温州机场2021年初雷天气过程分析

温州机场 2021年初雷天气过程分析

王亮

中国民用航空温州空中交通管理站，浙江温州， 325024

摘要：利用常规观测资料以及NCEP/NCAR的再分析资料，对温州机场2021年的初雷天气过程进行了诊断分析，结果表明：有利的高低空配置是雷雨天气发生的前提条件；正涡度区与辐合中心相互配合叠加，低层辐合高层辐散使得上升运动强烈发展，极易触发强对流天气；中层的低能舌叠加在浅层的高能舌上，有利于形成强对流天气；水汽通量以及水汽通量散度与降水落区有较好的对应关系。

关键词：温州机场，初雷，水汽通量，假相当位温

引言

强对流天气通常是指伴有短历时强降水、雷暴大风、强雷电等现象的灾害性天气，它也一直是民航运行中需要重点关注的对象，因为对流性天气十分激烈，容易致灾，会给航班安全带来巨大的安全隐患；但是根据目前的预报手段和技术水平，对其进行定点、定时预报的难度相当大^[1,2]。对于温州机场来说，初雷天气的发生是预示着当年雷雨季的开始，由此我们开始进入雷雨季的安全保障阶段。本文针对2021年3月20日发生在温州机场的一次强对流天气过程进行了环流背景分析，并通过动力条件、热力条件和水汽条件等物理量对此次天气过程进行诊断分析和总结，以期为日后的雷雨天气预报提供一定的帮助。

1 过程概述

2021年3月20日清晨温州机场发生了一次雷雨天气过程，据温州机场自动观测系统显示，05:02（北京时，下同）机场发生雷暴，直到06:14结束，雷暴持续时间为1小时13分；此外，04:50开始中雨，05：11转为小阵雨后雨渐止，05：41又转为中阵雨，05：43转为大阵雨，05：58转为中雨，直至06:14转为小雨后渐止。这是温州机场2021年的第一次雷雨，受到了此次初雷天气过程影响，对航班的早高峰来临前的正常运行造成了较大影响。

2 天气形势分析

分析图1可知，北京时间20日02时，温州机场上空500hPa为高压北侧偏西气流控制，与此同时山东半岛至华东地区中北部上空有一明显的槽线东移，且槽后又有一明显的冷空气中心，槽后干冷空气随槽线东移，且温度场落后于高度场（图1a）；700hPa图上（图1b）高度场、温度场形势与500hPa类似；850hPa图上（图1c）我国华东地区有一低涡东移，温州机场位于低涡切变线前，沿海温度场有明显的暖脊发展；近地层1000hPa图上（图1d），我国东部沿海为一倒槽低压带内的静止锋。如以上分析得出的高低层形势配置有利于雷雨天气的产生。

(a)

(b)

(c)

(d)

图1 19日02时（北京时，下同）500hPa（a）、700hPa（b）、850hPa（c）的位势高度场和温度场及1000hPa海平面气压场（d）

3 物理量诊断分析

3.1 抬升条件

分析20日02时的涡度场（如图2a所示），可以发现温州机场所在区域（即121°E，28°N）的大气的低层（850—1000hPa）为正涡度分布区，存在一个中心值为0.6×10^-5s^-1的明显正值区，在中层（700-500hPa）则存在一个中心值为-0.4×10^-5s^-1的明显负值区，说明此时在温州沿海地区已经有气旋性环流发展起来；分析02时的散度场（如图2b所示），在7000hPa以下，118°—122°E为辐合区，往上700-500hPa为辐散区，形成低层辐合高层辐散，辐合区配合辐散区的抽吸作用有利于上升运动的发展。又可以发现，温州机场所处的浅层上空，正涡度区与辐合中心相互配合叠加，有利于气旋性环流和上升运动的发展，而且在明显的气旋性环流和抽吸作用的共同影响下，118°—122°E区域上升运动强烈发展，这也极易触发强对流天气。

(a)

(b)

图2 20日02时沿28°N涡度场（a）、散度场和风场（b）的剖面图（单位：10^-5s^-1）

3.2 层结条件

通过对20日02时假相当位温（θse）沿着28°N做剖面（如图3a所示），可以看出在700hPa以上，116—126°E之间θse的等值线比较密集，而在850hPa，116—126°E之间θse的等值线数值较大，为能量锋区，因此浅层存在高能舌；700hPa—500hPa之间θse的数值明显低于其它层，并且存在一个显著的冷中心，这一现象表明在大气的中低层有干冷空气入侵，说明在这一层出现低能舌。从图3b可以发现，温州沿海地区的850-500hPa的θse的差值存在一个中心为10℃的大值中心，由此，中层的低能舌叠加在浅层的高能舌上，这表明低层增温增湿，中高层冷空气南下，这一形势加大了大气的不稳定度，有利于形成强对流天气。

(a)

(b

)

图3 20日02时沿28°N的θse剖面图（a）、θse差值（850-500hPa）分布图（b）

3.3 水汽条件

分析20日02时的水汽通量，如图4a所示，可以发现水汽通量大值中心一个处于福建中西部；另一个位于温州东部，水汽中心位于海上。而温州沿海的水汽通量数值约为70，不是最大值中心分布区域，温州机场此时位于水汽通量相对低值区，水汽通量较小，只是出现了短时中到大阵雨，且持续时间不长，这就表明水汽通量与降水落区有较好的对应关系。

沿着120°E做水汽通量散度和风场的剖面（见图4b，等值线代表水汽通量散度，风向杆代表风速），可以发现此时在28—31°N之间存在明显的水汽辐合中心，最大辐合中心位于29—30°N ，水汽辐合较为强盛，对应温州沿海地区出现短时强降水。

(a)

(b)

图4 20日02时850hPa的水汽通量（a）（单位：g·cm^-1·hPa^-1·s^-1）、水汽通量散度（单位：10^-4g·cm^-2·hPa^-1·s^-1）和风场（b）（单位：m/s）叠加图

4 结论和讨论

使用常规观测资料、NCEP/NCAR的再分析资料，分析了2021年发生在温州机场的初雷天气过程，得到以下结论：中高层槽线及浅层切变东移，地面锋面东移南压是雷雨触发的有力天气形势；分析“雷暴发生的三要素”，从抬升条件来看，温州机场上空，正涡度区与辐合中心相互配合叠加，低层辐合、高层辐散，在明显的气旋性环流和抽吸作用的共同影响下，易触发雷雨天气；从层结条件来看，低能舌叠加在高能舌上，低层增温增湿，而中高层为干冷空气，形成了“上干下湿”的配置，使得大气的不稳定度增大，易形成雷雨天气；从水汽条件来看，水汽通量、水汽通量散度对于雷雨期间的降水强度及落区的预报具有较好的指示意义。

参考文献

[1] 朱乾根,林锦瑞,寿绍文,等.《天气学原理和方法》[M].北京：气象出版社.2007.

[2] 姚学祥,孙欣,孙继松,等.《天气预报技术与方法》[M].北京：气象出版社.2011.