SWAN系統(tǒng)在西安咸陽國際機場雷暴天氣預報中的應用

王澤斌 李建庭 于紅偉

摘 要：選取 2016年7月24日發(fā)生在西安咸陽機場的強雷暴天氣個例，綜合分析 SWAN短時臨近預報 系統(tǒng)輸出的雷達資料及其衍生產品，對該臨近預報產品結果檢驗表明，利用SWAN系統(tǒng)能夠豐富咸陽機場短臨預報參考資料，預報效果良好，具有較高的業(yè)務應用價值。

關鍵詞：西安咸陽國際機場；SWAN短時臨近預報系統(tǒng)；強雷暴天氣

西安咸陽國際機場地處絲綢之路起點，是西北航空交通運輸事業(yè)的重要樞紐，近年來航班量增長顯著，日均航班吞吐量達到800架次以上，小時航班吞吐量突破50余架次。

強對流天氣對于航班正常運行產生了巨大影響。尤其在夏季，頻繁的雷雨天氣導致數(shù)小時內進出港航班大面積延誤，對氣象服務部門提出了更高的預報精確度和保障壓力。強對流天氣臨近預報是指對未來幾小時之內（一般指0-2小時）的對流天氣系統(tǒng)及其所伴隨的災害性天氣的發(fā)生、發(fā)展、演變和消亡的預報[ 1 ]。

SWAN 系統(tǒng)是一套國家級災害性天氣短時臨近預報業(yè)務系統(tǒng)，該系統(tǒng)利用雷達、自動站、衛(wèi)星和數(shù)值預報模式等資料，重點對短時強降水和強對流天氣進行有效監(jiān)測、報警和短時臨近預報[ 2-5 ]。因此，應用 SWAN系統(tǒng)資料及其衍生產品，對進一步分析本地區(qū)強對流天氣的發(fā)生發(fā)展及消散情況，建立預警、預報產品有重要意義。

本文以2016年7月24日強雷雨襲擊咸陽機場過程為例，介紹一下SWAN系統(tǒng)在本場雷暴天氣下的強對流天氣臨近預報使用經(jīng)驗，以期為日后強天氣過程尋找一些參考依據(jù)，從而在一定程度上提高預報準確率，減少民航運輸因為天氣原因造成的經(jīng)濟損失。

1 過程概述

2016年7月24日陜西區(qū)域處于副熱帶高壓外圍的偏西南暖濕氣流控制之下，空氣溫度高濕度大，不穩(wěn)定能量充足，在低層有切變系統(tǒng)伴隨弱冷空氣自西向東劃過區(qū)域。這個背景條件有利于該日出現(xiàn)雷雨天氣。回顧整個過程，陜西大部地區(qū)均出現(xiàn)強雷雨大風天氣，西安市區(qū)出現(xiàn)明顯內澇。

就咸陽機場而言，雷暴天氣持續(xù)4小時42分鐘，過程降水量達55.9mm，期間最大陣風20米/秒。屬于今年乃至近幾年內本場最強雷雨天氣過程。

本次雷暴天氣共造成咸陽機場49班航班返航或備降它處。全部過程西安氣象預報室共發(fā)布機場天氣警報5份，咸陽機場終端區(qū)預警3份，西北重要區(qū)域預警3份，重要氣象情報3份。

2 SWAN系統(tǒng)在預報本次過程中的應用

SWAN系統(tǒng)主要能夠提供多普勒雷達組合反射率拼圖，TITAN風暴識別與追蹤產品，垂直液態(tài)水含量，任意方位與距離對流云團雷達回波垂直剖面，云團回波頂高監(jiān)測，雷達反射率預報，定量降水預報（QPF），降水估測（QPE），自動氣象站監(jiān)測數(shù)據(jù)及時空變化統(tǒng)計分析，累計降水量計算等功能。

TITAN風暴識別與追蹤系統(tǒng)能夠準確識別強對流云團的位置（橙色）以及預報未來30min（紅色）和60min（藍色）云團的移動位置，預報員可以參考評估云團的移向移速情況。

7月24日17：54通過SWAN系統(tǒng)監(jiān)測到在武功-禮泉一帶有分散性對流云團生成（圖1），根據(jù)TITAN風暴識別與追蹤可以看到它們是向東北方向移動，在西安市區(qū)有對流云團發(fā)展并向偏北方向移動，更重要的是該預報未來一小時在咸陽機場西南方向10-20公里位置會激發(fā)出一塊對流云團，此事引起預報員高度重視。

