長沙黃花機(jī)場雷暴特征數(shù)據(jù)分析及應(yīng)對措施

張海瀾

（民航湖南空管分局，湖南長沙 410000）

0.引言

在我國，因為惡劣氣象條件而導(dǎo)致的飛行事故約占事故總數(shù)的1/3[1]。惡劣天氣主要有雷電、暴雨、大風(fēng)、急流等，會對飛行安全產(chǎn)生不同程度的影響。在國外的航空安全報告中指出，雷雨天氣造成飛行事故的數(shù)量占總數(shù)的32%。雷暴天氣是飛機(jī)飛行的天敵，過程中伴隨有顛簸、積冰、風(fēng)切變等極端惡劣的天氣現(xiàn)象[2]。雷暴天氣是目前被世界上公認(rèn)的嚴(yán)重危害飛行安全的災(zāi)害性天氣。雷暴天氣已經(jīng)成為影響航班飛行安全與提升經(jīng)濟(jì)效益的重要因素之一。在長沙黃花機(jī)場雷暴等危險性天氣出現(xiàn)頻次越來越多的趨勢下，加大科技研發(fā)和精力投入，認(rèn)真總結(jié)歸納雷暴發(fā)生特征規(guī)律，對提升預(yù)報員的氣象預(yù)報準(zhǔn)確率，保障航班飛行安全有著十分重大的意義。

1.長沙黃花機(jī)場雷暴天氣時間分布特征

1.1 雷暴日數(shù)年變化特征

長沙黃花機(jī)場雷暴具有明顯的年際變化特征。通過對2012—2021 年長沙黃花機(jī)場氣象觀測數(shù)據(jù)統(tǒng)計得出，長沙黃花機(jī)場近10 年累計雷暴日數(shù)為415d，年平均雷暴日數(shù)為41.5d，屬于多雷區(qū)，高于平均值的有5 年。年最多雷暴出現(xiàn)在2012 年，51d，最少雷暴數(shù)出現(xiàn)在2019 年，34d，近10 年，長沙黃花機(jī)場雷暴日數(shù)總體上呈波動減少變化趨勢，這與張敏鋒等學(xué)者研究的我國 30 年來雷暴日數(shù)總體在波動中呈減少趨勢一致。如圖1 所示。

圖1 2012年—2021年雷暴日數(shù)變化圖

1.2 雷暴月際變化特征

通過分析圖2 可以發(fā)現(xiàn)長沙黃花機(jī)場雷暴集中出現(xiàn)在春季（3 ～5 月）和夏季（6 ～8 月），該時間段雷暴日數(shù)占年累計總數(shù)的 90.60%。2 月、9 月偶有雷暴天氣出現(xiàn)，其他月份（1 月、10 月、11 月、12 月）幾乎無雷暴天氣。

圖2 2012—2021年長沙黃花機(jī)場累月平均雷暴日數(shù)圖

從春季開始長沙黃花機(jī)場西南暖濕氣流和冷空氣都很活躍，暖濕氣流提供了水汽和不穩(wěn)定能量，冷空氣入侵和西南氣流中的中小尺度波動都可以提供對流觸發(fā)機(jī)制，易形成雷暴。而在夏季副熱帶鋒區(qū)和雨帶北移出湖南地區(qū)，在相對穩(wěn)定的副高控制下，機(jī)場水汽和系統(tǒng)性的觸發(fā)機(jī)制不如春季多，系統(tǒng)性雷暴顯著減少，但是夏季氣溫高不穩(wěn)定能量大，午后熱力加熱不均勻成為雷暴的主要觸發(fā)機(jī)制，容易形成雷暴天氣。秋、秋冬兩季雖然鋒面、槽、切變線等天氣系統(tǒng)活躍，能夠提供雷暴的觸發(fā)機(jī)制，但是受冷性系統(tǒng)影響，氣溫低，不穩(wěn)定能量小，少有雷暴發(fā)生。

