型、冷渦型、副熱帶高壓型、熱帶氣旋型和槽后型。

對(duì)北京地區(qū)的強(qiáng)對(duì)流的研究也有許多，包括氣候?qū)W特征［8］、個(gè)例分析等等［9-16］，這些研究從不同側(cè)面反映了強(qiáng)對(duì)流發(fā)生的背景場及物理?xiàng)l件，但由于分型的標(biāo)準(zhǔn)不同（有的按照500 hPa形勢分型，有的按照雷暴發(fā)生的條件分型），對(duì)預(yù)報(bào)員而言，容易引起混亂。各省市）氣象業(yè)務(wù)部門天氣分型以500 hPa形勢為主的居多，也有的省將高空和地面形勢混合分型。章國材［17］認(rèn)為天氣分型不宜過多過雜，天氣形勢只是提供一個(gè)強(qiáng)對(duì)流天氣發(fā)生的背景，其以500 hPa形式為主，將500 hPa形勢分為高空低槽、冷渦、西北氣流、副高邊緣、高壓（脊）內(nèi)和熱帶低值系統(tǒng)等六種。本文中也采用章國材［17］的分型方法，將500 hPa形式分為低渦、西風(fēng)槽、橫槽、西北氣流型、副高邊緣和低壓倒槽型等六類。

此外，地面中尺度系統(tǒng)常常是強(qiáng)對(duì)流天氣的觸發(fā)系統(tǒng)，Wilson等［18-20］的研究發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)風(fēng)暴都起源于邊界層輻合線附近，刁秀廣等［21］利用濟(jì)南多普勒天氣雷達(dá)探測到的邊界層輻合信息，分析了對(duì)流邊界觸發(fā)新雷暴的條件。王彥等［22］利用天津SA雷達(dá)研究了2008—2009年6—9月發(fā)生在天津地區(qū)的邊界層輻合線，發(fā)現(xiàn)在不同的天氣形勢下，邊界層輻合線的演變和碰撞與強(qiáng)對(duì)流天氣的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)。由于地面觸發(fā)系統(tǒng)的重要性，本文也對(duì)地面觸發(fā)系統(tǒng)的氣候態(tài)分布進(jìn)行了研究，但由于目前對(duì)觸發(fā)系統(tǒng)的種類尚有爭議，例如，Wilson等［23］認(rèn)為邊界層輻合線可以是天氣尺度的冷鋒或露點(diǎn)鋒，也可以是中尺度的海陸風(fēng)輻合帶，包括雷暴的出流邊界和由地表特征如土壤濕度的空間分布不均勻造成的輻合帶，但章國材［17］認(rèn)為露點(diǎn)鋒和土壤濕度的空間分布不均勻確實(shí)是有利于強(qiáng)對(duì)流天氣發(fā)生的環(huán)境，但它們并非抬升觸發(fā)系統(tǒng)，地面觸發(fā)系統(tǒng)包括中尺度輻合線、中尺度風(fēng)速輻合區(qū)、風(fēng)場上明顯的氣旋性彎曲處、冷鋒等。因此，在本文中不考慮露點(diǎn)鋒和土壤濕度的空間分布不均勻造成的輻合帶，將地面形勢分為冷鋒、輻合線（包括雷暴外流邊界）和地面輻合線等三類進(jìn)行了研究。

目前對(duì)雷暴的研究大多集中強(qiáng)雷暴，包括強(qiáng)降水、冰雹和大風(fēng)，而對(duì)普通雷暴的研究較少，對(duì)機(jī)場而言，不僅是強(qiáng)雷暴，普通雷暴也是影響飛機(jī)飛行的重要原因，但對(duì)普通雷暴的研究偏少，作為世界航班量第二、中國航班量最大的首都國際機(jī)場，擁有自己的觀測站和每半小時(shí)一次的人工觀測資料。本文將使用這些觀測資料，對(duì)首都機(jī)場雷暴及觸發(fā)雷暴的邊界層輻合線的氣候特征進(jìn)行研究。

1　資料和方法

使用的資料包括國家氣象局Micaps系統(tǒng)中一天兩次的常規(guī)高空探測資料和3 h一次的地面觀測資料及機(jī)場觀測室每半小時(shí)一次的雷雨觀測資料。首都國際機(jī)場坐落在北京市東北方向的順義區(qū)（圖1中用ZBAA表示），而北京市南郊觀象臺(tái)（圖1中用54511表示）位于北京市的西南部。

