淺談哈爾濱機場雷暴天氣的觀測

袁少華，王加平

（黑龍江空管分局氣象臺,黑龍江哈爾濱 150079）

淺談哈爾濱機場雷暴天氣的觀測

袁少華，王加平

（黑龍江空管分局氣象臺,黑龍江哈爾濱 150079）

本文結(jié)合哈爾濱機場的地理位置及其雷暴天氣特征，根據(jù)多年積累的觀測經(jīng)驗，分析了雷暴過境前后各種氣象要素的演變，對雷暴天氣進行初步識別，并著重探討了觀測雷暴天氣時的幾個難點問題，為今后更好地做好雷暴天氣的觀測工作提供一些借鑒和幫助。

觀測；雷暴；風速；云

1 引言

雷暴是積雨云云中、云間、云地之間產(chǎn)生的放電現(xiàn)象，是從積云或積雨云集合體中發(fā)展起來的。雷暴及其所伴隨的冰雹、低云、低能見度和低空風切變等，是威脅飛行安全、影響正常飛行的主要災害性天氣。它不但使飛機機身可能遭受電擊的危險，而且還在航路和機場上空形成惡劣的氣象條件，是造成航班返航、備降、延誤的主要原因之一。

據(jù)統(tǒng)計全球每小時發(fā)生雷暴1 820次，平均每天約發(fā)生4.4萬次，全球每年發(fā)生雷暴約1 600萬次。航空器在暖季，尤其是夏季飛行常會遭遇雷暴天氣，若航空器誤入雷暴區(qū)內(nèi)其后果不堪設(shè)想。因此，了解雷暴及其伴隨的各種天氣現(xiàn)象的演變規(guī)律，做好雷暴天氣條件下的氣象觀測工作，對保障飛行安全具有重要意義。

2 哈爾濱機場的地理位置及雷暴天氣特征

哈爾濱太平國際機場（以下簡稱機場）位于黑龍江省哈爾濱市西南，地理坐標為45°37′20″N、126°14′55″E；機場處于我國東北平原東北部、松花江流域中段南側(cè)。對哈爾濱太平國際機場2000～2005年4～11月出現(xiàn)的影響飛行的重要天氣現(xiàn)象的日數(shù)進行統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，6 a來，共有雷暴日數(shù)為161.4 d，平均每年26.9 d；4～11月份諸多影響飛行的重要天氣現(xiàn)象中雷暴天氣是最主要的（見表1）。并查找了機場初、終期雷暴的發(fā)生時間及年份，最早的初期為2002年4月21日、終期為2000年9月23日；最晚的初期為2003年5月25日、終期為2004年11月9日。本場產(chǎn)生的強對流云有明顯的日變化，其主要發(fā)生在午后，早晨至上午出現(xiàn)頻率較小，夏季強對流云出現(xiàn)較頻繁，但主要時間出現(xiàn)在12：00～22：00，以14：00～18：00出現(xiàn)的頻率最多，其中7月份的16：00出現(xiàn)的機率達到了33.3%，其次是19：00～ 22：00，再次為12：00～13：00，11：00以前出現(xiàn)的頻率較小。但近幾年來早08：00之前產(chǎn)生強對流云的情況也時有發(fā)生，如2004年8月31日早06：30就出現(xiàn)了強對流云，06：56產(chǎn)生了雷暴，這就要求早晨04：00接班的人員要特別注意，要密切觀測云的演變。

表1 2000～2005年累年各月逐時出現(xiàn)強對流云的頻率

續(xù)上表

詳細了解哈爾濱地理位置和雷暴天氣特征對觀測員從宏觀上把握雷暴天氣，做好雷暴天氣觀測具有重要意義。

3 雷暴過境前后各種氣象要素的演變分析及雷暴的初步識別

3.1 氣溫的演變

40%的雷暴氣溫變化在3℃以上，雷暴過境前，氣溫高，濕度大，天氣悶熱。雷暴來臨，下降的冷空氣吹過，氣溫驟然降低，有時甚至降低10℃以上。雷暴過境或消失以后，氣溫逐漸恢復正常。

