2017-05湛江機場一次颮線過程天氣分析

陳 程，周順倫

（中國民用航空湛江空中交通管理站，廣東 湛江 524017）

1 概述

颮線是一種帶（線）狀的、深厚的、有組織性的對流系統(tǒng)，通常伴隨雷暴、暴雨、大風、冰雹或龍卷風等猛烈天氣，對航空安全危害極大。颮線經(jīng)常出現(xiàn)在熱帶地區(qū)和中緯度地區(qū)，它的出現(xiàn)經(jīng)常會使得溫度、氣壓、風向等氣象要素值突變。早期對颮線的研究，主要是通過常規(guī)的觀測資料分析颮線發(fā)生的天氣背景、觸發(fā)條件等[1]。近年來，隨著技術的發(fā)展，我國一些典型颮線系統(tǒng)的中尺度特征被進一步揭示[2-3]。楊成芳、朱君鑒分析了弓狀回波，表明反射率因子圖上后側入流槽口的出現(xiàn)是弓狀回波即將形成的前兆信號[4]。

2 資料

本文主要采用湛江機場氣象雷達資料、自動觀測系統(tǒng)數(shù)據(jù)、高空資料等數(shù)據(jù)資料。湛江機場的氣象雷達位于（21°13′，110°21′）。本文所用時間均為世界標準時間（UTC）。

3 天氣形勢

2017-05-04，500 hPa受高空槽過境影響，850 hPa受切變線影響，地面為低壓槽形勢，天氣多云間陰，短時有雷雨。受高空槽和切變線的共同作用，湛江機場出現(xiàn)持續(xù)2 h以上的雷雨天氣，其中，最強為強雷雨天氣，陣風達到24 m/s，00：29出現(xiàn)最大降水速率為3.3 mm/min，整個過程總降水量為48.6 mm，接近暴雨量級。

4 氣象要素分析

4.1 雷達資料分析

查看23：29的雷達回波圖，如圖1（a）所示，在湛江本場的西北面有一條明顯的弓狀回波向東南方向移動，長度超過150 km，距離本場還有25 km，回波強度強，移動速度快，云團的頂高10 km，氣象雷達圖上反射率因子的強度達到15～50 dBz，中心帶的反射率強度超過50 dBz。系統(tǒng)的西面有新的對流單體生成，預計未來1 h內(nèi)會影響本場。相較于23：29的雷達回波圖，23：47的雷達回波圖在颮線系統(tǒng)的前沿不斷有新的對流系統(tǒng)形成，如圖1（b）所示。23：57的（圖略）回波距離本場有13 km，回波依然很強，呈弓狀分布，由西北向東南方向移動。00：00（圖略），該強回波帶由西向東繼續(xù)移動。由00：17的雷達回波圖可見，如圖1（c），颮線系統(tǒng)已經(jīng)移動到本場，本場中心反射率強度達到45～50 dBz。此時，載有大量能量的積雨云已經(jīng)逐漸覆蓋在湛江機場的上空，反射率強度為25～35 dBz的強回波帶分布在機場附近10～15 km。00：21（圖略），此時的強回波已經(jīng)完全覆蓋本場，00：30（圖略）颮線已經(jīng)過境湛江機場。00：50，從雷達回波圖來看，如圖1（d）所示，機場上空的反射率強度已經(jīng)下降到40 dBz。雖然此時回波帶范圍增大，但強度逐漸減小、減弱，最終消散，進而雨勢減小。

圖1 雷達回波圖

4.2 高空資料分析

圖2 雷達回波圖

從圖2所示的雷達回波圖上可以看出，此次颮線過程從西北向東南方向移動，颮線主體在2017-05-04T00：00左右經(jīng)過湛江。本文選取了颮線前后的3個探空站點，即北海（59644）、陽江（59663）、海口（59758）進行分析。2017-05-04T00：00，颮線已經(jīng)經(jīng)過北海，此時北海的層結結構趨于穩(wěn)定，對流有效位能比較小，能量已經(jīng)得到釋放。颮線經(jīng)過海口與湛江的時間基本一致，此時海口正是颮線經(jīng)過，沙氏指數(shù)為－4，對流有效位能非常大，表現(xiàn)出極強的不穩(wěn)定性。陽江處于颮線前，此時颮線還未經(jīng)過陽江。在陽江站900～1 000 hPa之間出現(xiàn)了明顯的逆溫，沙氏指數(shù)為－4，對流有效位能比較大，表明有充足的能量積蓄。

