深圳機(jī)場早高峰長時段暖區(qū)暴雨特征分析

中圖分類號：P442 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：2095-2945(2025)14-0109-05

Abstract:Thispaper selects casesof warmregion heavyrain during themorningpeakandlong-term periodsat Shenzhen Airportin2O22focusesoncomparingandanalyzingthecharacteristicsofweathersystemconfiguration，ndbieflydiscusesthe erorsofmodelforecastsunderdiferentweatherconfigurations.Theresultsshowthatlong-termwarmzoneheavyrainsat ShenzhenAirportaremostlytrigeredlateatnightonthecoastof South China，afecting ShenzhenAirportfrommorningto noon，andthereisnoweakeningacross thePearlRiverEstuary.Themaintriger mechanismforheavyraininwarmregionsis theconvergenceandforcedupliftofthecyclonicultra-low-levelsouthwestjetwithhighenergyandhighhumiditynearthe surfacealongthecoastofSouthChina.Whenthehigh-altitudedivergentnortherlyaiflowcoupleswiththelow-levelsouthwest jet，isinthepositivevorticityadvectionareainfrontoftheig-titudetrough，andcoperateswiththemedium-levelgiding airflowadtherainstormtrigerinthesamedirection，itwillhelptoformlong-termwarmregionheavyrainInadition，the groundtroughaftertyphonsweakenandmoveawaycanalsoformlong-termwarmregionheavyrain，whichisaweather pattern often ignored in operational forecasts.

Keywords:warm zone heavy rain; early peak; long-term period;ultra-low-level jet；guiding airflow

2022年，深圳機(jī)場多次在早高峰航班放行時段遭遇長時段的暖區(qū)暴雨天氣，導(dǎo)致常出現(xiàn)上百架次航班被迫延誤數(shù)小時的情況，其間日航班正常率最低僅有45%^[1] 。

為更科學(xué)地對早高峰航班采取調(diào)時調(diào)減等措施，挖掘氣象數(shù)據(jù)的時空分布規(guī)律，發(fā)揮航空氣象在民航運行決策中的關(guān)鍵作用，本文通過篩選歷史個例，著重分析天氣系統(tǒng)配置特征，并結(jié)合業(yè)務(wù)預(yù)報經(jīng)驗淺談模式預(yù)報的偏差情況，旨在進(jìn)一步掌握深圳機(jī)場暖區(qū)暴雨的成因，揭示長時段影響的緣由，從而開展精細(xì)化預(yù)報。

1資料和方法

1.1資料

本文使用到的資料包括： ① Vaisala翻斗式雨量筒

分鐘級降水資料； ② 民航放行準(zhǔn)點率信息； ③ 深圳市氣象局提供的廣東省雷達(dá)拼圖； ④ 廣東省氣象局提供的EC數(shù)值模式資料。

1.2 研究方法

本文利用Vaisala翻斗式雨量筒分鐘級降水資料，以1h雨量大于 15mm 并且 3h 雨量大于 20mm 為短時強(qiáng)降水標(biāo)準(zhǔn)4，或以早高峰(7—12時)出現(xiàn)至少 3h 的中或大雨（民航氣象標(biāo)準(zhǔn)，以氣象觀測員目測為依據(jù))為閾值，篩選出2022年5月12日、5月27日、6月8日及7月4日，4個長時段暖區(qū)暴雨的典型個例（表1)。其中，7月4日出現(xiàn)長達(dá) 6h 的中到大雨， ^1h 雨量41.6mm，3h 雨量 60.0mm ，均屬大暴雨級別。

在篩選出典型個例后，本文先通過廣東省雷達(dá)拼

圖對歷史個例的降水特征進(jìn)行簡要回顧，再利用對上述歷史個例的天氣系統(tǒng)配置特征進(jìn)行詳細(xì)分析。

2 降水特征回顧

2.12022年5月12日降水特征回顧

以2022年5月12日深圳機(jī)場早高端長時段暖區(qū)暴雨事件為例，暖區(qū)對流自00一02時在深圳西南側(cè)的南海沿岸觸發(fā)；在05一07時，暖區(qū)對流逐步東移至珠江口上空并增強(qiáng)為成片覆蓋的形態(tài)，無過江減弱的趨勢；在07—12時，強(qiáng)回波區(qū)呈東北西南向帶狀分布，并且一致沿長軸東北方向移動，形成了“列車效應(yīng)”。

