桂林机场5˙4雷雨天气过程分析

桂林机场 5˙4雷雨天气过程分析

郭嘉

中国民用航空桂林空中交通管理站 广西桂林 541106

摘要 本文通过应用多普勒雷达资料、自动观测系统AWOS资料和micaps天气图等，对桂林机场2021年5月4日一次雷雨天气过程进行了分析。结果显示：低层冷式切变线是此次雷雨天气的主要触发条件；温度和湿度层结均显示桂林地区有较强的不稳定能量；中低层西南低空急流为强对流发展提供充足的水汽；此次对流天气是一次典型的飑线天气，给桂林机场带来了强降水和大风天气。

关键词：冷式切变线；飑线；多普勒雷达

1 引言

雷暴是春夏季危及桂林两江国际机场飞行安全和影响航班正常的主要灾害性天气之一。本文利用现有资料分析了桂林机场2021年5月4日一次雷雨天气过程，分析得出此次雷雨天气过程是一次飑线天气过程，桂林机场从5月3日23:57-4日09:47出现了将近10个小时的雷雨天气，期间桂林机场出现了强降水和15m/s的大风天气，由于雷雨发生在后半夜，由桂林机场起降的航班并不多，因此未对航班正常率造成太大影响，此次雷雨天气共造成3架次航班返航备降。从事民航气象预报工作者应足够重视值班过程中对雷雨天气带来的强降水及大风天气的监测。

2 雷雨天气过程及其影响概述

2021年5月3-4日雷雨过程共持续了近10个小时，表1是桂林机场气象台观测室纪要栏记录的有关雷暴起始时间和方位，以及降水的强度变化和出现的时间，从表中可以看到桂林机场共出现了四次强降水（+SHRA）,整个雷雨天气过程降水量为118.3mm，地面极大风速出现在4日01:22，风速为15m/s，此次雷雨天气过程共造成3架次航班的返航和备降，大风、雷暴和强降水未造成地面设备和航空器的损坏。

表1 2021年5月3-4日桂林机场雷暴和降水过程（时间为北京时）

3 天气背景

3.1环流形势

桂林两江国际机场进入春季（3~5月）后，北方冷空气有所减弱，南方暖湿空气有所增强，机场刚好处在这冷、暖两种气流的交汇地带，降水增多，雷暴日数进入5月份后明显增多^[1]。

图1 2021年5月3日20时卫星云图

棕色实线：500hPa高空槽位于贵州东南部，向东缓慢移动，靠近桂林地区。

红色双实线：850hPa切变线位于贵州和广西交界处，逐渐向南压过桂林地区。

红色箭头：850hPa有一支西南低空急流，急流经过本场上空带来充足的水汽。

从卫星云图（图1）上可以看出本次雷雨过程是一次典型的低空切变线配合高空槽过境产生的强对流天气过程，对流云团和切变线相对应。

（a）

（d）

（c）

（b）

图2 2021年5月21日08时（a）和20时（b）500hpa、20时850hpa（c）、20时地面图（d）环流形势及槽线和切变线

进入5月，西南季风逐渐加强，华南进入前汛期。5月3日08时500hPa（图2a）图上可以看到在西南地区有一高空槽逐渐东移，本场受槽前西南气流控制，3日20时500hPa（图2b）高空槽东移至贵州东南部，并逐渐影响本场，而此时850hPa（图2c）也南压到贵州东南部并继续向本场南压过来，切变南侧西南气流风速达到12-16m/s，形成了一只西南低空急流，为雷暴的产生提供充足的水汽。此时的地面锋面（图2d）刚到达长江流域北面附近，离桂林地区较远，本场地面主要受低压槽控制。

从卫星云图上可以看到（图1），对流云团在高空槽前发展，与低层850hPa切变线位置吻合，低空切变线是诱发本次雷雨的主要触发条件。

3.2热力和动力条件

（a）

（b）

（c）

图3 2021年5月3日08时、20时，4日08时桂林站T-lnP图

分析桂林站08时和20时的T-lnp图（图3a、b）可见，桂林地区层结都是不稳定的，并且由于低层850hPa西南低空急流的作用，使得中低层增温增湿，对流有效位能CAPE值由08时的363J·kg^-1增长为20时的1888.6J·kg^-1 。08时探空图显示描述大气暖湿和气层稳定程度的K指数为38.4，沙氏指数SI为-2.14<0，总指数为47，20时探空图显示描述大气暖湿和气层稳定程度的K指数为37.5，沙氏指数SI为-1.61<0，总指数为45.4。桂林地区的各项强对流指标均指示桂林地区层结处于不稳定状态。根据桂林两江国际机场春雷预报模式^[2]和桂林机场雷暴大风天气物理量特征^[3]，温度层结也是有利于对流发展的。20时探空资料显示湿度层结呈下湿上干的状态，600hPa以上是干层，600hPa一下相对湿度大，是湿层，高层干冷空气的侵入，也是产生强对流天气的有利条件。