將有雷暴出現(xiàn)的天氣定義為一個(gè)雷暴日，時(shí)間從前一日16:00UTC至當(dāng)日16:00UTC（在此24 h內(nèi)有多次雷暴出現(xiàn)仍定義為一個(gè)雷暴日）。雷暴過程定義為當(dāng)某日出現(xiàn)雷暴且雷暴中斷時(shí)間不超過60 min，若雷暴中斷時(shí)間超過60 min，則記為一次新的雷暴過程，若雷暴在16:00UTC仍持續(xù)，則記為上一次雷暴過程［24］。

因?yàn)楫a(chǎn)生降水、冰雹、對(duì)流性大風(fēng)的環(huán)境條件是不同的，難以找到對(duì)每類天氣都適用的環(huán)境條件，因此將雷暴日按雨量大小、有無大風(fēng)和有無冰雹，分為八類：

第一類，強(qiáng)雷暴日：1 h平均降水量≥20 mm，同時(shí)機(jī)場觀測站地面記錄強(qiáng)降水符號(hào)（+RA）≥0.5 h或者雷暴日總降水量≥50 mm，但無冰雹和大風(fēng)（10 min平均風(fēng)力≥10 m·s-1或者瞬時(shí)風(fēng)力≥15m·s-1）；第二類，濕對(duì)流日：即伴隨大風(fēng)，但無冰雹的強(qiáng)雷雨過程；第三類，強(qiáng)冰雹日：即伴隨冰雹，但無大風(fēng)的強(qiáng)雷雨過程；第四類，混合對(duì)流日：伴隨大風(fēng)和冰雹的強(qiáng)雷雨過程；第五類，弱雷暴日：除強(qiáng)雷雨過程之外的其它雷雨過程，包括0.0 mm降水，但無大風(fēng)和冰雹；第六類，干對(duì)流日：即伴隨大風(fēng)，但無冰雹的弱雷雨過程；第七類，弱冰雹日：即伴隨冰雹，但無大風(fēng)的弱雷雨過程；第八類，冰雹大風(fēng)日：伴隨大風(fēng)和冰雹的弱雷雨過程。

在流型識(shí)別中，按照各省氣象局的普遍做法，以強(qiáng)對(duì)流發(fā)生前500 hPa的形勢進(jìn)行分型［17］。首先將500 hPa形勢分為低渦、西風(fēng)槽、橫槽、西北氣流型、副高邊緣和低壓倒槽型。低渦定義為在500 hPa上渦旋環(huán)流中心位于50°N以南、116°W以西，至少一根閉合等壓線且維持時(shí)間在24h以上。低壓倒槽定義為500hPa上渦旋環(huán)流中心位于40°N以南，北京受其中心伸展出來的東南氣流與東北氣流之間的倒槽影響。其它系統(tǒng)定義同章國材［17］。

將地面中尺度觸發(fā)系統(tǒng)分為冷鋒、輻合線和地形輻合線3類，雷暴的外流邊界歸入輻合線類。冷鋒定義為鋒后冷空氣范圍達(dá)10個(gè)緯距（經(jīng)距）以上、3 h變壓達(dá)2 hPa或以上；輻合線指地面的風(fēng)向不連續(xù)線，但冷空氣不明顯，3 h變壓在2 hPa以下或?yàn)檎儔海坏匦屋椇暇€指地面無明顯輻合線，偏東氣流或東南氣流受北京西部地形的抬升，造成地面降水，或者在后半夜，北京西部的山區(qū)溫度下降后形成偏北風(fēng)，與東部平原之間南部的南風(fēng)形成的輻合線。

2　結(jié)果分析

2.1雷暴日分類

2001—2014年14 a中共得到雷暴日459 d（包括降水量為0.0 mm的天數(shù)），其中，弱雷暴為363 d，占整個(gè)雷暴日的79%（表1），干對(duì)流日為69 d，占整個(gè)雷暴日的15.1%；強(qiáng)雷暴日為11 d，占整個(gè)雷暴日的2.5%；濕對(duì)流日為7 d，占整個(gè)雷暴日的1.5%；弱冰雹日為5 d，占整個(gè)雷暴日的1.1%；冰雹大風(fēng)日為3 d，占整個(gè)雷暴日的0.6%；混合對(duì)流日為1 d，占整個(gè)雷暴日的0.2%；沒有強(qiáng)冰雹日。

從表1來看，弱雷暴天數(shù)最多，遠(yuǎn)超過其它類型的雷暴日，其次為干對(duì)流，其它幾種雷暴日按天數(shù)多少依次為強(qiáng)雷暴、濕對(duì)流、弱冰雹日、冰雹大風(fēng)日、混合對(duì)流日和強(qiáng)冰雹日。

表1　不同雷暴日所占比例Table 1 The proportion of day and monthly distribution of different thunderstorm.

