首都機(jī)場(chǎng)兩次高空槽雷雨的對(duì)比分析

黃繼雄

（民航華北空管局氣象中心，北京 100009）

引言

雷雨天氣是一種伴有電閃雷鳴、強(qiáng)降水、雷雨大風(fēng)、冰雹等天氣現(xiàn)象的強(qiáng)對(duì)流天氣，直接關(guān)系到飛行安全和航班正常，一直是航空氣象部門(mén)研究的重點(diǎn)。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外氣象工作者對(duì)不同天氣形勢(shì)下的雷雨過(guò)程進(jìn)行了大量的分析研究，積累了很多有益的經(jīng)驗(yàn)。例如：黃繼雄等對(duì)首都機(jī)場(chǎng)不同天氣形勢(shì)下的雷雨過(guò)程進(jìn)行分型研究，發(fā)現(xiàn)不同類(lèi)型雷雨有著不同的發(fā)生、發(fā)展和演變特征。蔣迪對(duì)寧波櫟社機(jī)場(chǎng)的一次長(zhǎng)時(shí)間雷雨過(guò)程進(jìn)行分析，結(jié)果表明雷雨過(guò)程基本可分為系統(tǒng)性雷雨前沿被激發(fā)的局地?zé)崂子旰拖到y(tǒng)性雷雨兩個(gè)階段；李娟對(duì)一次影響南寧管制區(qū)的大面積強(qiáng)對(duì)流天氣過(guò)程進(jìn)行分析，指出高空槽和西南渦的東移是此次雷雨過(guò)程的大氣抬升觸發(fā)機(jī)制；逯野等對(duì)2018年蘭州中川機(jī)場(chǎng)一次雷雨天氣過(guò)程進(jìn)行預(yù)報(bào)和服務(wù)效果的評(píng)估分析。崔艾軍等、王維剛等、劉冠英等、劉陽(yáng)等、丁楠、胡勇等分別對(duì)華北、東北、華東、華南、西北、西南等地區(qū)雷雨過(guò)程進(jìn)行診斷分析，總結(jié)出一些有益的結(jié)論。

但以上研究更多地從雷雨過(guò)程的大尺度天氣形勢(shì)和雷雨的物理參數(shù)入手進(jìn)行診斷分析，僅從氣象的角度思考問(wèn)題；缺乏航空飛行和管制部門(mén)迫切需要的雷雨影響時(shí)間和空間上定時(shí)、定點(diǎn)、定量的決策需求。

本文對(duì) 2020年 5月 30 日及 2020年 6月 1 日，首都機(jī)場(chǎng)發(fā)生的兩次高空槽雷雨過(guò)程，綜合天氣形勢(shì)診斷、臨近保障和決策服務(wù)等方面，進(jìn)行較全面的復(fù)盤(pán)和對(duì)比分析，總結(jié)出此類(lèi)雷雨天氣過(guò)程的航空氣象服務(wù)保障經(jīng)驗(yàn)。

1 2020年5月30 日雷雨過(guò)程分析

1.1 天氣過(guò)程概述

2020年5月30 日，傍晚到夜間有雷陣雨，短時(shí)雷雨大風(fēng)：19011 米/秒，陣風(fēng) 18 米/秒。雷暴時(shí)間：1710-1847，2033-2118，0645-0805（31 日）；降水時(shí)間：1703-1938，2028-2136，2142-2248，0055-0210，0553-0607，06 28-0820（31 日）；降水量：16.1mm。

圖1 2020年5月30 日的衛(wèi)星云圖及700hPa 高空風(fēng)溫圖

圖2 2020年5月30 日第一段雷雨雷達(dá)圖

1.2 天氣形勢(shì)分析

2020年5月30 日，在貝加爾湖東部-蒙古東部-華北大部存在較明顯的階梯槽，首都機(jī)場(chǎng)地區(qū)位于寬廣的南支槽前的西南氣流中，其東部高環(huán)流勢(shì)力較強(qiáng)，黃海、渤海的暖濕空氣由高環(huán)流后部的東南風(fēng)及西南風(fēng)急流快速輸送，首都機(jī)場(chǎng)地區(qū)的不穩(wěn)定能量得到積聚。受東部高壓阻擋，西部高空槽東移緩慢，30 日下午高空槽云系前沿到達(dá)北京地區(qū)，后沿在呼和浩特附近，槽區(qū)寬度300-400 公里，長(zhǎng)度 1000-2000 公里。

圖3 2020年5月30 日第二段、第三段雷雨雷達(dá)圖

圖4 2020年6月1 日的衛(wèi)星云圖及700hPa 高空風(fēng)溫圖

1.3 臨近保障和決策服務(wù)

2020年5月30 日值班預(yù)報(bào)員早會(huì)商認(rèn)為：華北地區(qū)有寬廣的高空槽云系，低空偏南風(fēng)急流及充沛的水汽條件；預(yù)計(jì)首都機(jī)場(chǎng)30 日18-21 時(shí)，31 日04-10 時(shí)有雷雨，累積降水量小到中雨。并于30 日8：35 分發(fā)布雷雨天氣通報(bào)，提示各單位做好雷雨天氣保障工作。

