福州長樂國際機場雷暴特征分析

張智超

福州長樂國際機場雷暴特征分析

張智超

民航福建空管分局氣象臺

采用福州長樂國際機場1998～2016年地面氣象例行觀測資料，利用統(tǒng)計學(xué)方法對福州機場雷暴的年際變化特點、日變化特點、持續(xù)時間及雷暴出現(xiàn)方向等進行了統(tǒng)計分析。結(jié)果表明，福州機場雷暴活動期主要為春夏兩季，雷暴出現(xiàn)日變化明顯；雷暴持續(xù)時間較短，出現(xiàn)方向以正西方向為主。

雷暴特征 長樂機場 飛行安全

近年來，隨著民航事業(yè)的快速發(fā)展，飛行安全及航班正?；苍絹碓奖蝗藗兯P(guān)注。雷暴是目前公認(rèn)的嚴(yán)重影響航空運輸安全最重要的天氣現(xiàn)象之一，在雷暴區(qū)飛行時，可能會遇到風(fēng)切變、顛簸、冰雹、下?lián)舯┝鞯任ｋU天氣，給旅客及機組人員的生命安全造成嚴(yán)重威脅，并帶來無法估量的經(jīng)濟損失，因而雷暴被認(rèn)為是航空器飛行的“天敵”。據(jù)不完全統(tǒng)計，近20年來國內(nèi)外因為雷暴引發(fā)的飛行事故占?xì)庀笤虬l(fā)生飛行事故總數(shù)的47.9%。同時，雷暴天氣對航班運行正?；苍斐闪藝?yán)重影響，近年來福州長樂國際機場因為雷暴原因造成航班延誤、返航備降呈快速增長趨勢，常常導(dǎo)致大面積航班延誤事件。2016年長樂機場因雷暴影響航班729架次，占天氣原因影響航班總數(shù)的38.4%。由此可見，雷暴是影響航空飛行、運輸?shù)淖钪匾臑?zāi)害性天氣，做好雷暴保障是航空氣象業(yè)務(wù)的重要工作內(nèi)容。

1 福州長樂機場概述

1.1 福州長樂國際機場簡介

福州長樂國際機場，IATA代碼為FOC。機場位于位于北緯25°56′，東經(jīng)119°39′，離福州市中心39.2km的一塊沙地上。機場三面環(huán)海，東臨東海（臺灣海峽西岸），地勢較為平坦，而向西、西北、西南延伸，高山環(huán)抱，河流縱橫，地貌復(fù)雜，為丘陵地帶。

1.2 福州長樂國際機場氣候特點

福州長樂國際機場三面環(huán)海，屬亞熱帶海洋性氣候，冬半年盛行東北季風(fēng)，夏半年盛行西南季風(fēng)，海陸風(fēng)效應(yīng)明顯。其四季氣候特點如下：春季（3月～5月），冷暖空氣在華南到武夷山地區(qū)對峙，本場可出現(xiàn)連陰雨天氣；夏季（6月～8月），受副熱帶高壓系統(tǒng)影響，本場維持晴熱高溫天氣，副高南側(cè)的臺風(fēng)與東風(fēng)波等熱帶低值系統(tǒng)常給本場帶來大風(fēng)和暴雨；秋季（9月～11月）是夏冬季的轉(zhuǎn)換季節(jié)，熱帶系統(tǒng)和溫帶系統(tǒng)交替出現(xiàn)；冬季（12月～2月），青藏高壓建立，我國東南沿海受西北氣流影響，本場可以出現(xiàn)持續(xù)性的晴好天氣。

福州長樂國際機場典型氣候特點有：

①云量多，云底高度低，出現(xiàn)最低云底高度小于300m的天數(shù)年平均51.2d，最低云底高度小于450m的天數(shù)年平均94.3d。

②陰雨天數(shù)多，雨量充沛。日降水量大于等于0.0 mm的天數(shù)年平均 175.6d，年平均降水量1254.4mm。

③平均風(fēng)速大，大風(fēng)日數(shù)多，年平均風(fēng)速4.5m/s，年平均大風(fēng)日數(shù)25.1d。

④盛行東北季風(fēng)和海陸風(fēng)，海陸風(fēng)效應(yīng)明顯，夜間西北風(fēng)，晝間偏東風(fēng)。上午10時左右轉(zhuǎn)偏東風(fēng)，夜間20時左右轉(zhuǎn)西北風(fēng)。冬季海風(fēng)時間稍短。