雷暴期長達(dá)9個(gè)月，最早從3月開始，最晚11月中止。雷暴日主要集中在夏季6—8月，分布呈單峰式分布，峰值在6月，為123 d，此外7月為116 d；8月為93 d。春季雷雨以5月最多，為53 d，其次是4月，為14 d，3月僅1 d。秋季雷雨以9月最多，為42 d，其次為10月，為15 d，最少為11月，為5 d。（圖2a）

強(qiáng)雷暴和弱雷暴最多天數(shù)也出現(xiàn)在夏季（圖2b），但強(qiáng)雷暴日以7月最多，共5 d，而弱雷暴日以6月最多，共95 d。次強(qiáng)雷暴日出現(xiàn)在8月，為3 d，而次弱雷暴日出現(xiàn)在7月，為86 d。第三強(qiáng)雷雨日是6月，為2 d，而第三弱雷雨日是6月，為78 d。強(qiáng)雷雨日5月僅有1 d，而弱雷雨日5月與9月相差不多，分別為39 d和38 d；4月份與10月相近，分別為11 d和13 d；3月與11月最少，分別為3 d和2 d。

干對(duì)流日（圖2c）主要集中在6月和7月，分別為21 d和19 d。同弱雷暴日相同，干對(duì)流日也以6月為最多；其次是7月，但5月的干對(duì)流日（10 d）多于8月的9 d，4月份與9月相近，分別為3 d和4 d，10月與11月相同，均為2 d。濕對(duì)流日（圖2c）以7月和8月最多，均為3 d，6月為1 d，其它月無濕對(duì)流。

弱冰雹日出現(xiàn)在5月、6月和11月，分別為2 d、2 d和1 d，冰雹大風(fēng)日出現(xiàn)在6—7月，風(fēng)別為1 d和2 d（圖3d）。強(qiáng)冰雹日無（圖略），混合對(duì)流日只有1 d，出現(xiàn)在7月（圖略）。

強(qiáng)雷暴、濕對(duì)流和混合對(duì)流主要出現(xiàn)在7月，這可能和7月西太平洋副熱帶高壓（簡稱副高）的北跳有關(guān)，副高邊緣的西南氣流輸送大量的水汽，使降水量增加。

2.2雷雨過程的500 hPa的形勢和地面觸發(fā)系統(tǒng)分類

2001—2014年共出現(xiàn)雷暴過程532次（表2）。按照500 hPa的形勢分型，造成機(jī)場雷暴的主要有低渦型、西風(fēng)槽型、橫槽型、西北氣流型、副高邊緣型和低壓倒槽型。西風(fēng)槽造成的雷暴過程最多（263次），占整個(gè)雷雨過程的49.4%；其次為西北氣流造成的雷暴（119次），占整個(gè)雷雨過程的22.4%；低渦造成的雷暴過程排名第三（86次），占整個(gè)雷雨過程的16.2%；受橫槽影響產(chǎn)生的雷暴為47次，占整個(gè)雷雨過程的8.8%；副高邊緣型和低壓倒槽型較少，分別為10次和7次，占整個(gè)雷雨過程的1.9%和1.3%。

表2　不同雷暴過程的500 hPa影響形勢和地面觸發(fā)系統(tǒng)分布及所占比例Table 2 The distribution and proportion of weather system at 500 hPa and ground triggered system for different thunderstorm process