3.2 風的演變

90%的雷暴伴有大風，雷暴過境前，一般地面風很弱，風向指向雷暴云。當雷暴來臨時，風速突然增大，陣風風速可達到10～30 m/s，風向急轉(zhuǎn)為相反方向，自雷暴云向外吹，就是雷暴大風。它雖然維持不長（幾分鐘至十幾分鐘），但嚴重威脅著航空器起飛、著陸和地面設(shè)施的安全。

3.3 降水的演變

有50%的雷暴伴有降水，雷暴大風到達后幾分鐘，就會產(chǎn)生傾盆大雨，然后慢慢減小。雷暴過后，降水隨之結(jié)束。降水量大小和降水時間的長短，取決于雷暴的強度、移速以及測站與雷暴的相對位置。雷暴降水以陣雨最多，有時會有冰雹，偶有降雪。

3.4 氣壓的演變

70%的雷暴氣壓變化在3 hPa以上，雷暴在發(fā)展階段，地面氣壓一直下降。到了成熟階段，產(chǎn)生下降的冷空氣堆，稱雷暴高壓。在雷暴高壓的后部有一個伴生的雷暴低壓。它們伴隨雷暴云一起移動，所到之地，地面氣壓突然上升，有時1 min可上升3 hPa，然后下降。雷暴過后，氣壓即恢復正常。以上是強雷暴引起的地面氣象要素變化的典型情況。一般來說，普通雷暴強度相對較弱，由它引起的氣象要素的變化要小些。

3.5 建立在本站多個氣象要素演變規(guī)律上的雷暴的識別

依據(jù)本場平時地面觀測工作積累的經(jīng)驗，通過分析氣壓、氣溫和濕度等單個氣象要素在聞雷前后的變化以及各要素之間的相互聯(lián)系，將雷暴的物理變化分解成為多個氣象要素的具體變化（見表2），以便更好地對雷暴天氣進行識別。

表2 雷電出現(xiàn)前后多種氣象要素的變化規(guī)律

當出現(xiàn)雷暴天氣時，通常滿天都會布滿云，各種低云遮擋觀測員觀測積雨云，這時就要通過以上的各種氣象要素（風、氣溫、氣壓等）來判斷是否在本場上空或周圍存在積雨云或強的對流云。

4 觀測雷暴天氣時的難點

4.1 云狀的觀測

云狀的觀測，是雷暴天氣觀測工作中的難點之一。如何確定云狀，除了水平寬度和垂直高度比較之外，觀測員主要是通過云的外貌特征來確定積雨云。

通常來說，觀測云狀可以分為兩種情況：（1）積雨云距離本場有一定距離，并非在本場上空。此時觀測云狀相對比較簡單，因為觀測員可以完整看到云的側(cè)面（在沒有其它云遮蔽視線的情況下），對對流云的高度也比較容易判定。（2）積雨云正好在本場上空，也就是觀測中所說的“天頂”位置。此時觀測對流云的難度會增大。主要體現(xiàn)在以下幾個方面：①只能看到云底，無法觀測到云的側(cè)面；②通常受大風、吹塵（或吹雪）、降水等天氣現(xiàn)象影響，很難區(qū)分云狀；③通常伴有其它低云出現(xiàn)，由于遮蔽作用，更增加了觀測的難度。

針對這種情況，首先，觀測員應該本著最重要的一條原則——連續(xù)觀測原則。只有堅持連續(xù)觀測，才能監(jiān)視云的演變情況。這樣，觀測員才能對即將發(fā)生的天氣具有預見性。

其次，應該充分了解積雨云底的外貌特征。比如滾軸狀、懸球狀的特征，準確判斷云狀。同時，要特別注意區(qū)分積雨云和層積云等其它云的特征，做到準確判別。

要結(jié)合其它資料，綜合分析。比如云高儀、衛(wèi)星云圖、雷達回波以及其它臨近機場的天氣實況等等，做出綜合判斷。

最后，要注重氣象基礎(chǔ)理論的學習，了解必要的天氣學原理，結(jié)合實際觀測工作，掌握雷暴的生消演變規(guī)律，增強預見性。

4.2 云量的觀測

云量的觀測通常比較簡單，主要難點在于天空出現(xiàn)復雜云況時要注意區(qū)分和辨別，此處不贅述。

4.3 云高的觀測

關(guān)于云高的觀測，更多的是觀測員經(jīng)驗積累的結(jié)果。在實際工作中，可以參考云高儀的數(shù)據(jù)，同時也可以根據(jù)溫濕數(shù)據(jù)，利用對流云云高的近似公式來判定云高。