⑤本場雷暴少，空域雷暴多，本場年平均雷暴天數(shù)26.9d，最多45d，最少12d。本場所處長樂區(qū)域年平均雷暴天數(shù)53d。但由于機場三面環(huán)海，海水午后增溫幅度低于陸地，因此本場雷暴較少。

⑥空氣濕潤，年平均相對濕度75%。

⑦云高“東低西高”，降水量“東大西小”，當(dāng)東部天氣系統(tǒng)（如臺風(fēng)）對機場產(chǎn)生影響時，本場云底高度低，降水量大；當(dāng)西風(fēng)槽系統(tǒng)對機場產(chǎn)生影響時，本場云底高度較高，降水量偏小。

2 福州長樂機場雷暴的氣候特征

2.1 長樂機場雷暴日數(shù)的年際變化特點

福州長樂國際機場全年累計雷暴日平均27.3d，活動較為頻繁，對飛行影響較大。年最多日數(shù)為45d（2006年），年最少日數(shù)為12d（2011年），年最多日數(shù)是最少日數(shù)的近4倍。雷暴年際變化較大，機場全年都可能出現(xiàn)雷暴，伴隨氣溫升高，雷暴也開始增多。總體上，福州長樂機場雷暴比福州市區(qū)少，主要是機場地處海邊，午后增溫比市區(qū)慢，氣溫比市區(qū)低1℃～3℃，但周圍雷暴多，對飛行影響也比較大。春夏季節(jié)雷暴多于其它季節(jié)。

表1 累年雷暴出現(xiàn)日數(shù) 單位：天

福州機場雷暴主要活動期為3～9月。雷暴夏季出現(xiàn)日數(shù)最多，平均出現(xiàn)日數(shù)為13.5d，占全年雷暴總?cè)諗?shù)的49.5％；春季次之，平均為9.7d，占總?cè)諗?shù)的35.5％；秋季平均出現(xiàn)日數(shù)為3.1d，占總?cè)諗?shù)的11.3％；冬季雷暴出現(xiàn)最少，平均出現(xiàn)日數(shù)為1.0d，僅占全年總?cè)諗?shù)的3.7％。

圖1 福州長樂機場雷暴年變化

全年各月中，6月份雷暴出現(xiàn)日數(shù)最多，平均為5.1d；其次是8月份，平均為4.7d；1月最少，平均僅為0.1d。8月雷暴最多日數(shù)達(dá)13d；其次是7月，為11d；10、12、1月雷暴最多日數(shù)僅為1d。

從雷暴的年變化規(guī)律可知，機場夏季午后經(jīng)常出現(xiàn)熱力性雷暴，熱力雷暴要比其它的季節(jié)多。春季雷暴相對夏季少，春季雷暴主要是系統(tǒng)性雷暴，影響福州的鋒面系統(tǒng)，大多在機場北面東移出海，冷空氣主要以海上回流的形式影響機場，因此機場春季雷暴相對夏季較少。

7月，盡管本場處于高溫晴熱季節(jié)，但由于副熱帶高壓中心位于福建地區(qū)上空，本場受中高空下沉氣流控制，雷暴日數(shù)和次數(shù)在夏季相對較少，7月平均雷暴日數(shù)3.7d，絕大多數(shù)為干雷暴，不容易引起降水。

2.2 長樂機場雷暴的季節(jié)變化特點

春季雷暴平均出現(xiàn)9.7d，占年雷暴日的35.5%。春季雷暴少于夏季，多于其他季節(jié)。雷暴日變化不明顯，一日中均有雷暴出現(xiàn)，但16時左右相對較多。因此，在飛行保障中，要特別注意午后的不穩(wěn)定天氣。

夏季雷暴平均出現(xiàn)13.5d，占年雷暴日的49.5%，是全年雷暴最多的季節(jié)。夏季的雷暴日變化特別明顯。尤其是8月份，隨著副熱帶高壓的強度減弱，北方弱冷空氣沿海上南下進入福建北部后，機場及其空域午后多雷暴，其中17時出現(xiàn)的頻率最高。