4 多普勒天气雷达资料分析

当桂林机场本场或终端区内有对流天气时，管制部门需要对雷达回波进行实时监控，因此本场雷达在运行过程中一般不进行体扫，而只做固定仰角的平扫，另外桂林机场西面13km左右有成南北走向的山脉，该山脉平均海拔在1000m左右，雷达在做平扫时仰角不能太低，一般在3.0°，因此本场雷达只能观测到飑线的一部分回波，本场雷达回波演变不能很好的反应整个飑线的演变过程。

图5 2021年5月4日桂林机场多普勒雷达回波演变图（仰角3.2°）

图5分别是4日00:00、01:15、02：30、04：00时次的本场多普勒雷达基本反射率PPI平扫图，00:00是本场观测西面闻雷的时间，可以看到此时在回波带的前方已经出现了小块对流云团，距离本场20km左右，强度50dBz。01:15对流云团接近本场，本场开始出现中到大雨，风速和风向都出现突变，风速突增至12m/s，风向转为西北风，正是对流云团来的方向，此时回波带合并成为明显的带状分布，强度略有加强，但此时雷达并未观测到对流云带后方的持续性降水云系，当强回波移动到本场南侧（02:30）以后，在本场北侧雷达观测到了大面积的将会云系。02:30雷达观测到的回波表面上看已经接近尾声，但其实在其西侧还有大部分强回波带未在雷达上观测到，实际上强回波在04:00才完全远离本场，本场中到大雨停止。以上的分析可以看出本场雷达探测具有一定的局限性，因此要结合雷达拼图才能更准确的判断天气结束时间。

图4 2021年5月3日24:00华南地区雷达拼图

从雷达回波拼图（图4）可以看到，在3日22:00的雷达回波拼图上，贵州和广西已经形成了一条长度约500km的带状回波，多个强对流单体呈弓形排列在回波带前沿，对流单体强中心强度在50-55dBz之间，此时对流带已经发展成为飑线^[4]，这也是会带来大风天气的重要回波特征。这次对流天气的生命周期较长，从贵州中部开始发展成为对流天气，随后自西北向东南方向压过本场并继续向南影响广东省，随着切变线减弱而消散，整个生命周期持续了将近24个小时。与上面本场雷达回波图对比，雷达拼图展示的对流云团更加完整，因此预报员在判断范围较大的对流云团的尺度和影响时间时，要用雷达拼图作为补充参考，虽然拼图会有15-20分钟的延迟，但仍可以作为补充参考。

5 AWOS自观数据分析

图6 2021年5月4日00：10-02:00桂林机场19号跑道风速及气温变化曲线

图6是桂林机场4日00:10-02:00时次19号跑道风速和气温的变化曲线，可以看到在01:10时次，本场风速出现突变，突增至12m/s，最大风速达到15m/s，气温在同一时间也骤降了3℃，这与阵风锋过境带来的影响类似，但气压变化不大，因此本文未做出气压变化曲线。

6 结论

（1）本次雷雨天气发生在500hPa高空槽前的西南气流区域，层结条件显示桂林地区为不稳定层结，850hPa冷式切变线触发了本次对流天气。

（2）本次对流天气过程中，多个对流单体呈弓形排列，形成飑线天气，使桂林机场出现15m/s的大风和强降水天气。

（3）预报员在判断范围较大的对流云团的尺度和影响时间时，要用雷达拼图作为补充参考，来弥补本场雷达在强对流天气发生时只能做固定仰角的平扫带来的缺陷。

参考文献：

[1] 赵素玲,梁汝政.桂林两江机场航空气候志1997-2016；

[2] 梁汝政,钟伟等.2019.桂林两江机场大风天气分析[J].空中交通管理；

郭嘉，1989年11月，男，工程师，从事航空天气预报工作