需要注意的是，觀測云高的誤差主要是由于視覺上的錯覺造成的。比如，一個面積不大的單體積雨云，往往會被觀測員判定云高很高；反之，連片的積雨云容易被觀測員認為云高很低，這是由于人的錯覺造成的。在實際工作中，觀測員必須盡量排除這種錯覺的影響，多看多練，逐漸使判定云高趨于準確。

4.4 夜間觀測

夜間觀測歷來是觀測工作中的難點和重點。缺乏經(jīng)驗的觀測員往往對夜間觀測沒有信心，形成惡性循環(huán)。

在夜間觀測雷暴，最直接的困難在于缺乏足夠的光線，觀測員根本不可能看清積雨云的全貌；如果同時還伴有其它低云和天氣現(xiàn)象比如大風、降水等，觀測就更加困難。

在此情況下，觀測員除了必須堅持連續(xù)觀測之外，還應該掌握必要的觀測技巧。

（1）必須要在暗處觀測，讓眼睛充分適應黑暗環(huán)境后再進行觀測。

（2）觀測云狀時，應充分考慮相關(guān)的參考資料，比如衛(wèi)星云圖、雷達回波等等。

（3）在有其它低云同時存在的情況下，要首先密切觀測低云。借助地面燈光或可能存在的閃電準確判斷出低云的云量，之后再用排除法判定積雨云的云量以及其它的中、高云。

（4）觀測必須掌握好一定的提前量。也就是說，當積雨云不在天頂位置時，借助閃電盡可能仔細觀察積雨云的云體結(jié)構(gòu)以及高度、面積等要素。否則當積雨云移動至天頂位置時，由于有其它云和天氣現(xiàn)象，將很難進行準確的觀測。

（5）觀測員應該盡量掌握一些必要的天文學的知識，能夠識別星座和著名的星體，并且知道在什么季節(jié)應該可以看到什么星座和星體。這樣在夜間觀測時如果發(fā)現(xiàn)應該出現(xiàn)的星座和星體沒有出現(xiàn)，就肯定是被云體遮蔽。這樣，對云量的判定很有幫助。

（6）盡可能利用有利的信息。不利的天氣并非一成不變，其中包含的有利于觀測的信息要盡量應用。比如天空出現(xiàn)發(fā)展完好的積雨云，固然對飛行有不利影響，但觀測員不應該把工作僅僅停留在這種不利上面，應該充分利用信息，增加預見性。比如觀測員可以通過云蛅的伸展方向，結(jié)合地面風向風速，判斷出積雨云的移動方向和移動速度，為即將到來的復雜天氣做好準備；可以通過對對流層頂高度的判斷，對大氣狀況進行初步的判定。而這些資料，在不出現(xiàn)積雨云的情況下是無法得到的。

5 小結(jié)

根據(jù)筆者從事幾年的觀測經(jīng)驗并結(jié)合哈爾濱機場雷暴天氣特征，總結(jié)出以下幾點：

（1）了解雷暴及其伴隨的各種天氣現(xiàn)象的演變規(guī)律，做好雷暴天氣條件下的氣象觀測工作，對保障飛行安全具有重要意義。

（2）詳細了解哈爾濱雷暴天氣特征對觀測員從宏觀上把握雷暴天氣，做好雷暴天氣觀測很有意義。

（3）雷暴過境前后各種氣象要素的演變十分劇烈，通過分析氣壓、氣溫、和濕度等單個氣象要素在聞雷前后的變化以及各要素之間的相互聯(lián)系，將雷暴的物理變化分解成為多個氣象要素的具體變化，可以使觀測員更好地對雷暴天氣進行識別以及做好雷暴天氣下的各種氣象要素觀測。

（4）觀測雷暴的難點主要是觀測云的量、狀、高以及夜間觀測的一些注意事項，這要求觀測員要有扎實的基本理論知識和豐富的實際工作經(jīng)驗，新同事要多像老同事學習觀測經(jīng)驗從而進一步的提升自身的素質(zhì)。

1002－252X（2011）03－0032－03

2011－6－6

袁少華（1984-），男，黑龍江省哈爾濱市人，哈爾濱市師范大學，本科生，助理工程師.