长春龙嘉机场一次暴雨天气过程分析

长春龙嘉机场一次暴雨天气过程分析

蔡明娇,关浩,姜领军,柳林

民航吉林空管分局 吉林长春 130000

摘要：本文利用长春龙嘉机场地面观测资料、NECP再分析资料，对2019年8月18日发生在长春龙嘉机场的一次暴雨天气过程进行分析。结果表明该过程是由高空低槽、低空急流共同影响导致的。通过对此次暴雨天气的天气形势分析，以期为长春机场的降水预报提供合理的参考依据。

关键词：暴雨 环流形势 天气特征

1 引言

暴雨是影响民航飞行安全的重要天气之一，其产生的强降水不仅会导致低能见度，影响飞行员目测高度，而且会降低机轮与跑道的摩擦系数，增加飞机滑跑距离。同时，与暴雨相伴随的雷暴、大风、低云、低空风切变等天气，容易使飞机因操作困难发生偏转、颠簸、偏离航行高度等情况，常造成航班返航、备降，对航班正常运行造成一定影响，因此做好暴雨天气的预报分析尤为重要[1-5]。

2019年 8月18日长春机场出现一次暴雨天气，本文利用地面观测资料和NCEP再分析资料，分析了此次暴雨过程的环流背景和主要影响系统，进一步加深对该类暴雨过程的认识。

2 资料与方法

利用美国国家环境预测中心和大气研究中心（NCEP/NCAR）逐6h、水平分辨率为1°×1°的再分析资料、长春龙嘉机场常规气象观测资料，采用实况与动力诊断分析相结合，从环流背景、物理量场（水汽输送、动力结构）等方面进行讨论。

3 天气实况分析

2019年8月18日，长春机场出现降水天气，降水集中在傍晚至夜间，降水时段为 01：12—03：20、17：43—21：46(北京时，下同)，24小时降水量63.7mm，达到暴雨等级。降水过程中伴随轻雾和雷暴天气，雷暴时段为17:56—20：47，期间 17:58—18:19本场出现强雷雨，18:09主导能见度仅为1000m。短时强降水以及雷暴的强对流天气，对长春机场航班的正常运行产生影响，共造成1架次航班取消，11架次航班备降，13架次航班延误。

表1 2019年8月18日长春龙嘉机场天气实况

4 天气形势分析

此次暴雨天气过程在500hPa欧亚中高纬度上呈稳定的“一脊一槽”环流形势，如图1a所示，在温压场配置上，120°E、55°N附近形成一个闭合低压环流伴随冷中心生成，在此环流的作用下我国东北大部地区受偏北气流的影响，有利于将高纬冷空气输送，此时东北地区上空为一冷涡控制。槽后有明显冷平流向槽区输送，促使小槽发展加深；与此同时，西西伯利亚脊后部的暖平流向脊区输送，高压脊继续发展加强。18日 20 时（图1b），低压槽继续向东移动，龙嘉机场位于高空槽前，500hPa温度槽落后于高度槽，槽南部等高线疏散，槽前正涡度平流和负变高加大，冷平流增强。随着槽后冷平流进入槽区，致使槽发展加深东移，为强降水提供了有利的环流背景。

图1  2019年8月18日20 时500hPa形势（a）08时（b）20时高度（实线，单位：dagpm）、温度（虚线，单位：℃）

由风场资料（图2a）来看，如图所示，在长春机场附近低层850hPa存在一直明显的西南风低空急流（低空风速≥12m/s的急流），并且伴有明显的风速辐合。200hPa（图2b）高空急流出口区左侧为高空辐散区，高空抽吸作用的强迫有利于东北冷涡的发展，冷涡的发展使得降水逐渐增强。经对8月18日1000hPa到100hPa散度场（图2c）分析发现，500hPa以下为大范围的辐合区，400hPa到100hPa为强烈的辐散区，由此可见在降水区上空始终维持着低层辐合、高层辐散的结构，这种高低空配置使上升运动得到发展，是暴雨形成的有利动力条件。500hPa垂直速度场上，长春机场处于垂直速度负值区内,表明该地区存在强烈的上升运动，垂直向上的速度使得大气对流向上发展，有利于暴雨的形成。