本次過程具有降水強(qiáng)度大、累計時間長的特征。從雷達(dá)回波強(qiáng)度可知，此類低質(zhì)心的強(qiáng)降水事件，其強(qiáng)降水中心仍可達(dá) 50dbz ，反映出單點降水強(qiáng)度大的特征。此外，由于形成“列車效應(yīng)”，深圳機(jī)場出現(xiàn)持續(xù) 6.5h 中等以上量級降水，從而形成暴雨事件，日累計降水量達(dá) 81.9mm ，嚴(yán)重影響深圳機(jī)場的早高峰運行。

2.2 2022年7月4日降水特征回顧

2022年7月2日下午3時前后臺風(fēng)“暹芭\"以臺風(fēng)級別強(qiáng)度在廣東茂名市電白沿海登陸，登陸后中心逐步北抬，穿過廣西并于7月4日上午08時以熱帶低壓強(qiáng)度進(jìn)入湖南永州市。

雖然臺風(fēng)中心已遠(yuǎn)離深圳機(jī)場，但從7月4日廣東省雷達(dá)拼圖可知，臺風(fēng)低槽中的暖區(qū)對流同樣自00一02時在深圳西南側(cè)的南海沿岸觸發(fā)，在05—07時發(fā)展增強(qiáng)成品，并在07一12時形成了“列車效應(yīng)”影響深圳機(jī)場。當(dāng)日，深圳機(jī)場也出現(xiàn)了持續(xù) 6h 中等以上量級降水，日累計降水量達(dá) 76.1mm ，對應(yīng)暴雨量級，嚴(yán)重影響著深圳機(jī)場的早高峰運行。

在不同的天氣背景下，本次過程卻從對流觸發(fā)時間、觸發(fā)地點、發(fā)展態(tài)勢和影響情況等方面，與5月12日深圳機(jī)場早高峰長時段暖區(qū)暴雨事件幾近相似，這反映出對影響深圳機(jī)場早高峰的暖區(qū)暴雨具有一定的統(tǒng)計學(xué)規(guī)律，且對應(yīng)的天氣形態(tài)具有相近的配置特征。

2.3 深圳機(jī)場暖區(qū)暴雨對流觸發(fā)地

利用選取個例的雷達(dá)回波圖，針對對流觸發(fā)地開展進(jìn)一步對比分析，并在陳子健等研究上進(jìn)一步明確，影響深圳機(jī)場的暖區(qū)暴雨對流觸發(fā)地主要為江門市及珠海市的南部沿海山脈，而非平原地貌或海上大陸架上空。對流觸發(fā)地包括江門大隆洞山（距深圳機(jī)場130km， 、南峰山( 100km， 北峰山( 90km 及珠海西南部沿岸( 80km )。此類山脈海拔多在 600～1000m 之間，能較好地為夜間海風(fēng)上岸提供地形強(qiáng)迫抬升成雨的機(jī)制，也反向映證了地形對華南暖區(qū)暴雨的重要作用。

3 天氣特征分析

3.1 動力條件

從動力條件角度來對篩選典型個例進(jìn)行特征分析，在典型個例的 925hPa 風(fēng)場反映出，在典型個例中，近地面層均存在西南超低空急流，急流中心可達(dá) 12m/s 以上，并帶有顯著的氣旋性曲率的低空抬升條件

此外， 925hPa 超低空急流出口區(qū)均正好位于華南南部沿海的海岸線上，對應(yīng)低層風(fēng)速的輻合中心，且與雷達(dá)拼圖中暖區(qū)對流觸發(fā)地完全吻合。因此可知，超低空急流在沿岸山脈的地形強(qiáng)迫抬升與其自身動力輻合抬升，正是低槽型暖區(qū)暴雨觸發(fā)的重要機(jī)制。然而，超低空的西南急流的強(qiáng)度及對應(yīng)的輻合位置往往是EC數(shù)值模式和實況偏差最大要素，這也是當(dāng)前暖區(qū)暴雨落區(qū)預(yù)報的難點。