從地面觸發(fā)系統(tǒng)來看，500 hPa為西風(fēng)槽，地面為冷鋒、輻合線和地面輻合線的雷雨過程分別為32次、219次和12次，分別占西風(fēng)槽型雷雨的12.1%、83.3%和4.6%。當(dāng)500 hPa為西北氣流時(shí)，地面為冷鋒、輻合線和地形輻合線的雷雨過程分別為21次、93次和5次，分別占西北氣流型雷雨的17.6%、78.2%和4.2%。在500 hPa為西北氣流型雷雨中，地面為冷鋒的比例比西風(fēng)槽類多，但輻合線相對(duì)減少，地形輻合線相近。當(dāng)500 hPa為低渦時(shí)，地面為冷鋒、輻合線和地面輻合線的雷雨過程分別為13次、70次和3次，分別占低渦型雷雨的15.1%、81.4%和3.5%，地形輻合線所占的比例低于西風(fēng)槽類和西北氣流型，冷鋒所占的比例高于西風(fēng)槽但低于西北氣流型，輻合線所占的比例低于西風(fēng)槽但高于西北氣流型。

當(dāng)500 hPa為橫槽時(shí)，地面為冷鋒和輻合線的雷雨過程分別為11次和36次，分別占橫槽型雷雨的23.4%和76.6%，冷鋒觸發(fā)的雷暴所占的比例為各類雷暴之最，沒有由地形輻合線觸發(fā)的雷暴。而副高邊緣型的雷雨過程，地面為輻合線的為9次，占90%，只有10%的雷暴由地形輻合線引起。低壓倒槽類雷雨則全部是由輻合線造成。

同時(shí)，由表2也可以看出，當(dāng)?shù)孛媸抢滗h時(shí)，500 hPa為橫槽的雷暴所占的比例最多，其它依次為西北氣流型、低渦和西風(fēng)槽，沒有副高邊緣型和低壓倒槽型的雷暴產(chǎn)生；當(dāng)?shù)孛鏋檩椇暇€時(shí)，500 hPa形勢為低壓倒槽的雷暴最多，其余依次為副高邊緣、西風(fēng)槽、低渦、西北氣流和橫槽；當(dāng)?shù)孛鏋榈匦屋椇暇€時(shí)，500 hPa形勢為西風(fēng)槽的雷暴最高，其次為西北氣流和低渦，沒有觸發(fā)低壓倒槽型和橫槽型的雷暴。也就是說，當(dāng)500 hPa冷空氣較明顯或動(dòng)力性較強(qiáng)時(shí)，地面觸發(fā)系統(tǒng)為冷鋒的雷雨過程比例較高，當(dāng)500 hPa冷空氣較弱或動(dòng)力性較差時(shí)，地面觸發(fā)系統(tǒng)為輻合線的比例較高。

2.3雷雨過程的500 hPa形勢和地面觸發(fā)系統(tǒng)的逐月變化

從雷暴發(fā)生的逐月變化來看（圖3a），低渦系統(tǒng)在6月造成的雷雨最多，為45次，其次是7月，為17次，5月產(chǎn)生10次，4月、8月和9月均為4次，10月僅2次。橫槽造成的雷雨在7月最多，為21次；其次為6月，為10次；8月為8次，5月為4次，4月2次，9月與10月均為1次。西風(fēng)槽造成的雷雨以8月最多，為69次，其次為7月，為60次，6月為57次，9月（29次）比5月稍多（26次），10月（10次）比4月（7次）稍多，而11月僅5次。

西北氣流型造成的雷雨以6月為最多，為48次，其次為7月（28次）和8月（18次），5月（11次）與9月（10次）相差不多，3月（1次）、4月（2次）和10月（1次）次數(shù)較少。副高邊緣型造成的雷雨主要集中在7-8月，分別為2次和6次，9月和10月各1次。低壓倒槽造成的雷雨主要集中在7月和8月，分別為4次和3次。

地面輻合線逐月分布：從6月至9月呈遞減趨勢：6月最多（143次），其次為7月（117次）和8月（99次），9月為次。5月（29次）少于9月（35次），10月和4月相差不多，分別為7次和5次，11月僅3次（圖3b）。地形輻合線數(shù)量較少，主要集中在盛夏的7、8月，均為6次，6月為3次，5月僅為1次。冷鋒觸發(fā)的雷暴主要集中在5月和6月，分別為21次和14次，7月和8月次數(shù)明顯減少，分別為9次和6次，4月、9月和10月的數(shù)量比盛夏的8月多，分別為9次、9次和8次，10月的冷鋒次數(shù)比輻合線多，為8次，11月為1次。