1.3 雷暴日變化特征

通過圖3 可知，近10 年長沙黃花機(jī)場雷暴天氣的日變化比較顯著，從12 時到20 時雷暴頻次不斷增多，到20 時達(dá)到高峰，雷暴頻次達(dá)84 次，而從20 時到次日12時，雷暴頻次不斷減少或者波動減少。通過長沙黃花機(jī)場雷暴頻次日變化不難發(fā)現(xiàn)，機(jī)場各個時刻均可能出現(xiàn)雷暴天氣，大部分雷暴出現(xiàn)在午后至前半夜（12 時～24 時），該時段雷暴頻次達(dá)821 次，占日總頻次的66.05%。特別是傍晚前后出現(xiàn)頻次最多，17 時、18 時、20 時累計雷暴頻次均達(dá)到80 次以上。而從日變化來看，中午至前半夜出現(xiàn)雷暴天氣的頻次多，一是因為太陽輻射的日變化造成氣溫發(fā)生變化，中午至傍晚前后是長沙黃花機(jī)場一天中熱力條件和不穩(wěn)定性條件最佳的時間；二是因為夜晚高空槽的過境配合西南暖濕氣流的加強(qiáng)增加了雷暴發(fā)生的可能。

圖3 2012—2021年長沙黃花機(jī)場雷暴頻次日變化

1.4 雷暴持續(xù)時間

2012—2021 年中，持續(xù)時間在0h ～1h 的雷暴最多，為334 次，約占累年平均雷暴次數(shù)的57.79%；其次是持續(xù)時間在1h ～2h 的雷暴，為152 次，約占總數(shù)的26.30%；2h ～4h的雷暴排第三，為76 次，約占總次數(shù)的13.15%；4h ～6h 和6h ～12h 的雷暴很少出現(xiàn)，僅占總次數(shù)的2.77%；長沙黃花機(jī)場沒有出現(xiàn)持續(xù)時間超過12h 的雷暴。

長沙黃花機(jī)場除了春夏季有出現(xiàn)雷暴持續(xù)時間在4h～12h 外，其余季節(jié)多以持續(xù)時間4h 以內(nèi)的雷暴為主。其中持續(xù)時間0h ～1h 的雷暴最多是在3 月份，平均7.2次，其次是5 月份和7 月份（平均5.3 次）；而持續(xù)時間為1h ～2h 的雷暴最多出現(xiàn)在8 月份，平均為3.2 次，其次是3 月份（平均2.8 次）；持續(xù)時間為2h ～4h 的雷暴最多出現(xiàn)在4 月份和9 月份，平均為1.6 次，其次是6 月份，平均為1.2 次；4h 以上的雷暴僅出現(xiàn)在3 月～8 月。長沙黃花機(jī)場雷暴一是在夏季觸發(fā)或加強(qiáng)機(jī)場東面的午后熱力對流天氣；二是在春季和夏初配合冷空氣和西南急流形成獨(dú)特的強(qiáng)對流天氣，主要影響系統(tǒng)為冷暖鋒、低渦、高空槽和切變線在這些時期，長沙黃花機(jī)場的熱力作用旺盛，有時伴有系統(tǒng)性天氣（如鋒面、高空槽、切變線等），因此雷暴發(fā)生時間較長。

2.雷暴天氣的應(yīng)對措施

雷暴天氣是中小尺度天氣共同作用的結(jié)果，其出現(xiàn)往往伴隨雷電、強(qiáng)降雨、大風(fēng)、低云低能見度等天氣現(xiàn)象，會造成機(jī)場航班延誤、返航、備降，甚至?xí)l(fā)航空安全事故。長沙黃花機(jī)場主要出現(xiàn)雷暴的季節(jié)是春季和夏季，春季多以系統(tǒng)性雷暴為主，夏季多以熱力性雷暴為主，做好雷暴天氣下的氣象預(yù)報服務(wù)工作，對保障航空正常安全至關(guān)重要。