至18：06 SWAN系統(tǒng)最新產品已經(jīng)將咸陽機場西南處的發(fā)展云團識別并預測其未來向偏東方向移動，同時在西安市區(qū)的對流云團會與其匯合，通過SWAN系統(tǒng)內全省自動站氣象要素的實況顯示，我們可以看出關中西部已經(jīng)轉為西北風，弱冷空氣前沿將要移動到本場，預報員果斷下定結論，咸陽機場必將收到強雷雨襲擊，立刻通知相關服務部門，做好應對雷雨天氣的準備。

18：36分咸陽機場聞雷，SWAN系統(tǒng)內自動站統(tǒng)計顯示咸陽站出現(xiàn)1.2mm降水量（圖略），此時機場還有個別航班執(zhí)行05方向離港。

到了19：30實況顯示機場已經(jīng)完全被雷雨云團覆蓋（圖3（a）），根據(jù)TITAN風暴追蹤（圖3（b））可以看出機場西部有成片對流云將向東偏北方向移動，預計1小時后影響本場，機場及其東部成片對流云將向偏東方向移動，移速在20公里/小時左右；據(jù)SWAN系統(tǒng)的定量降水預報（QPF）顯示，本場將出現(xiàn)20-30mm的短時強降水（圖3（c））回波頂高監(jiān)測產品可以看出對流云頂高可達到15-18公里（圖3（d））。

利用雷達回波三維垂直剖面分析，對機場方向西南方向60公里及東南方向60公里坐分析可以看出，機場西部的對流云團結構完好，處于發(fā)展強盛階段（圖4），從自動站數(shù)據(jù)可以看出咸陽站出現(xiàn)25米/秒偏西大風，且周邊100公里范圍內風速均超過12米/秒（圖5），此時預報員迅速決定將雷雨大風預警提高到3小時，并將該信息通報給管制部門做好相關保障，此時機場全部關閉，進港航班采取備降與返航措施。

至晚間22：30后，SWAN系統(tǒng)產品預報雷暴云團逐漸東移減弱，自動站數(shù)據(jù)顯示機場及其以西已經(jīng)轉為一致的西北風，實況也與之做出了很好的驗證。

22：39預報員發(fā)布雷雨天氣將減弱并在23：30以后解除的機場天氣 警報，及時提醒航空公司和管制部門做好后續(xù)飛機的進出港準備工作。

3 結論與分析

1）由于目前咸陽機場預報資料的缺乏和天氣雷達落后等條件限制，SWAN系統(tǒng)能夠很好的彌補在這方面的不足，為雷雨天氣下預報員在形勢分析和預報提前量方面做出重要貢獻；

2）SWAN系統(tǒng)在短時臨近預報方面具有較高的準確率，不但可以作為大范圍對流天氣的監(jiān)測工作參考依據(jù)，也可以為小尺度強對流天氣的定量估測提供保障；

3）SWAN系統(tǒng)中一些預報產品在咸陽機場的氣象要素定量預報方面還需要進一步的驗證。

參考文獻：

[1] 壽紹文，勵申申，壽亦萱等.中尺度氣象學[M].北京：氣象出版社，2009.266-267.

[2] 陳明軒，俞小鼎，譚曉光等.對流天氣臨近預報技術的發(fā)展與研究進展[J].應用氣象學報，2004，15（6）：755.

[3] 傅朝，閆晗，劉維成，宋琳琳.SWAN 雷達產品在甘肅河東地區(qū)冰雹短臨預報中的應用[J].干旱氣象，2013，31（1）：199-205.

[4] 趙棟，郭煜，壽紹文，錢鵬.SWAN系統(tǒng)在一次暴雨天氣過程分析中的應用[J].氣象科技，2013，41（2）：326-333.

[5] 蘇軍鋒，張鋒，魏邦憲，劉莉麗，劉輝.SWAN在隴南短歷時強降水據(jù)監(jiān)測預警預報中的應用[J].干旱氣象，2012，30（2）：287-292.

作者簡介：

王澤斌（1988-），男，陜西寶雞人，助理工程師，主要從事現(xiàn)代天氣預報技術研究。