從冷鋒觸發(fā)的雷暴次數(shù)來看，春、秋季的熱力條件雖然比夏季弱，但強(qiáng)的動(dòng)力條件同樣可以造成雷暴天氣，冷鋒比輻合線的輻合作用強(qiáng)，是強(qiáng)的動(dòng)力系統(tǒng)，是春秋季熱力條件較差情況下主要的雷雨觸發(fā)機(jī)制，而在盛夏季節(jié)，只要有輻合線，甚至是地形輻合線，不需要很強(qiáng)的動(dòng)力系統(tǒng)，即可以產(chǎn)生雷暴，這與許愛華等［6］的觀點(diǎn)相同，即強(qiáng)對(duì)流天氣可以發(fā)生在強(qiáng)的動(dòng)力條件下和強(qiáng)的熱力條件下，也可以發(fā)生在強(qiáng)的動(dòng)力條件和弱的熱力條件下以及弱的動(dòng)力條件和強(qiáng)的熱力條件下。

2.4不同天氣形勢造成的雷暴種類分布

按照本文第一部分的雷雨分類標(biāo)準(zhǔn)將雷暴分為8類，按500 hPa不同天氣形勢對(duì)造成的不同天氣現(xiàn)象進(jìn)行分型。

低渦共造成85次雷雨過程，在造成的對(duì)流天氣中，以弱雷雨為最多（61次），其次是干對(duì)流雷暴（16次），強(qiáng)雷雨、弱冰雹、冰雹大風(fēng)和混合對(duì)流天氣分別為4次、2次、2次和1次，沒有造成濕對(duì)流和強(qiáng)冰雹天氣（圖4a）。

西風(fēng)槽造成的雷暴中，仍以弱雷雨最多（214次），其次是干對(duì)流雷暴（25次），產(chǎn)生的強(qiáng)雷雨和濕對(duì)流分別為14次和6次，弱冰雹2次，冰雹大風(fēng)1次，沒有造成混合對(duì)流和強(qiáng)冰雹天氣（圖4a）。

西北氣流型造成也以弱雷雨最多，其次是干對(duì)流，分別為94次和22次，其次產(chǎn)生了濕對(duì)流、冰雹大風(fēng)和混合對(duì)流天氣各1次（圖4a）。

橫槽只產(chǎn)生弱雷暴和干對(duì)流天氣，分別為42次和5次。低壓倒槽產(chǎn)生5次弱雷雨過程，1次干對(duì)流過程和1次濕對(duì)流過程。副高邊緣型產(chǎn)生6次弱雷雨和3次強(qiáng)雷雨和1次干對(duì)流過程（圖4b）。

從上面的分析可以看出，無論是那種天氣形勢，造成的雷暴均以弱雷雨為主，其次是干對(duì)流，但強(qiáng)雷暴和濕對(duì)流的產(chǎn)生與水汽條件有關(guān)，低渦和西風(fēng)槽帶來的水汽明顯多于橫槽和西北氣流，因此造成的強(qiáng)雷暴和濕對(duì)流明顯多于橫槽和西北氣流，橫槽只造成弱對(duì)流和干對(duì)流天氣。副高邊緣型共有10次，其中強(qiáng)雷雨為3次，占30%，這與副高邊緣西南氣流帶來的水汽充沛有很大關(guān)系。

2.5不同天氣類型雷暴開始時(shí)間的日循環(huán)分布

西風(fēng)槽型雷暴在一天24 h中均有可能發(fā)生（圖5中黑色實(shí)線），但橫槽在22—03UTC之間及14—15UTC無雷暴產(chǎn)生（紅色實(shí)線），低渦型雷暴在22—23UTC和03—04UTC兩個(gè)時(shí)段無雷暴產(chǎn)生（黑色虛線），西北氣流型在22—23UTC、00—01UTC和02—03UTC三個(gè)時(shí)段無雷暴產(chǎn)生（圖中紅色虛線）。

西風(fēng)槽產(chǎn)生的雷暴主要集中在08—17UTC，此外在00—01UTC有一個(gè)次峰值（黑色實(shí)線）；低渦型雷暴除了22—23UTC和03—04UTC外，其它時(shí)段有一個(gè)明顯峰值出現(xiàn)在12—13UTC，次峰值出現(xiàn)在07—08UTC黑色虛線）；橫槽型雷暴主要集中在05UTC—12UTC，此外20—21UTC也有少量雷暴產(chǎn)生（紅色實(shí)線）。西北氣流型與橫槽型相似，主要集中在傍晚，但比橫槽型的略偏晚2～3 h，主要集中在08—14UTC，此外，18—19UTC也出現(xiàn)了一個(gè)小的峰值（圖5中紅色虛線）。