2.1 春季雷暴

春季雷暴所屬于系統(tǒng)性雷暴，單次雷暴持續(xù)時間長，影響較大。春季長沙黃花機(jī)場主要影響系統(tǒng)有：高空槽、中低空切變線、冷鋒、靜止鋒、中低層西南急流、西南渦、地面氣旋、西南倒槽。

長沙黃花機(jī)場春季處于南方暖濕氣流與北方冷空氣的交綏地帶，冷暖空氣的活動都很頻繁，兩者交替控制機(jī)場地區(qū)。當(dāng)暖濕空氣勢力較強(qiáng)時，強(qiáng)冷空氣的過境，容易產(chǎn)生較強(qiáng)的雷暴天氣。當(dāng)冷空氣過境后，冷高壓東移南下入海，西南氣流重新加強(qiáng)控制機(jī)場，西南倒槽發(fā)展，造成不穩(wěn)定能量的聚集，也容易觸發(fā)雷暴天氣。

春季需要密切關(guān)注冷暖空氣交匯時造成的雷暴以及冷空氣過境后西南氣流加強(qiáng)配合中低層槽線切變線過境時的雷暴天氣。

2.2 夏季雷暴

夏季雷暴所屬于系統(tǒng)性雷暴和熱力性雷暴，其中以熱力性雷暴居多。夏季長沙黃花機(jī)場主要影響系統(tǒng)有：副熱帶高壓、臺風(fēng)、高空槽、中低空切變線、中低層西南急流、西南渦、東風(fēng)波、熱帶低壓。

機(jī)場處于初夏時期，低槽和切變線活動依舊頻繁，西南急流活躍，常有西南低渦沿著切變線東移，天氣形勢不穩(wěn)定，容易產(chǎn)生大范圍的雷雨天氣。6 月底至7 月初，副高第一次北跳，機(jī)場主要受副高或其北側(cè)控制，受副高外圍的西南暖濕氣流、低槽和切變線共同影響，容易引發(fā)雷暴天氣。7 月下旬至8 月上旬副高第二次北跳，機(jī)場受副高或副高南側(cè)控制，受熱帶低值系統(tǒng)上的東風(fēng)波、倒槽、熱帶低壓、臺風(fēng)等影響，容易有雷雨天氣發(fā)生。

夏季需要密切關(guān)注副高的跳躍以及各種系統(tǒng)的影響，由于熱力雷暴主要出現(xiàn)在05UTC 至11UTC 這個時段內(nèi)，持續(xù)時間短，時間位置隨機(jī)，需要在雷達(dá)上密切關(guān)注對流回波的發(fā)展動態(tài)。熱力雷暴常伴隨有陣風(fēng)鋒和風(fēng)切變，對航空安全威脅較大，在雷達(dá)圖上需要密切監(jiān)測強(qiáng)回波前沿的外流邊界，常容易引發(fā)大風(fēng)天氣，同時對雷暴的發(fā)展和消亡也有一定的指導(dǎo)作用。

3.結(jié)論

（1）長沙黃花機(jī)場年平均雷暴日數(shù)為 41.5d，屬于多雷區(qū)，2012-2021 年雷暴日數(shù)總體呈波動減少趨勢。雷暴有明顯的季節(jié)和月份差異，全年均可能出現(xiàn)雷暴，主要出現(xiàn)在春夏季（3 月～8 月），占全年雷暴的90.6%。

（2）長沙黃花機(jī)場的雷暴出現(xiàn)次數(shù)有明顯的日變化，雷暴較為集中出現(xiàn)的時段為12 時～24 時，持續(xù)時間在0h ～1h 的機(jī)場雷暴最多，約占累年平均雷暴次數(shù)的57.79%。

（3）春季需要關(guān)注冷暖空氣交匯以及冷空氣過境后西南氣流加強(qiáng)配合中低層槽線切變線過境時的雷暴天氣，夏季需要密切關(guān)注副高的跳躍以及各種系統(tǒng)的影響，加強(qiáng)雷達(dá)監(jiān)測，及時發(fā)布預(yù)警信息。