長沙黃花機場兩次對流風暴的對比分析

王珍珍，葉　峰（長沙市氣象局，410000）

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長沙黃花機場兩次對流風暴的對比分析

王珍珍，葉峰（長沙市氣象局，410000）

利用機場自動觀測系統和新一代多普勒天氣雷達等資料，對2012年9月1日和2013年7月1日發生在長沙黃花國際機場的兩次對流性風暴天氣過程進行對比分析，結果表明：2012年9月1日的對流風暴屬于普通單體風暴，2013年7月1日的對流風暴屬于多單體風暴。兩次對流性風暴的共同特征有在較短時間內均產生＞20m/s的地面大風（＞17m/s），并出現了風速急增、風向突變、氣溫驟降、氣壓涌升等氣象要素的劇烈變化，兩次對流性風暴都是副高外圍的東風波擾動觸發形成的。

天氣雷達；自動觀測；風暴；大風

引言

傳統上將不太強的濕對流系統稱為雷暴，而將比較強的濕對流系統稱為對流風暴［1］，但“雷暴”和“對流風暴”之間并無本質區別，只是強度上的差別。對流風暴可以分為四類：普通單體風暴、多單體風暴、線風暴或颮線、超級單體風暴［2］。本文的兩個例子則分別屬于普通單體風暴 （2012年9月1日）和多單體風暴（2013年7月1日）。

對于傳統對流性風暴的研究，有諸多論述［3～5］，但對于時空尺度都非常小的單體風暴還研究不多，尤其是對于小于一般的數值模式的最小網格的單體風暴研究就更少了，本文的目的是利用現有探測手段和觀測資料分析對飛行安全構成威脅的尺度較小的微天氣過程。

1　兩次風暴過程在黃花機場自觀系統上氣象要素的演變及天氣背景

1.12012年9月1日對流性風暴的氣象要素演變

圖1（a）記錄了2012年9月1日發生在黃花機場的一次普通單體風暴11：00～11：15UTC（世界協調時，下同）R18跑道15min內風場的演變。R18的風速11：04前為3m/s左右，之后上下波動后，快速上升到11：06的最大值20.5m/s，11：07后驟降到5.2m/s，短暫上升后再快速下降到3m/s左右；在這期間，而與R18相距2.47km的R36風速最大值為10.1m/s，跑道兩頭最大風速相差約10m/s。同時風向的變化為，R18在11：00前為東風，之后逐漸轉東南、南、西南、西北、北風的順時針旋轉；而R36則由11：00前的東風逆時針旋轉到11：08的北風。這個風暴的尺度之小可見一斑。

圖1（b）記錄了R18的修正海壓和氣溫的演變，可以發現氣壓上升不是特別明顯；但氣溫的下降較明顯，11：05～11：10間下降了5℃。

1.2多單體風暴氣象要素的演變

圖1（c）記錄了2013年7月1日發生在黃花機場多單體風暴12：00～13：00期間R18跑道風場的演變，R18的風速從12：06的3m/s以下，突然增大到12：09的12.9m/s，短暫下降后又快速上升到12：14的17.9m/s，且只維持了0.5min左右，之后上下波動，最后緩慢回歸到4m/s左右。

R36風速（圖略）于分達到最大值為18.8m/s，比R18達到最大風速時間早三分鐘，跑道兩頭最大風速相差不大，由此可見其移動方向為由南向北，并且時空尺度較2012年9月1日的普通單體風暴大一些。但這次風暴無論R18還是R36風向變化都不大，基本在130～90°的范圍內。

圖1（d）記錄了R18跑道修正后的海平面氣壓和氣溫的變化，可以發現這一多單體風暴過程中的氣壓氣溫較2012年9月1日的風暴變化明顯，氣壓最大上升了約2HPa；1h氣溫下降近6℃。

圖1　兩次對流風暴過程氣象要素的變化

1.3機場AMDAR資料的應用

黃花機場AMDAR（Aircraft Meteorological Data Relay）資料是將黃花機場飛機起降過程中的AMDAR資料反演到一張按時間和高度序列的二維圖上。從圖中可以了解近地面到2km高度的風溫資料，從而推斷出中低空溫壓場的變化。