30 日14 時(shí)（圖2a）首都機(jī)場(chǎng)西北部80 公里處出現(xiàn)帶狀對(duì)流回波，頂高6-9 公里，向東移動(dòng)，移速20 公里/小時(shí)。值班預(yù)報(bào)員及時(shí)發(fā)布首份雷雨警報(bào)：預(yù)計(jì)首都機(jī)場(chǎng)18：00-19：30 雷雨。

30 日15 時(shí)（圖2b）臨近預(yù)報(bào)員監(jiān)測(cè)天氣發(fā)現(xiàn)，帶狀雷雨回波主體位于終端區(qū)西北部，回波東南側(cè)持續(xù)有分散的雷雨回波新生，并快速增強(qiáng)。華北空管局預(yù)報(bào)室迅速召集技術(shù)力量組織臨時(shí)會(huì)商認(rèn)為：高空槽前暖區(qū)中存在著較強(qiáng)的西南風(fēng)暖濕急流，有利于雷雨的跳躍性激發(fā)和傳播，雷雨回波有提前影響本場(chǎng)的可能。臨近預(yù)報(bào)員與15：14 分發(fā)布首都機(jī)場(chǎng)第二份雷雨警報(bào)，提示相關(guān)部門(mén)雷雨提前。

30 日 17 時(shí)（圖 2c），已連城一線(xiàn)，從西南向東北移動(dòng)，并逐漸覆蓋首都機(jī)場(chǎng)，航班無(wú)法正常起降。華北空管啟動(dòng)大面積航班備降保障程序，運(yùn)管中心積極與周邊機(jī)場(chǎng)溝通協(xié)調(diào)，實(shí)時(shí)通報(bào)空域保障能力，做好航班備降保障工作。

30 日19-20 時(shí)（圖2d），槽前暖區(qū)雷雨已移動(dòng)到首都機(jī)場(chǎng)以北，首都機(jī)場(chǎng)第一次雷雨結(jié)束。值班管制員在雷雨空隙時(shí)段，全力加速航班運(yùn)行效率，在短短的1 個(gè)多小時(shí)指揮多架次航班起降，盡最大努力保障更多航班正常。

30 日 20 時(shí) 30 分（圖 3a），700hPa 主槽臨近，槽前暖區(qū)中減弱的雷雨回波重新增強(qiáng)，首都機(jī)場(chǎng)迎來(lái)第二次雷雨過(guò)程，雷雨持續(xù)至21 時(shí)40 分。華北空管啟動(dòng)雷雨天氣應(yīng)急保障預(yù)案，班組備份人員全部到崗到位，通過(guò)增開(kāi)協(xié)調(diào)監(jiān)控席位等方式，全力保障航班運(yùn)行安全順暢。

31 日凌晨 6 時(shí) 30 分（圖 3b），500hPa 高空槽臨近，首都機(jī)場(chǎng)出現(xiàn)弓形回波，并迎來(lái)第三次雷雨天氣，伴有短時(shí)強(qiáng)降水和雷暴大風(fēng)。為確保早出港航班飛行安全，華北空管中心，通過(guò)增開(kāi)扇區(qū)、指揮航空器改航繞飛雷雨、引導(dǎo)航班航路分流等一列措施，最大限度的降低了雷雨對(duì)航班運(yùn)行的影響。首都機(jī)場(chǎng)運(yùn)管委于6 時(shí)55 分啟動(dòng)首都機(jī)場(chǎng)非常態(tài)協(xié)同機(jī)制，駐首都機(jī)場(chǎng)各民航單位密切配合、形成聯(lián)動(dòng)，協(xié)同開(kāi)展雷雨保障工作。8 時(shí)15 分首都機(jī)場(chǎng)第三次雷雨過(guò)程結(jié)束。

圖5 2020年6月1 日雷雨服務(wù)過(guò)程及雷達(dá)圖

1.4 復(fù)盤(pán)經(jīng)驗(yàn)

本次高空槽過(guò)境帶來(lái)多段雷雨，注意高空槽臨近時(shí)，槽前暖區(qū)偏南氣流中雷雨回波的持續(xù)新生，會(huì)使雷雨影響本場(chǎng)時(shí)間提前。700hPa 主槽臨近時(shí)，槽前暖區(qū)中減弱的雷雨回波有重新增強(qiáng)的可能性。500hPa 主槽臨近時(shí)，弓形回波會(huì)伴有雷雨大風(fēng)、冰雹等強(qiáng)對(duì)流天氣。

2 2020年6月1 日雷雨過(guò)程分析

2.1 天氣過(guò)程概述

2020年6月1 日，傍晚有雷陣雨，短時(shí)雷雨大風(fēng)：29012 米/秒，陣風(fēng) 21 米/秒。雷暴時(shí)間：1803-1946；降水時(shí)間：1807-1957；降水量：5.1mm。

