成都雙流機場近十年初雷特征統(tǒng)計分析

楊晶軼

摘? 要：文章利用NCEP 1°×1°再分析資料、常規(guī)高空資料和成都雙流機場氣象觀測資料對2010～2019年發(fā)生在成都雙流機場的初雷天氣進行統(tǒng)計分析。結果表明：初雷多出現在4月，大都出現在下午到夜間，以夜間最多（20時～03時）。70%的初雷持續(xù)時間在2個小時以內，強度總體較弱，伴隨的降水較少。影響初雷的天氣系統(tǒng)主要為高空槽和中低層切變線。層結上總體呈現出“近地面干、中低層濕、高層干”的層結特征，850hPA、700hPA多在四川東部、南部出現水汽輻合區(qū)。K指數、假相當位溫θse與初雷持續(xù)時間有較好的對應關系。

關鍵詞：初雷;統(tǒng)計分析;物理量;特征;雙流機場

中圖分類號：V321? ? ? ? ?文獻標志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2095-2945（2020）26-0074-03

Abstract： Based on NCEP 1°×1° reanalysis data， routine upper-air meteorological data， and the observations data of Chengdu Shuangliu International Airport during the years 2010-2019， characteristics of first thunder storms were analyzed statistically.The results show that most of first thunderstorms occur in April， they mostly occur from afternoon to after midnight， especially during the night（20：00～03：00）. 70% of first thunderstorms last less than 2 hours， there are smaller rainfall and the intensities are weak. Upper trough， middle and low levels shear lines are the main synoptic system of generating first thunderstorms. The states of atmospheric stratification always showthe characteristics of "being dry near surface layer， wet in middle-low layer， and dry in upper layer". Water vapor convergence zones of 850hPA and 700hPA always appear in the east and west of Sichuan province. The correspondence relation between duration of first thunderstorm and K index， potential pseudo-equivalent temperature （θse） has been found.

Keywords： first thunderstorm; statistical analysis; physical quantities; characteristics; Chengdu Shuangliu International Airport

雷暴是一種突發(fā)性強，嚴重影響航空飛行安全的災害性天氣。雷暴和其它災害性天氣相比，具有時間的瞬時性、季節(jié)性和頻繁性，空間的廣泛性、分散性和局地性等特點。初雷是指一年中第一次發(fā)生的雷暴，在航空氣象保障中，初雷出現意味著進入雷雨季節(jié)，保障模式從冬季保障向雷雨季節(jié)保障轉化，因此初雷的準確預報具有重要意義。由于初雷多出現在春季，大氣環(huán)流逐漸從緯向環(huán)流向經向環(huán)流調整，影響系統(tǒng)復雜，另外春季大氣層結條件逐漸從穩(wěn)定層結向不穩(wěn)定層結過渡，其是否達到強對流的條件難以把握，因此初雷預報的成功率不高。本文對成都雙流機場近十年初雷進行統(tǒng)計，分析了初雷的時間分布、持續(xù)時間、物理量特征及觸發(fā)機制，為做好初雷預報提供依據。

1 雙流機場春季雷暴天氣特點

春季， 西南季風逐漸北抬，雙流機場受其影響，水汽輸送加強，中低層暖濕，層結不穩(wěn)定度逐漸加強，促進對流發(fā)展，當不穩(wěn)定能量累積到一定程度，并有冷鋒、高空槽等系統(tǒng)配合時，極易觸發(fā)雷暴。春季多為系統(tǒng)性雷暴，影響系統(tǒng)有冷鋒、高空槽、西南渦、中低層切變線等。

2 初雷時間分布

成都雙流機場2010～2019年初雷最早出現在2月21日，最晚出現在5月1日，其中2月、3月、5月各出現1次，4月出現7次。4月中上旬是初雷出現的高發(fā)期，60%的初雷發(fā)生在4月中上旬。春季，南支西風急流較冬季逐漸減弱，夜間高原多短波槽活動，同時中低層切變線多在夜間南下影響四川盆地，夜間易產生對流天氣，從統(tǒng)計上看，雙流機場初雷多出現在夜間20時～03時，僅有2次出現在下午。