副高邊緣型和低壓倒槽型數(shù)量較少，無一定的規(guī)律可循（圖略）。

從主峰值出現(xiàn)的時(shí)間來看，橫槽類出現(xiàn)的時(shí)間最早（05UTC），其次分別為西北氣流（08UTC）、西風(fēng)槽（09UTC）和低渦（12UTC）。

3　結(jié)論與討論

利用2001—2014年的首都機(jī)場雷雨觀測資料及每日2次的Micaps高空觀測資料和每3 h一次的地面觀測資料，對(duì)造成不同雷暴類型的天氣形勢按照500 hPa進(jìn)行分型，并對(duì)觸發(fā)雷暴的地面系統(tǒng)進(jìn)行分類研究，得出了如下結(jié)論：

（1）首都機(jī)場的雷暴以弱雷暴為主，其次為干對(duì)流，沒有強(qiáng)冰雹出現(xiàn)。雷暴期從3月開始，11月份終止。雷暴日峰值在6月。弱雷暴和干對(duì)流以6月最多，而強(qiáng)雷暴以7月最多，而濕對(duì)流只出現(xiàn)在6—8月，6月最少；弱冰雹出現(xiàn)在春末夏初及秋季，而冰雹大風(fēng)出現(xiàn)在6—7月，混合對(duì)流僅在7月出現(xiàn)一次。

（2）按照500 hPa的形勢分型，造成機(jī)場雷暴的主要有低渦型、西風(fēng)槽型、橫槽型、西北氣流型、副高邊緣型和低壓倒槽型。西風(fēng)槽造成的雷暴過程最多；其次為西北氣流、低渦、橫槽；副高邊緣型和低壓倒槽造成的雷暴過程最少。500 hPa為西風(fēng)槽和低渦、西北氣流時(shí)，地面輻合線觸發(fā)雷暴最多，其次為冷鋒，地形輻合線最少。當(dāng)500 hPa為橫槽時(shí)，冷鋒觸發(fā)的雷暴比例增加，沒有由地形輻合線觸發(fā)的雷暴。而副高邊緣和壓倒槽類型的雷雨過程，觸發(fā)系統(tǒng)主要為輻合線。

當(dāng)?shù)孛嫱瑸槔滗h時(shí)，500 hPa為橫槽的雷暴所占的比例最多，其它依次為西北氣流型、低渦和西風(fēng)槽，沒有副高邊緣型和低壓倒槽型的雷暴產(chǎn)生；當(dāng)?shù)孛嫱瑸檩椇暇€時(shí)，500 hPa形勢為低壓倒槽的雷暴最多，其余依次為副高邊緣、西風(fēng)槽、低渦、西北氣流和橫槽；當(dāng)?shù)孛嫱瑸榈匦屋椇暇€時(shí)，500 hPa形勢為西風(fēng)槽的雷暴最高，其次為西北氣流和低渦，沒有觸發(fā)低壓倒槽型和橫槽型的雷暴。

（3）從逐月的分布來看，低渦和西北氣流型造成的雷雨均在6月最多，其次是7月；而橫槽造成的雷雨在7月最多，其次為6月；西風(fēng)槽造成的雷雨卻以8月最多，其次為7月；副高邊緣和低壓倒槽造成的雷雨較少，主要集中在7—8月。

冷鋒觸發(fā)的雷雨主要集中在5月和6月，4月、9月和10月的數(shù)量均超過8月；輻合線觸發(fā)的雷暴以6月為最多，其次為7月和8月；地形輻合線數(shù)量較少，主要集中在盛夏的7、8月。

（4）西風(fēng)槽、低渦和西北氣流型均造成弱雷雨最多，其次是干對(duì)流，西風(fēng)槽沒有造成強(qiáng)冰雹和混合對(duì)流天氣，低渦沒有造成濕對(duì)流天氣，橫槽只產(chǎn)生弱雷暴和干對(duì)流天氣，副高邊緣型產(chǎn)生弱雷雨和強(qiáng)雷雨及一次干對(duì)流過程，低壓倒槽產(chǎn)生弱雷雨、干對(duì)流過程和一次濕對(duì)流過程。