秋季雷暴平均出現(xiàn)3.1d，占年雷暴日11.3%。秋季雷暴強度弱，雷暴日數(shù)少。雷暴主要于9月份出現(xiàn)，其強度比夏季雷暴弱很多，日變化較明顯，主要集中在午后到上半夜。

冬季雷暴平均出現(xiàn)1.0d，占年雷暴的3.7%。日變化不明顯，其中12、1月份的雷暴比較孤立，云頂高在5~7km，持續(xù)時間短，影響飛行少。2月份雷暴開始增多，平均0.7d。其強度也在增強，但影響飛行不超過2h。

2.3 長樂機場雷暴的日變化特點

從圖2可以看出，全年逐時段雷暴次數(shù)的日變化十分明顯，呈雙峰型。從02時（UTC時，下同）開始進入緩慢上升階段，逐漸從02時的0.8次增加到05時的2.5次，06時后雷暴出現(xiàn)的次數(shù)明顯增多，至08時到達(dá)全日最高峰值8.4次；08時后緩慢下降，形成一小低谷，最低為11時的6.3次，其中09時雷暴出現(xiàn)次數(shù)為7.8次（為全日次高值）；之后又進入全日第二次高峰期，12至14時雷暴出現(xiàn)次數(shù)均在7次以上，其中13時更多達(dá)7.6次；14時后迅速下降，降至19時達(dá)全日最低點0.2次。另外，在20至02時有一雷暴活動的小高峰，峰值為23時的1.6次。由此可以看出，午后至夜間雷暴出現(xiàn)的頻率最大。

圖2 累年逐時段雷暴出現(xiàn)的平均次數(shù)（UTC時）

春季雷暴的日變化規(guī)律與全年雷暴日變化規(guī)律基本一致。從02時開始雷暴出現(xiàn)的次數(shù)緩慢增加，至08時達(dá)全日最高峰值，此后緩慢下降，之后12～14時進入全日第二次高峰期；14時后迅速下降，19～20時達(dá)全日最低點。隨著月份的推移，雷暴次數(shù)峰值的出現(xiàn)時段也不斷前移。3月份夜間14時雷暴出現(xiàn)次數(shù)最多，4月份前移至10時，而5月份則為08時。其中5月日變化最大，4月日變化相對較小。這種日變化出現(xiàn)的原因是春季發(fā)生的雷暴主要屬于系統(tǒng)性雷暴，其與夜間靜止鋒影響機場有關(guān)。

夏季雷暴日變化較為明顯，從03時開始雷暴出現(xiàn)的次數(shù)緩慢增加，05時后雷暴出現(xiàn)的次數(shù)明顯增多，至08時達(dá)全日最高峰值；此后緩慢下降，10時形成一小波谷，之后12～13時出現(xiàn)次峰值；14時后迅速下降，至19時達(dá)全日最低點。夏季地面氣溫最高值出現(xiàn)在06～07時，而雷暴峰值出現(xiàn)時間比氣溫峰值出現(xiàn)時間晚2小時，即雷暴出現(xiàn)高峰區(qū)在08～09時。此外，12時前后，雷暴也多發(fā)。夏季雷暴的產(chǎn)生主要與副熱帶高壓加強與減弱有關(guān)，此外東風(fēng)波雷暴經(jīng)常于下半夜到上午出現(xiàn)。

秋季與冬季雷暴峰值出現(xiàn)時間與全年規(guī)律不同，秋季先于傍晚10時出現(xiàn)次峰，隨后夜間14時出現(xiàn)主峰。隨著月份的推移，雷暴出現(xiàn)峰值的時段也不斷后移。其中9月日變化最明顯，08～10時及12～14時出現(xiàn)雙峰值，全日在19～02時未出現(xiàn)過雷暴。10月最高出現(xiàn)在10～11時及21～01時，11月最高出現(xiàn)較晚在14～15時。

冬季先在傍晚09時出現(xiàn)次峰，然后在夜間13時出現(xiàn)主峰，夜間15～20時未出現(xiàn)雷暴。其中12月雷暴出現(xiàn)時間集中在12～13時，1月集中出現(xiàn)在07～09時。2月雷暴出現(xiàn)次數(shù)明顯增多，除15～20時及07時外，其余時段均有可能出現(xiàn)，早上23雷暴出現(xiàn)的次數(shù)最多。