2012年9月1日黃花機場AMDAR資料可以看出：01-06UTC，2km高空以下都是偏南風向，風速不大。10UTC前后，風速依舊變化不大，但1.2km以下則出現了風向的變化，從東南風轉變為東北風，風向的轉變表明副高西側的弱東風波擾動是觸發了這次普通單體風暴原因之一。

2013年7月1日黃花機場AMDAR資料可以看出：05-07UTC，2km高空以下都是西南風向，13UTC為東南風，16UTC為西南風。11-13UTC間，從近地面到2000m高空風速出現明顯增大的趨勢，這說明這個過程中機場附近區域經歷過一次受副高西北側轉副高西南側再轉副高西北側控制的演變，正是這種變化過程中受到弱東風波擾動的影響觸發了2013年7月1日的多單體風暴。

1.4兩次風暴過程的天氣形勢背景

2012年9月1日00、12UTC的天氣形勢表明：副高位于西太平洋，黃花機場處其西南側。從00UTC長沙站（57679）T-logP圖分析得到抬升凝結高度（LCL）為945.1m，不穩定能量（EK）為-1893.3J/kg，KI指數為27，沙氏指數S為5.0；12UTC 的EK為-1813，KI為35，S為-1.7。

2013年7月1日00、12UTC的天氣形勢也是副高位于西太平洋，黃花機場處其西南側，另外，湖南大部受2013年6號強熱帶風暴“溫比亞”外圍云系影響。從T-lgP圖分析，7月1 日00、12UTC的LCL為930.2、866.4m，不穩定能量EK為-2985.2、-3851.9，KI指數為17、34，S為1.5、0.8。

兩相比較得出7月1日不穩定能量數值明顯大于9月1日，這也是多單體風暴持續時間較長的原因之一。

2　兩次對流風暴的雷達回波特征分析（如圖2）

不到10km細小尺度的對流風暴，回波強度約為45dBz；同時次2.4°仰角的基本速度圖上［圖2（b）］徑向速度在1～5m/s之間。從前后幾個體掃及黃花機場C波段雷達探測資料可以發現：對流風暴大約從10：48UTC在黃花機場南面開始發展，并緩慢向北移動，11：00UTC回波強度最大達50～55dBz，之后開始減弱，11：05～11：15回波移至機場上空，機場大風并伴有強陣雨，最大風速20.5m/s，10min降水量為11mm（機場觀測資料）。從湖南省氣象臺SA波段雷達2013年7月1日0.5°仰角12：09UTC和12：15UTC基本反射率因子分析，回波強度在45dBz以上的區域在機場東面，因此強對流天氣出現在機場的東面，據悉，當時位于機場東面10km的永安鎮就出現了大風暴雨天氣，只因沒有觀測點而缺少相應數據。而機場觀測資料顯示這次過程雖然出現了大風但造成的降水只有0.1mm。

圖2　湖南省氣象臺SA波段雷達

3　小結與討論

通過以上分析，可以得出以下幾點結論：

（1）2012年9月1日的對流風暴屬于普通單體風暴，尺度細小、持續時間很短、出現了短時強降水，但沒有出現雷電現象。

（2）2013年7月1日的對流風暴屬于多單體風暴，尺度較小、持續時間較短，降水量小且出現了雷電現象。

（3）兩次對流性風暴的共同特征有在較短時間內均產生＞20m/s的地面大風（＞17m/s），并出現了風速急增、風向突變、氣溫驟降、氣壓涌升等氣象要素的劇烈變化，兩次對流性風暴都是副高外圍的東風波擾動觸發形成的。

［1］周曉軍，梁叢虎，李寧剛.雷達資料在強對流天氣方面的應用［J］.農業與技術，2014，34（3）：162，175.

［2］劉維成，等.一次超級單體風暴的雷達回波特征分析［J］.干旱氣象，2009，27（4）：320～326.

［3］賀新強.一次強降水的多普勒天氣雷達回波分析［J］.廣東氣象，2005，27 （4）：23～25.

［4］劉 峰，敖淑珍，林 智，梁蕾蕾.影響廣州白云機場的一次強對流天氣過程［J］.廣東氣象，2008，30（3）：17～20.

［5］黃澤民，賀新強.長沙黃花機場兩次對流風暴特征的對比分析［J］.廣東氣象，2014，4（36）：25～29.

王珍珍（1987-），女，本科，主要從事氣象服務與應用工作。

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2095-2066（2016）16-0232-02

2016-5-4