2023年6月21日温州机场强对流气过程分析

2023年6月21日温州机场强对流气过程分析

侯思远

中国民用航空温州空中交通管理站

1. 天气过程回溯

2023年6月21日午后至傍晚，温州机场及终端区内出现了强对流天气过程。此次强对流天气发生在航班运行密度较大的时段，叠加端午假期前的出行小高峰，对航班的正点运行造成了较大的影响，期间共有14架次航班备降，给机场航班运行造成了极大的压力。

具体来看，21日14-15时，机场出现小到中阵雨，16-18时，机场间歇性的出现中到大阵雨，航班受到较大影响；之后17:52-19:12温州机场出现雷暴，17:47-18:30出现雷暴伴强降水，18:35后雨势减小，变为小阵雨天气，至19:12后雷暴云团移出机场关键区，天气影响结束。根据AWOS降水数据，21日当天1h雨量最大值为：36.5mm，出现在19时；3h雨量：67.2mm（占日24小时降雨量的比重为94%）出现在16-19时，日24h雨量：71.3mm。是一次典型的短历时强降雨过程。

2. 天气机制分析
   1. 实况天气分析

21日08时天气图上，500hPa副热带高压中心位于台湾南部海域，东北冷涡中心处于辽宁东部，华东大部处于东北冷涡底部和副高外围的偏西气流之中，本场处于副高588线外围的偏西气流，浙江中西部有浅槽东移。700hPa上，副高中心更加偏南，东北冷涡的中心也更加偏东，冷涡后部的高空槽由冷涡中心延伸到浙江中东部，本场处于槽底的西南偏西气流。850hPa上，东北冷涡后部的高空槽已东移入海，华东中东部沿海处于槽后西北气流之中，但浙江南部至江西仍有一条切变线，本场处于切变附近。地面图上，华东中北部已处于冷涡后部的弱高压环流之中，本场处于冷涡后部的锋面附近，机场东侧和东北侧的大部分岛屿风向已转为东北到偏东风，但风速较弱，在1-3m/s之间。

21日20时天气图上（图4），500hPa副高位置稳定，东北冷涡后部的高空槽已经入海，华东中北部已转为槽后西北气流，本场处于副高外围的西南气流之中；700hPa与500hPa相似，冷涡后部的高空槽也已经入海，华东东部沿海已转为槽后西北偏西气流；850hPa上，浙南地区的切变线已经东移南压减弱，浙江东南沿海已经转为西北气流；地面图上，本场附近的锋面已南压至福建境内，机场东侧和东北侧的岛屿风向已转为东北风，风速3-6m/s之间。

综上可知，本次下午到傍晚的强对流天气过程是在地面静止锋过境后，高空处于副高外围的西南气流控制下，由高空浅槽与低层切变东移南压过程中引发的。

2.2.物理量分析

2.2.1层结条件分析

由于温州地区缺少探空资料，所以为了研究强对流天气的发生机理，使用了欧洲中心的再分析资料进行物理量分析。下午14时的T-图，900hPa以下已经转为锋面北侧的东北风，高空仍为西南偏西风，0-3km和0-6km之间的垂直风切变略有增强，接近于中等以上，能量条件也略有增强，CAPE值为1762J/kg，水汽条件方面与08时相比明显增强，PWAT达到了72mm，500hPa以下的大气层结都处于饱和或接近于饱和的高湿状态，结合21日08时天气图显示，700hPa比湿≥9g/kg，850hPa比湿≥12g/kg，温州地区处在显著湿区之中，是当日傍晚暴雨发生的重要水汽条件。

根据郑媛媛等人的研究，0℃层～-20℃层高度差一般在3.0km～3.5km之间有利于雷电的发生，当高度差太大时，使不同相态的粒子数浓度降低，碰撞机会降低，不利于电荷的分离，从而不利于雷暴的发生。根据下午08时和14时的T-lnP图，使用压高公式换算，高度差大约为3.5和3.7km。可以看出0℃和-20℃之间的厚度条件不太有利。