2.4 長樂機場雷暴持續(xù)時間特點

福州機場雷暴持續(xù)時間在0～1h（含）、1～2h、2～4h三個時間段的年平均次數(shù)分別占雷暴出現(xiàn)各級持續(xù)時數(shù)總次數(shù)的55.4%、24.6%、15.4%，因此80%以上雷暴持續(xù)時間在2小時以內(nèi)，而持續(xù)時間超過4小時的平均次數(shù)僅占總次數(shù)的4.6%。持續(xù)時間超過12h的雷暴未出現(xiàn)，全年最長持續(xù)時間為10h 51min（發(fā)生在1999年8月3日）。由上可知，福州機場雷暴發(fā)生時持續(xù)時間較短。

2.5 長樂機場雷暴的方向

福州機場各個方向均可能出現(xiàn)雷暴，各方向中以正西方向開始出現(xiàn)的次數(shù)最多，其次是西北和西南方向，東南方向開始出現(xiàn)的次數(shù)最少。這是由于機場東部為海洋，西部為山區(qū)，山區(qū)上空要比海洋上空對流發(fā)展旺盛的緣故。

2.6 長樂機場產(chǎn)生雷暴的主要天氣形勢

福州機場產(chǎn)生雷暴的天氣形勢主要有冷鋒、靜止鋒、切變線、副熱帶高壓邊緣的干雷暴、臺風(fēng)倒槽、東風(fēng)波等。

2.6.1冷鋒

春季冷鋒過境前數(shù)小時，經(jīng)常會有雷暴出現(xiàn)。春季冷鋒南下到長江流域時，福州機場天氣回暖增溫，處于鋒前暖區(qū)中，西南暖濕氣流增強，以少云天氣為主，有時午后可出現(xiàn)雷暴。

2.6.2靜止鋒

靜止鋒雷暴主要出現(xiàn)在春季和初夏，春季冷鋒過境后容易轉(zhuǎn)變?yōu)殪o止鋒，由于靜止鋒經(jīng)常在武夷山至南嶺之間來回擺動，受靜止鋒影響，機場常會連續(xù)數(shù)日出現(xiàn)雷陣雨。

2.6.3副熱帶高壓的周期性進退

副高進退時，在西風(fēng)槽的配合下，容易出現(xiàn)干雷暴。當(dāng)福州機場處于副高北側(cè)或副高中心西側(cè)4～5個經(jīng)度時，午后在氣溫達(dá)到最高時，容易出現(xiàn)熱力性雷暴，有時連續(xù)出現(xiàn)幾天。雷暴一般從西或西北方向移入本場，福州市區(qū)出現(xiàn)雷暴的時間比本場提早1～2h。

2.7 長樂機場伴隨雷暴出現(xiàn)的主要天氣現(xiàn)象

雷暴出現(xiàn)時大多伴有陣雨，有時有大風(fēng)和強降水出現(xiàn)，偶然出現(xiàn)風(fēng)切變和冰雹。據(jù)統(tǒng)計，1998～2016年間，福州機場共出現(xiàn)16次雷雨大風(fēng)。雷雨大風(fēng)的出現(xiàn)時間主要集中在下午15時至夜間23時，其特點是風(fēng)向變化大，持續(xù)時間短，最長為40min，最短僅幾秒鐘。在颮線移過機場時，曾有32m/s的大風(fēng)出現(xiàn)。強雷暴引起的降水可達(dá)暴雨級別，并伴有短時雷暴大風(fēng)、低云、低能見度天氣及風(fēng)切變。10年中，只有2001年4月29日的強雷暴天氣過程出現(xiàn)小冰雹，冰雹持續(xù)時間僅5min。

3 結(jié)論

（1）福州機場雷暴活動期主要集中在3～9月份，春夏兩季雷暴日數(shù)占全年總?cè)諗?shù)的84.7％。

（2）福州機場雷暴日變化明顯，午后14時至18時（北京時）發(fā)生概率較大。

（3）福州機場雷暴持續(xù)時間較短，大部分在2h內(nèi)結(jié)束。

（4）福州機場雷暴的出現(xiàn)方向中以正西方向開始出現(xiàn)的次數(shù)最多，其次是西北和西南方向，東南方向開始出現(xiàn)的次數(shù)最少。

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