3 初雷持續(xù)時間與強度

持續(xù)時間1小時以內的初雷次數占60%，持續(xù)3小時以上的初雷次數占30%，持續(xù)時間1-2小時的初雷次數占10%。出現在下午的初雷持續(xù)時間均在1小時以內，持續(xù)時間最長的出現在2011年。若以雷暴出現時的雨強判斷強度，80%初雷為弱雷雨，20%為中等強度雷雨，這與冬春交替，暖濕空氣較弱有關?？傮w而言，初雷發(fā)生時大氣層結相對穩(wěn)定，伴隨的降水較少，80%的初雷過程降水量在1mm以內。

4 物理量特征及觸發(fā)機制分析

雷暴的發(fā)生需要豐富的水汽，不穩(wěn)定層結和抬升氣塊到凝結高度的啟動機制。下面從雷暴產生的三個條件出發(fā)，對初雷特征進行分析。

4.1 水汽條件特征

中低層濕空氣的存在是雷暴產生的一個有利條件。垂直方向上看，850hPA～700hPA之間存在濕層，總體上呈現出“近地面干、中低層濕、高層干”的層結特征，700hPA相對濕度基本上維持在80%以上。分析比濕條件，850hPA比濕在5.0g/kg～11.6g/kg之間，700hPA比濕在3.6g/kg～9.7g/kg之間。水平方向上，700hPA、850hPA四川東部多為相對濕度大值區(qū)，850hPA在成都附近多出現比濕密集區(qū)。

從水汽通量散度上看，850hPA、700hPA多在四川東部、南部出現水汽輻合區(qū)，為雷暴的產生提供水汽供應，輻合區(qū)內水汽通量散度整體梯度較小，水汽輻合中心強度偏小。從中低層風場看，整體風速不大，成都以南風向多為西南偏西，由孟加拉灣至西南地區(qū)的低空急流尚未建立，水汽供應上偏弱，因此初雷發(fā)生時的降水總體偏弱。

初雷發(fā)生時，大氣可降水量在18.8mm～36.2mm之間，總體上看，大氣可降水量在30mm以下時，持續(xù)時間基本在1小時以內，大氣可降水量在30mm以上時，持續(xù)時間基本都在1小時以上。

4.2 不穩(wěn)定層結特征

大部分初雷天氣伴有逆溫層存在，多出現在近地面至5500m之間，出現在近地面的有2例，3000m～5000m出現有5例，其中2例還出現了雙層逆溫的情況。由于暖蓋的存在限制、抑制對流的發(fā)展，有利于不穩(wěn)定能量的聚集，當有足夠的動力抬升強迫氣塊，將促使逆溫層破壞，不穩(wěn)定能量得到釋放，從而觸發(fā)強對流天氣。

K指數是反應大氣溫濕層結的常用物理量，根據統(tǒng)計K<20時，無雷暴發(fā)生，K指數越大，雷暴發(fā)生的概率和強度就越大。初雷發(fā)生時K指數在21.2～40.5之間，多在27以上，有2例在21附近，K指數較小的2例初雷持續(xù)時間都在1小時以內。K指數與初雷持續(xù)時間有較好的對應關系，總體看，K指數越小，初雷持續(xù)時間相對越短，K指數越大，初雷時間相對越長。

由于大部分初雷出現時伴有逆溫結構，Si指數的指示意義不是很明顯。根據統(tǒng)計，Si指數越小，層結越不穩(wěn)定，0

Cape指數數值越大，發(fā)生強對流天氣的可能越大，春季近地面層相對較為穩(wěn)定，因此在初雷發(fā)生時指示意義不是很明顯，大部分初雷天氣Cape指數為0。