除此之外，由 200hPa 風(fēng)場可見，南亞高壓進(jìn)入中南半島，脊線正位于華南沿海上空，此時高空盛行輻散性的西北氣流。與此同時，在高空輻散性的西北氣流與超低空的西南急流耦合下，將通過可達(dá) 20m/s 以上的暖性垂直風(fēng)切變產(chǎn)生較強(qiáng)抽吸作用，從而增強(qiáng)次級環(huán)流，產(chǎn)生強(qiáng)降水事件8]

從中層抬升條件來看，在不同個例中均可發(fā)現(xiàn)，在深圳機(jī)場西側(cè) 200～300km 處均存在一個西風(fēng)槽深圳機(jī)場正處于槽前西南風(fēng)場中，槽前的正渦度平流為暖區(qū)暴雨過程提供了良好的動力抬升條件。從業(yè)務(wù)中可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)中層處于槽前西南風(fēng)場中時，實況暖區(qū)暴雨強(qiáng)度通常較數(shù)值模式的降水預(yù)報偏強(qiáng)；而當(dāng)中層盛行偏西風(fēng)和西北風(fēng)時，中層抬升作用較弱，實況降水則常比數(shù)值模式的降水預(yù)報偏弱，其主要體現(xiàn)出數(shù)值模式對中層抬升作用及凝結(jié)潛熱釋放作用的預(yù)

報偏差性。

從引導(dǎo)氣流角度來看，中層 500hPa 一致的西南風(fēng)場，使得引導(dǎo)氣流和暖區(qū)暴雨觸發(fā)地同方向，從而有助于中尺度對流系統(tǒng)出現(xiàn)后向或前向傳播，形成“列車效應(yīng)\"，產(chǎn)生長時段降水。從7月4日個例可以看出，臺風(fēng)減弱遠(yuǎn)離后形成的氣旋性低槽也能造成長時段的降水，這往往也是業(yè)務(wù)工作中容易忽略的天氣形態(tài)，而不同于季風(fēng)低壓降水。此外，從業(yè)務(wù)中可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)中層盛行偏西風(fēng)和西北風(fēng)時，降水落區(qū)往往位于海上，較數(shù)值模式預(yù)報偏南，其主要體現(xiàn)出全球模式未能有效表征出中層引導(dǎo)氣流的平流作用[10]

此外，由于深圳機(jī)場地處珠江口沿岸，在后半夜通過海陸風(fēng)效應(yīng)，在地面層也常能形成一條東西向的地面輻合線。這類輻合線能有效提供地面水汽輻合及抬升作用，有利于形成暴雨事件。此外，這類輻合線常在后半夜形成，日出前后加強(qiáng)，午后減弱，這也揭示了暖區(qū)降水在機(jī)場航班早高峰開始時間，即日出時間前后經(jīng)過珠江口時，出現(xiàn)顯著增強(qiáng)的原因。

3.2 水汽條件

暴雨事件的形成，需要依賴充沛的水汽條件。從圖1(a)至圖1(c）的深圳單站相對濕度垂直剖面圖及圖 2(a)T-logP 探空圖可知，大氣中存在從地面延伸至500hPa 乃至接近對流層頂?shù)母邼穸葏^(qū)域，各層相對濕度均大于 90% ，反映出深厚的濕層特征。

能產(chǎn)生長時段降水所需的充沛水汽，實則來源于近地面邊界層中，超低空的西南急流對南海水汽通道的建立及長距離輸送，展示出超低空西南急流對動力條件及水汽條件的雙重作用，并體現(xiàn)了其對暖區(qū)暴雨事件的決定性因素。

3.3 能量條件

深圳機(jī)場地處亞熱帶向熱帶的過渡地帶，具有熱量豐富，夏季長、炎熱的特點。然而，從圖2(a)可以看到，在暖區(qū)暴雨案例中，狀態(tài)曲線與層結(jié)曲線相靠近，無顯著對流有效位能(CAPE)，這說明在華南地區(qū)對于暖區(qū)對流過程來說，CAPE值無法真正表征大氣的不穩(wěn)定性，對業(yè)務(wù)預(yù)報參考意義較低。