2.2 天氣形勢(shì)分析

2020年6月1 日，華北地區(qū)有短波槽快速過(guò)境，槽前西南偏西氣流，無(wú)明顯高環(huán)流阻擋，暖氣團(tuán)能量不足，水汽積聚時(shí)間較短，也無(wú)明顯暖濕平流。首都機(jī)場(chǎng)地區(qū)大氣層結(jié)結(jié)構(gòu)垂直，各層高空槽過(guò)境時(shí)間相近，槽后冷空氣迅速入侵，風(fēng)向轉(zhuǎn)變及降溫均較快。

2.3 臨近保障和決策服務(wù)

本次雷雨過(guò)程華北空管局氣象中心預(yù)報(bào)員仔細(xì)分析天氣，認(rèn)真組織天氣會(huì)商，提前一天發(fā)布了雷雨預(yù)警信息。2020年6月1 日下午15 時(shí)，大片雷雨回波出現(xiàn)于首都機(jī)場(chǎng)以西120 公里，并逐漸向首都機(jī)場(chǎng)方向移動(dòng)，影響北京終端區(qū)西部進(jìn)出港航路。臨近預(yù)報(bào)員于15：07 發(fā)布首份雷雨警報(bào)（預(yù)計(jì)首都機(jī)場(chǎng) 18：30-20：00 雷雨），并給華北空管局流量席位通報(bào)雷雨及演變趨勢(shì)；華北空管局運(yùn)管中心于15 時(shí)30 分啟動(dòng)大面積航班備降保障程序；值班管制員協(xié)調(diào)繞飛空域，增開(kāi)臨時(shí)扇區(qū)，減少航空器在空中或地面等待時(shí)間。18 時(shí)30 分，雷雨覆蓋首都機(jī)場(chǎng)，陸續(xù)有航班因無(wú)法落地備降外站。18 時(shí)35 分，首都機(jī)場(chǎng)啟動(dòng)運(yùn)管委非常態(tài)協(xié)同機(jī)制和首都機(jī)場(chǎng)大面積航班延誤黃色響應(yīng)機(jī)制。19 時(shí)，華北空管啟動(dòng)MDRS（大面積航班延誤應(yīng)急響應(yīng)機(jī)制）黃色預(yù)警，全力做好航班返航備降工作。

本次雷雨過(guò)程值班預(yù)報(bào)員認(rèn)真分析天氣形勢(shì)，密切監(jiān)測(cè)天氣演變，提前3 小時(shí)準(zhǔn)確地發(fā)布雷雨警報(bào)（開(kāi)始誤差27 分鐘，結(jié)束誤差14 分鐘）。并及時(shí)通知各航空公司、機(jī)場(chǎng)當(dāng)局、空管局等各相關(guān)單位，給各運(yùn)行部門(mén)的決策提供建議，為各用戶(hù)保障首都機(jī)場(chǎng)進(jìn)出港航班爭(zhēng)取寶貴時(shí)間。首都機(jī)場(chǎng)運(yùn)管委及華北空管局運(yùn)管中心基于我們提供的雷雨預(yù)報(bào)結(jié)論，迅速啟動(dòng)多項(xiàng)應(yīng)急保障程序，很好地保障了進(jìn)出港航班安全和效率。

2.4 復(fù)盤(pán)經(jīng)驗(yàn)

本次雷雨過(guò)程預(yù)報(bào)準(zhǔn)確，服務(wù)及時(shí)；各單位協(xié)調(diào)有序，反應(yīng)迅速，極大地保障了航空安全和效率。未來(lái)對(duì)此類(lèi)雷雨過(guò)程多加總結(jié)，形成規(guī)范化模板，更好地提高首都機(jī)場(chǎng)雷雨天氣下的通行能力。

3 兩次雷雨過(guò)程對(duì)比分析

2020年 5月 30 日及 2020年 6月 1 日，首都機(jī)場(chǎng)發(fā)生的兩次雷雨過(guò)程均為高空槽過(guò)境引發(fā)的雷雨過(guò)程。對(duì)比這兩次過(guò)程我們發(fā)現(xiàn)：

5月30 日雷雨?yáng)|側(cè)有較強(qiáng)的高環(huán)流，高空槽尺度大，寬度300-400 公里；槽前有深厚的暖平流和濕平流，槽前暖區(qū)中不穩(wěn)定能量充足，在槽臨近前可提前激發(fā)出雷雨，使雷雨跳躍性傳播；高空槽后傾，高層槽滯后于低層槽，高空槽過(guò)境時(shí)間長(zhǎng)，可出現(xiàn)多段雷雨，降水量較大。

圖6 2020年5月30 日及6月1 日兩次雷雨過(guò)程對(duì)比分析

6月1 日雷雨高空槽垂直分布，各層槽過(guò)境時(shí)間相近，槽區(qū)窄，過(guò)境快，槽后冷空氣入侵快，雷暴較強(qiáng)，降水較少。