首都機場一次初夏強降水天氣過程分析

周博坤　馬天宇

摘 要：文章利用1°*1°每6小時一次NCEP再分析資料和多普勒天氣雷達資料對2013年初夏首都機場一場雷雨過程進行分析，意在探究造成此次雷雨天氣的主要原因。分析結果表明：對流天氣過程易發生在槽前暖區內，前期來自海上的偏東氣流為雷暴發生提供了充沛的水汽和能量。高層槽攜帶冷空氣東移南下，沖擊不穩定層結使對流發展，為大范圍雷暴發生提供動力抬升條件。強降水過后地面氣溫明顯降低，雖然整層仍處南風當中，但無新的冷空氣補充，抬升條件減弱，不穩定能量減小。由此判斷后續以陣雨降水可能性更大，雷雨幾率減小。

關鍵詞：強對流天氣；雷達回波；雷暴

引言

雷暴和積雨云是發展強烈的不穩定的天氣現象，云中及其附近有強烈的上升、下降氣流，飛機穿過它會遇到強烈的顛簸，使飛行員難以操縱。因此民航規定：禁止飛入積雨云和濃積云，禁止在小于規定的側向和垂直距離繞飛積雨云、濃積云。雷暴區飛行事故率比較高，雷雨天氣伴隨的強降水和CB風造成的低空風切變也對飛行有重大影響。1994年7月20日，云南航空公司B737飛機，在昆明機場著陸過程中遇到雷雨天氣，飛機沖出跑道。1997年5月4日，南方航空公司B737飛機在深圳機場著陸過程中遇到大雨，飛機沖出跑道失事。1999年8月22日，臺灣中華航空公司一架MD-11飛機，在香港赤臘角機場著陸階段遭遇強側風失事。機上300名旅客和15名機組人員，其中3名旅客遇難身亡，212名旅客受傷。因此對雷雨天氣過程及其所伴隨的強天氣進行分析研究，探尋其發展規律，對正確組織實施飛行活動，保障飛行安全、高效完成飛行任務是十分有價值的。

2013年6月7日8時左右北京首都國際機場出現一次較強雷雨天氣，雷雨區呈全包圍形式環繞機場四周航路，首都機場早高峰進出港航班受到嚴重影響。由于航路上雷雨持續時間長，后續航班受到嚴重流量控制。受此影響多家航空公司取消北京相關班次。進出港航班受到不同程度延誤。6月6日23：50UTC首都機場啟動航班備降保障程序，7日07：48UTC持續8個小時的航班備降保障程序結束。

當日早8時管區西部15公里外有大片雷雨回波，回波逐漸東移北抬移向本場，頂高5-7公里。本場上午出現雷雨天氣，短時雨強較大，而后轉陣雨，本次天氣過程的主要降水落區位于北京區域及河北中南部區域，管區西南部航路受雷雨影響時間較長。本場觀測實況：降水時段0050UTC-0516 UTC，1740 UTC-1920 UTC，2354 UTC-次日0011 UTC。雷暴時段0059 UTC-0211 UTC。白天降水量11.8mm，夜間2.6mm。累計降水量14.4mm。

1 天氣過程分析

1.1 環流場分析

500hPa高度場高緯度地區上游冷空氣前期主要在E110°以西的橫槽中堆積；槽前的我國中緯度地區西北下沉氣流減弱；槽前弱冷空氣由亞洲高緯度地區東部向南擴散至我國中緯度地區，與加強的西南暖平流交匯。7日12UTC，亞洲高緯度地區的大橫槽在東經95°附近斷裂。次日下游槽中的冷空氣南下至我國中緯度地區，與青藏高原東側區南退的西南暖平流交匯；再次影響我國中部地區。

1.2 天氣形勢分析

6日夜間于中蒙邊境有低壓東移發展。華北區域及本場位于低壓前部，東部的渤海高壓位置和強度相對穩定，從地面氣壓場（圖1）可以看出7日白天有所加強，對低壓東移起阻擋作用。低壓東移緩慢，7日午后到傍晚低壓加深發展。而本場及華北區域東部一直處在低前暖區的弱形勢場當中，本場地面持續偏東風。對照降水落區實況可以看出此次過程為明顯的低前暖區降水，降水落區主要位于華北區域的中部和南部，雨量多為中到大雨量級，降水中心位于河北西南部，局地達暴雨量級。