2.2.1动力条件分析

在此次强对流天气过程中，温州机场累积雨量达到了71.3mm，已经达到了12小时降雨量级中大暴雨的标准，而这仅仅是发生在三小时内的降雨量，如此猛烈的强对流天气过程，不仅需要高湿的大气环境，还需要强烈的上升运动。21日下午17时，500hPa上，温州机场处于较弱的负涡度中心附近，中心值为-4E-5/S，虽然不利于上升气流的发展，但机场周边有正涡度平流，对上升气流的抑制作用不强，并在不断地减弱；700hPa上，温州机场处于较强西南气流之中，正涡度中心的东南侧，且机场还处于正涡度平流之中，有利于上升气流的持续增强；850hPa上，温州机场处于切变线附近，并且在机场西北侧有中β尺度的涡旋生成，涡旋对应的正涡度中心值为16E-5/S，机场位于正涡度中心东南部。700hPa和850hPa的正涡度都带来了强烈的上升气流，正是暴雨发生所必备的另一个动力条件。

3. 预报服务过程

21日下午15时，机场以西25公里出现强降水对流云团，且对流云团向东北偏东方向移动，结合实时雷闪资料和雷达产品，对流云团为低质心的降水云团，所以预计对流云团主要影响塔台管制区的北侧，即对当日的起飞航班造成有限的影响，所以未发布机场警报。15：40时，预报员通过对雷达产品的分析确认了云团演变趋势后，在管制负荷系统中向管制部门通报了本场及北五边将受到阵雨云团影响，随后16：06至16：12本场中雨。

16：17时，根据天气形势并结合雷达产品分析，在东山导航台西侧山区生成的强对流云团，预报员预计对流云团向东北偏东方向移动，会对导航台附近空域和本场造成重大影响，所以立即发布了当日第一份强对流机场警报，预计16：18至18：00，强对流云团将会影响东山导航台、塔台管制区、机场等区域，并有中或大阵雨伴CB天气，随后本场16：39开始了大雨天气。16：39至17：52，本场天气在小阵雨、中阵雨、大阵雨之间往复变化，根据15-17时雷闪分布来看，雷电主要发生在强对流云团的生成地山区和东山导航台的南侧。

由于气象局提供的雷达终端无法使用剖面功能，所以预报员对强对流云团的结构缺少全面的了解，并且结合当时的雷闪分布资料，影响了预报员在机场警报中的预报结论，只预报了中或大阵雨伴CB天气。

17：52本场发生了雷暴伴大阵雨天气，预报员立即更新了警报，并根据雷达产品，将本场及塔台管制区内的雷暴伴中到大阵雨天气的持续时间更新到了18:40，18：35本场转为了雷暴伴小阵雨天气，反射率在50dbz以上的对流云团也于18：42移出了关键区,更新后的警报与实况天气基本一致。通过对影响本场的雷暴云团做剖面可以看出，少部分粒子受到上升气流的抬升，达到了6km左右的高度，即0℃层～-20℃层之间，大部分的粒子仍处于5km以下，为降水雨滴，雷电强度不强，有偶发性的特征。

4. 总结

1. 6月21日下午的强对流天气，发生在地面静止锋过境后，高空处于副高外围的西南气流控制下，由高空浅槽与低层切变东移南压过程中引发的。
2. 借助欧洲中心的的0.25°x 0.25°ERA5再分析资料进行物理量分析和实况天气图，温州地区处在700hPa比湿≥9g/kg、850hPa比湿≥12g/kg的显著湿区之中，机场上空的大气层结500hPa以下都处于饱和或接近于饱和的高湿状态，但垂直风切变条件一般，0℃层～-20℃层高度差约为3.7km，根据郑媛媛等人的研究，此高度差不利于雷暴的发生。
3. 涡度条件中，下午17时850hPa切变线上生成的涡旋为强对流天气提供强烈的上升作用，是必要条件之一。
4. 根据雷达剖面图分析，影响本场的强对流云团以低质心的降水云团为主，结合雷闪分布分析，强对流云团中只有少量的雷暴云团，雷暴的发生具有偶发性特征。