（5）從雷暴生成的時(shí)間來看，橫槽產(chǎn)生的雷暴出現(xiàn)的時(shí)間較早，主要集中在05UTC—12UTC，而西北氣流型比橫槽型的略偏晚2～3 h，主要集中在08—14UTC；低渦型雷暴有一個(gè)明顯峰值出現(xiàn)在12—13UTC，次峰值出現(xiàn)在07—08UTC；西風(fēng)槽型雷暴在一天24 h中均有可能發(fā)生，但主要集中在08—17UTC。

本文近針對(duì)不同種類的雷暴產(chǎn)生背景場進(jìn)行了分類，并對(duì)其氣候態(tài)分布進(jìn)行了研究，但實(shí)際上雷暴的產(chǎn)生除了和大尺度的背景場和觸發(fā)機(jī)制等動(dòng)力條件有關(guān)外，還和熱力條件及水汽條件有關(guān)，下一步將使用“配料法”對(duì)雷暴發(fā)生的其它條件進(jìn)行更深入的研究。

［1］周建華.航空氣象業(yè)務(wù)［M］.北京：氣象出版社，2011：20-21

［2］鄭媛媛，姚晨，郝瑩，等.不同類型大尺度環(huán)流背景下強(qiáng)對(duì)流天氣的短時(shí)臨近預(yù)報(bào)預(yù)警研究［J］.氣象，2011，37（7）：95-801

［3］丁一匯，李鴻洲，章名立，等.我國颮線發(fā)生條件研究［J］.大氣科學(xué)，1982，6（1）：18-27

［4］陳立祥，劉運(yùn)策.廣州地區(qū)強(qiáng)對(duì)流統(tǒng)計(jì)特征和分類特征［J］.氣象，1989，5（2）：170-178

［5］許愛華，陳云輝，陳濤.鋒面北側(cè)冷空氣團(tuán)中連續(xù)降雹環(huán)境場及成因.應(yīng)用氣象學(xué)報(bào)［J］24（2）：197-205

［6］許愛華，孫繼松，許東蓓，等.中國中東部強(qiáng)對(duì)流天氣的天氣形勢分類和基本要素配置特征［J］.氣象，2013，40（4）：400-411

［7］MENG Zaiyong，YAN Danhun，Zhang Yunji.General Features of Squall Lines in East C hina［J］.Monthly Weather Review，2013，141：1 629-1 647

［8］蘇永玲，何立富，鞏遠(yuǎn)發(fā)，等.京津冀地區(qū)強(qiáng)對(duì)流時(shí)空分布與天氣學(xué)特征分析［J］.氣象，2011，37（2）：177-184

［9］李志楠，李廷福.北京地區(qū)一次強(qiáng)對(duì)流大暴雨的環(huán)境條件及動(dòng)力觸發(fā)機(jī)制分析［J］.氣象，2000，11（3）：304-311

［10］薛秋芳，孟青，葛潤生.北京地區(qū)閃電活動(dòng)及其與強(qiáng)對(duì)流天氣的關(guān)系［J］.氣象，1999，25（11）：15-20

［11］雷蕾，孫繼松，魏東.利用探空資料判別北京地區(qū)夏季強(qiáng)對(duì)流的天氣類別［J］.氣象，201137（2）：136-141

［12］陳良棟，陳良棟，余遠(yuǎn)東，等.北京地區(qū)強(qiáng)對(duì)流活動(dòng)規(guī)律初探［J］.氣象科學(xué)，1993，13（3）：236-242

［13］陳良棟，陳淑萍.北京地區(qū)強(qiáng)對(duì)流活動(dòng)規(guī)律再探［J］.氣象科學(xué)，1994，14（3）：216-224

［14］孫明生，王細(xì)明，羅陽，等.北京地區(qū)強(qiáng)對(duì)流天氣展望預(yù)報(bào)方法研究［J］.應(yīng)用氣象學(xué)報(bào)，1996，7（3）：336-343

［15］王笑芳，丁一匯.北京地區(qū)強(qiáng)對(duì)流天氣短時(shí)預(yù)報(bào)方法研究［J］.大氣科學(xué)，1994，18（2）：173-183

［16］王令，康玉霞，焦熱光，等.2004.北京地區(qū)強(qiáng)對(duì)流天氣雷達(dá)回波特征［J］.氣象，30（7）：31-35.