低層850hPa（圖2）鋒區一直位于中蒙邊境，向東推進緩慢。自6日開始本場維持槽前西南風，華北區域南部為偏南氣流控制，且持續時間較長。而管區西南部則為偏東氣流控制，有來自海上更為直接的水汽輸送。華北中東部處在暖區當中，暖平流持續而旺盛。在低層形勢場變化不大的前提下，華北中南部的大范圍雷暴發生在7日白天，首都機場雷雨及強降水時段集中在7日上午。這與中高層系統發展有更直接緊密的關系。

從700hPa風場（圖3）來看從6月夜間開始在北京及以東部區域有西南急流建立，水汽通道暢通。7日入夜后西南風速逐漸減小。中低層維持長時間偏南風為水汽和能量的積聚有較大貢獻。從系統配置來看，700hPa前期自河套北部有槽東移，在7日00UTC槽加深發展成渦旋，其中心位于N38°河北與山西交界處，同時配合有濕度大值區。該時次正是華北管區西部開始有大片雷暴發展并東移影響本場的時期。而后系統減弱，華北區域700hPa仍維持較弱的偏南風場。高層500hPa系統與700hPa過境時間比較一致。系統較為垂直，略有前傾。7日夜間整層仍維持偏南氣流控制，雖然不穩定能量在白天得到釋放，但夜間本場及區域內仍出現陣雨天氣。

2 強降水發生條件分析

雷暴天氣是由水汽條件、不穩定層結條件和抬升力條件三方面綜合作用產生的。本次降水過程水汽充沛，濕層較厚。水汽主要來自于中低層槽前西南氣流和日本海高壓南部的偏東氣流，它們共同為降水區輸送源源不斷的水汽，為本次強降水的產生創造了有利條件。夏半年在高空槽線附近，如有強烈的輻合上升和充足水汽，易有雷暴生成。從沿E116°的垂直速度剖面圖來看，7日00UTC N40°附近整層都處在上升運動大值區當中，本場處于上升運動中心。與強降水發生的時間位置對應較為一致。而到了12UTC，N40°附近整層垂直運動轉弱，只有850hPa以下尚有弱的上升運動，說明該時已不具備發生強降水的條件。（圖4）

K指數能夠反映大氣的層結穩定情況， K指數越大，層結越不穩定。由圖5本場K指數時序圖可看出，自6日夜間開始，本場K指數就在35以上，層結相當不穩定，反映了不穩定能量積累的維持。直到06UTC以后K指數才呈現下降趨勢。對應實況在K指數所指示的不穩定區域中，本場及南部管區在該時段出現成片雷暴天氣。6日夜間至7日白天北京一直處在SWEAT指數大值區，7日00UTC SWEAT指數高達350，此時正是實況中本場發生雷暴天氣的時段。00UTC以后曲線呈現持續下降趨勢，本場后為陣雨天氣。

3 雷達回波分析

6月7日00UTC大片雷雨回波在距本場以西40公里處向東北方向移動發展，回波主體完整，前緣回波較強，強度在30-45dBZ。且在回波主體前緣開始有激發的孤立雷雨回波生成。本場降水開始于0050UTC，雷雨出現在0059UTC。此后一小時內本場和五邊被雷雨完全覆蓋，處在回波強度中心。0211UTC雷雨移出本場，并在東移北抬過程中迅速減弱消散。本場雷雨基本于此時結束。但在本場西南方向120公里處不斷有新的雷雨回波生成，并向本場方向移動中又不斷減弱。說明此時的輻合中心位于西南區域，而本場受冷空氣滲透影響輻合條件變差。后于航路上在本場正南方向60公里處和110公里處有兩塊局地生成的雷雨回波生成后穩定維持，對京廣京滬航路影響嚴重。本次雷雨過程雖然雷雨時間不長，但在南向航路上的雷雨影響時間較長，對運行依然造成重大影響。（圖6）

4 結束語

（1）對流天氣過程易發生在槽前暖區內，前期來自海上的偏東氣流為雷暴發生提供了充沛的水汽和能量。（2）高層槽攜帶冷空氣東移南下，沖擊不穩定層結使對流發展，為大范圍雷暴發生提供動力抬升條件。（3）強降水過后地面氣溫明顯降低，雖然整層仍處南風當中，但無新的冷空氣補充，抬升條件減弱，不穩定能量減小。由此判斷后續以陣雨降水可能性更大，雷雨幾率減小。（4）暖區降水形勢場變化不大，且與近地層溫濕條件、地形等因素緊密相關，不易精確判斷雷雨發生時段和強降水落區，特別是有幾段降水時對降水性質的判斷有一定難度。

參考文獻

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作者簡介：周博坤（1986-），女，北京人，工作單位：民航華北空管局氣象中心，職務：助理工程師，研究方向：航空氣象。