假相當位溫θse在強對流天氣過程中，能較好的反應出能量的累積和釋放。初雷發(fā)生前，△θse（表1中△θse為500hPA假相當位溫與850 hPA假相當位溫差值）在13℃到24℃之間，主要分布在16℃到22℃之間，雷暴發(fā)生后△θse下降，層結逐漸趨于穩(wěn)定。在中低層，成都附近沒有出現明顯的等θse線密集帶，只有3例（持續(xù)時間均超過2小時）在四川東北部地區(qū)出現等θse線密集帶，具有很強的不穩(wěn)定性。等θse線密集帶與初雷持續(xù)時間有很好的對應關系。

4.3 抬升氣塊到凝結高度的啟動機制

具有使氣塊達到自由對流高度的上升運動是雷暴發(fā)生的關鍵條件。雷暴的發(fā)生常常是在水汽和不穩(wěn)定條件已滿足的條件下等待抬升強迫，克服對流抑制能量，直至自由對流高度以上，因此抬升條件通常是觸發(fā)條件。從10次初雷過程看，雙流機場影響初雷的天氣系統(tǒng)主要有高空槽、中低層切變線、地面冷鋒。中低層切變線是影響初雷的主要天氣系統(tǒng)，初雷天氣發(fā)生時一般都有中低層切變線的存在，其中，高空槽伴中低層切變線的天氣形勢有8次，地面冷鋒伴中低層切變線有3次。高空槽位置有3次出現在85°E～95°E，有5次出現在95°E～100°E，中低層切變線位置一般出現在30°N～35°N。春季，西南地區(qū)高層以偏西風氣流為主，常伴有短波槽活動，中低層西南暖濕氣流逐漸加強，為雷暴產生帶來豐富的水汽和不穩(wěn)定能量，當北方有冷空氣南下時，冷暖空氣在川渝地區(qū)交匯形成切變，切變線附近往往伴隨著強烈的輻合上升運動，從而觸發(fā)雷暴天氣。

切變線南部的西南氣流為雷暴發(fā)生帶來水汽供應，在中低層正渦度的作用下形成低空輻合，造成較強的上升運動，使暖濕不穩(wěn)定的空氣釋放不穩(wěn)定能量，促進對流發(fā)展。初雷發(fā)生時，700hPa以下正渦度中心逐漸從成都北部逐漸南進，雙流機場輻合逐漸加強，中低層垂直上升運動加強;高層以輻散為主，高空輻散，低層輻合的配置，抽吸作用加強，有利于水汽積聚及其垂直向上輸送。當高層、中層同時出現低值系統(tǒng)時（即500hPA高原東部高空槽、700hPA四川北部切變線、850hPA四川盆地內輻合），500hPA以下正渦度加強，高空槽（中低層切變線）前部西南氣流加強，觸發(fā)的雷暴也越強。2011年、2018年初雷天氣在上述天氣形勢下發(fā)生，其雷暴的強度、持續(xù)時間均明顯強于普通初雷過程。

5 結束語

初雷多出現在春季，發(fā)生時水汽條件、不穩(wěn)定層結條件、動力條件較夏季明顯偏弱，因此初雷持續(xù)時間短、強度弱、伴隨的降水偏少。從物理量分布上看，相對濕度、水汽通量散度、K指數、假相當位溫θse對初雷的預報有較好的指示意義。高空槽、中低層切變線是影響初雷的主要天氣系統(tǒng)，高層、中層、低層多系統(tǒng)疊加共同觸發(fā)的初雷天氣明顯強于普通初雷天氣。

參考文獻：

[1]王秀明，余小鼎，周小剛.雷暴潛勢預報中幾個基本問題的討論[J].氣象，2014，40（4）：389-399.

[2]敖淑珍.近十年來廣州白云機場初雷的特征分析[J].中國民航飛行學院學報，2002，13（2）：29-32.