［17］章國材.強(qiáng)對(duì)流天氣分析與預(yù)報(bào)［M］.北京：氣象出版社，2011：11-15

［18］Wilson J W，Megen hardt D L.1997.T hunderstorm initiation，organization and lifetime associated wit h Florida boundary layer convergence lines［J］.Mon Wea Rev，125：1 507-1 525

［19］Wilson J W，F(xiàn)oote G B，F(xiàn)ank hauser J C，et al.1992.T he role of boundary layer convergence zones and horizontal rolls in t he initiation of t hunderstorms：a case study［J］.Mon Wea Rev，120：1 758-1 815

［20］Wilson J W，Mueller C K.1993.Nowcast of t hunderstorm initiation and evolution［J］.Wea.Forecasting，8：113-131

［21］刁秀廣，車軍輝，李靜，等.邊界層輻合線在局地強(qiáng)風(fēng)暴臨近預(yù)警中的應(yīng)用［J］.氣象，2009（2）：29-33

［22］王彥，于莉莉，李燕偉，等.邊界層輻合線對(duì)強(qiáng)對(duì)流系統(tǒng)形成和發(fā)展的作用［J］.應(yīng)用氣象學(xué)報(bào)，2011，22（6）：724-731

［23］Wilson J W，Schreiber W E.Initiation of convective storms at radar-observed boundary-layer convergence lines［J］.Mon Wea Rev，1986，114（12）：2 516-2 533

［24］肇啟鋒，王天奎.1996—2002年桃仙機(jī)場夏季雷暴回波參數(shù)對(duì)比分析［J］.遼寧氣象，2005，4：16-17

（責(zé)任編輯：鄧雯）

The thunderstorm characteristics at Beijing capital international airport under different types of large scale environment

ZHUO Hong1，WANG Ji2，HUO Miao1，REN Jia1，JI Pengfei1

（1.Meteorological Center of North China ATMB，Beijing 100621；2.Beijing Climate Center，Beijing 100089）

Based on thunderstorm observation data at the capital international airport from 2001 to 2014，and conventional observation data，different thunderstorm types were classified.The results show as follows：（1）The thunderstorms happen at the capital airport are dominated by the weaker precipitation，next to the dry-convective thunderstorms.Moreover，the weaker precipitation and dry thunderstorms occur mostly in June.The heavy rainfall and wet convective thunderstorms occur mostly in July.The weak-hail appears in late spring，early summer and autumn.and The hail-with-gale thunderstorms appear in June and July，and the mixed convective thunderstorms appear only in July.（2）Thunderstorms occur the most frequently when there are westerly troughs at 500 hPa，followed by northwest-flow type.When there are westerly troughs，vortexes and northwest-flow at 500 hPa，the thunderstorms are the most frequently caused by convergence line，next to the cold front. When the transversal trough is at 500 hPa，the proportion of thunderstorms triggered by the cold front increased，but no thunderstorms triggered by the topographic convergence existed.When 500 hPa is at the edge of subtropical high and depression trough，the main trigger system on the ground is convergence line.（3）The thunderstorms caused by vortex and northwest-flow are mostly observed in June，but those caused by transversal trough and westerly trough mostly happen in July and August.Westerly trough，vortex and northwest-flow type mostly cause weaker thunderstorms，next to the dry-convective thunderstorms.The most frequent ground system that triggers thunderstorms is convergence line，which mainly concentrates in June，and followed by the cold front which concentrates in May and June，but topographic convergence lines only trigger thunderstorms in July and August.（4）The thunderstorm forming time for transversal trough is（05UTC-12UTC）2-3 h earlierhan that of northwest airflow type（08-14UTC），and thunderstorms of vortex have a obvious peak at 12-13UTC，but the thunderstorms of westerly trough mainly concentrate at 8-17UTC.

the Capital International Airport；thunderstorm；climate characteristics；flow patterns recognition

P446

A

10.3969/j.issn.1004-9045.2016.04.009

2015-12-01；定稿日期：2016-03-01

公益性行業(yè)專項(xiàng)（201206024）；北京市科技計(jì)劃項(xiàng)目（Z141100003614052）

卓鴻，主要從事強(qiáng)對(duì)流天氣預(yù)報(bào)及研究。E-mail：395127418@qq.com