回歸到暖區(qū)暴雨的觸發(fā)機(jī)制，暖區(qū)對流主要由低空暖濕西南急流輻合強(qiáng)迫，因此針對暖區(qū)對流，真正表征大氣不穩(wěn)定性的物理量應(yīng)該是反映氣團(tuán)不穩(wěn)定情況的假相當(dāng)位溫。從圖2(b)深圳假相當(dāng)位溫垂直剖面圖可知，下層假相當(dāng)位溫顯著大于中層，即假相當(dāng)位溫隨高度遞減，且假相當(dāng)位溫中心高度通常位于850hPa 以下，強(qiáng)度大于 355K ，展現(xiàn)出上干冷下暖濕的對流不穩(wěn)定層結(jié)。因此，在實際業(yè)務(wù)預(yù)報中，假相當(dāng)位溫的不穩(wěn)定層結(jié)結(jié)構(gòu)，配合低自由對流高度是開展暖區(qū)對流預(yù)報的重要能量條件特征

4結(jié)論與討論

綜上所述，通過對典型案例的分析，在華南暖區(qū)暴雨的天氣學(xué)模型基礎(chǔ)上，結(jié)合深圳機(jī)場特征從環(huán)流背景、動力特征、熱力特征角度可以發(fā)現(xiàn)： ① 深圳機(jī)場長時段暖區(qū)暴雨多在深夜0一2時于華南沿海觸發(fā)，在凌晨5一7時于珠江口發(fā)展增強(qiáng)成片，最終在上午至中午影響深圳機(jī)場，并且無過珠江口減弱的現(xiàn)象，常形成“列車效應(yīng)\"導(dǎo)致較長持續(xù)時間。 ② 近地面高能高濕的氣旋性超低空西南急流在華南沿海輻合抬升是暖區(qū)暴雨觸發(fā)的主要機(jī)制，其中江門及珠海南部沿岸山脈是深圳機(jī)場暖區(qū)暴雨的主要觸發(fā)地。 ③ 暖區(qū)暴雨期間，南亞高壓脊線位于華南沿海，高空盛行輻散性偏北氣流與低空西南急流耦合，產(chǎn)生較強(qiáng)暖性垂直風(fēng)切變，增強(qiáng)了抽吸作用和次級環(huán)流，有助于形成強(qiáng)降水事件。 ④ 暖區(qū)暴雨期間，深圳機(jī)場多位于高空槽前正渦度平流區(qū)域。而中層引導(dǎo)氣流與暴雨觸發(fā)地同方向時，是產(chǎn)生長時段暖區(qū)暴雨的重要原因，且實況降水較模式預(yù)報偏強(qiáng)。 ⑤ 在日出前后通過海陸風(fēng)效應(yīng)形成的地面輻合線也是造成暖區(qū)對流在過珠江口加強(qiáng)成片的因素。 ⑥ 臺風(fēng)登陸減弱遠(yuǎn)離后的地面低槽，也能形成長時段暖區(qū)暴雨，是業(yè)務(wù)預(yù)報中常忽略的天氣形態(tài)。 ⑦ 長時段的暖區(qū)暴雨有充沛水汽條件，能量充足，但無法通過CAPE表征，需更關(guān)注低層假相當(dāng)位溫。

本文研究了深圳機(jī)場早高峰長時段暖區(qū)暴雨形成的原因，但如何在后續(xù)業(yè)務(wù)工作中更好地做好暖區(qū)暴雨期間的氣象服務(wù)工作還存在需要探究和改善的地方，總結(jié)下來有以下幾點： ① 在南海海島上，增加風(fēng)廓線雷達(dá)等低空風(fēng)場探測設(shè)備，利用實況修訂模式預(yù)報。 ② 探究超低空急流與華南海岸線處于不同夾角時，對暖區(qū)降水觸發(fā)位置的影響。 ③ 探究連日暖區(qū)暴雨背景中，能量釋放重組的過程。 ④ 融合暖區(qū)暴雨與航班進(jìn)出港的運行特征，提供合理化的航班決策支持。

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