图2  2019年8月18日20时（a）850hPa风场（阴影区风速大于8m/s）；（b）200hPa风场（阴影区风速大于30m/s）；

（c）沿125°E散度剖面图（等值线，单位：）；（d）500hPa垂直速度场（阴影区，单位：pa/s）

5 水汽输送特征

产生暴雨的条件之一是有源源不断的水汽输送，分析暴雨发生期间的水汽输送特征是研究暴雨形成机制的重要方法。由于大气中的水汽大部分集中在对流层低层，因此主要分析暴雨期间850hPa和925hPa的水汽通量特征。图3给出了2019年8月18日08时水汽通量和水平风场分布，如图所示两层对比来看，水汽通量分布差别不大，长春机场主要受西北气流控制，水汽通量值自南向北增加，来自低纬西太平洋的西南暖湿气流源源不断地向北输送，这是水汽通量较大的原因。

图3 2019年8月18日平均水汽通量（ɑ）850hPa （b）925hPa（单位：）和风场分布

图4是8月18日850hPa和925hPa水汽通量散度及流场。可以看出，850hPa高度上水汽通量散度大值区和风场辐合区与925hPa高度上的配置相似，长春机场在降水期间都处在一个明显的水汽通量散度负值区，两层水汽通量散度特征相似，西北冷空气南下和西南气流交汇在长春机场，形成的风辐合区与水汽通量辐合区重叠。由此可见，中低层水汽和动力的辐合是造成此次暴雨天气的重要条件。

图4  2019年8月18日平均水汽通量散度（ɑ）850hPa; （b）925hPa（单位：）和风场分布

6 讨论与结论

本文通过使用NCEP再分析资料对长春机场2019年 8月18日暴雨过程的天气特征进行了分析，得到以下结论:

（1）此次暴雨天气过程在500hPa欧亚中高纬度上呈稳定的“一脊一槽”环流形势，槽后的明显冷平流进入槽区，致使槽发展加深东移，为强降水提供了有利的环流背景。

（2）在降水区上空始终维持着低层辐合、高层辐散的结构，这种高低空配置使上升运动得到发展，是暴雨形成的有利动力条件。

（3）500hPa垂直速度场上，长春机场处于垂直速度负值区内，表明该地区存在强烈的上升运动，垂直向上的速度使得大气对流向上发展，有利于暴雨的形成。

（4）长春机场主要受西北气流控制，水汽通量值自南向北增加，来自低纬西太平洋的西南暖湿气流源源不断地向北输送，这是水汽通量较大的原因。西北冷空气南下和西南气流交汇在长春机场，形成的风辐合区与水汽通量辐合区重叠。可见，中低层水汽和动力的辐合是造成此次暴雨天气的重要条件。

参考资料

[1]任伟, 任燕, 李兰兰. 基于HYSPLIT模式的济南机场一次暴雨过程的水汽输送特征分析. 海洋气象学报, 2019, 39(1): 116-122．

[2]Shun ZHANG, Yang HU, Yu ZHOU. Characteristics of Heavy Rainfall at Changbei Airport. Meteorological and Environmental Research, 2021, 12(5): 12-16.

[3]宋静, 傅文伶. 双流机场“7.21”暴雨微物理特征及触发维持机制分析. 气象科学, 2021, 41(1) : 119-127.

[4]代冰冰, 高云峰. 滇西北高原机场一次暴雨过程的水汽输送特征分析. 高原山地气象研究, 2020, 40(3): 29-33.

[5]王刚, 梁蕾蕾, 刘峰. 广州白云机场一次秋季大暴雨成因及上游对流云团的触发机制. 气象科技进展, 2012, 2(5): 55-57, 69.