4.3 氣象要素資料分析

圖3描述了各種氣象要素在2017-05-04的日變化。從雷達圖分析可知，颮線系統(tǒng)從00：00開始過境湛江機場。從00：00—07：00，我們可以發(fā)現(xiàn)，各個氣象要素都經(jīng)過了劇烈的變化。00：00之前（颮線到來之前），氣溫約為25℃，露點也處于高位（約25.5℃）。這意味著大氣承載水汽的能力較強，所以，此時大氣濕潤（相對濕度最大值接近98%），風以東南風為主。當颮線過境時，東南風轉變?yōu)槲鞅憋L，這是因為颮線本質上是中尺度對流系統(tǒng)（Mesoscale Convective System，MCS），風向的轉變代表局地對流的形成。一方面，MCS有利于地面水汽蒸發(fā)，地面液態(tài)水相變吸收大量熱使得氣溫從00：00—02：00持續(xù)下降；另一方面，MCS使氣壓下降，從而使得露點降低，最終導致抬升凝結高度（Lifting Condensation Level，LCL）降低。LCL下降直接導致大氣水汽過飽和，引起降水。降水所引起的潛熱釋放使得地面溫度在02：00—06：00出現(xiàn)回升。此時，雖然大氣中水汽的絕對含量減少，但是，較低的LCL使得相對濕度有所回升。這種相對濕度的回升隨著颮線離開而減緩也是因為LCL逐漸升高所致。颮線過境過后，各個氣象要素逐漸恢復平穩(wěn)。

00：00，自動觀測觀測站資料顯示，00：13本場西面第一次聞雷，此時風向30°，風速2 m/s，與00：00的情況相比，水平能見度10 km，總云量為滿天云覆蓋，5個碎雨云240 m，3個積雨云900 m，溫度為27.0℃，修正海平面氣壓為1 011.8 hPa，與00：00的情況相比，風向轉為了偏北風，風速變化不大，修正海平面氣壓增加1 hPa，發(fā)布00：13的特殊天氣報告SPECI ZGZJ 040013Z03003MPS 340V0909999 TS BKN008 SCT030CB27/25Q1011 NOSIG=。00：15天氣現(xiàn)象為小陣雨，并伴有雷暴。00：17狂風暴雨，烏云密布，天空陰暗，使得00：18主導能見度急速下降到1 000 m，天氣現(xiàn)象為強陣雨，伴有雷暴，風向330°，風速比00：13報文增加5 m/s，修正海壓比上一時次上升了2 hPa，云量狀況為5個碎雨云240 m，3個積雨云900 m，5個層積云9 0 0m，發(fā)布特殊天氣報文S P E C IZ G Z J 040018Z33008MPS1000 R34/P2000+TSRA BKN008 SCT030CB BKN03027/25Q1013 NOSIG=。00：19，風速為24 m/s，風向為330°，00：30，大風繼續(xù)存在，天氣現(xiàn)象為強雷雨，天空猶如黑夜般，溫度比上一份報文下降6℃。此時，回波已經(jīng)完全覆蓋本場，00：33陣風降至17 m/s以下。颮線系統(tǒng)過境。01：00，風向為110°，偏東風，風速降為2 m/s，能見度也逐漸轉好，強雷雨轉為中雷雨，對流云的量也減少。01：05（回波圖）天氣轉為小陣雨，能見度5 000 m，從回波圖中可以看出，云團逐漸消散，強雷雨解除。

圖3 各種氣象要素在2017-05-04的日變化

5 結論

颮線沿線天氣非常劇烈，沿線會出現(xiàn)暴雨、冰雹、龍卷等天氣。由湛江機場2017-05-04的這一次颮線天氣過程可見，颮線過境時給本場帶來了狂風暴雨，烏云密布，多項氣象要值的改變達到了特殊發(fā)報標準。在颮線過境的過程中，溫度和露點都出現(xiàn)了驟降，氣壓涌升，風向轉變，風速快速增大，與過去觀測的快速移動副熱帶颮線一致。08：21本場溫度為24.4℃，08：22本場溫度變?yōu)?1.1℃，08：00修正海平面氣壓為1 010.6 hPa，08：30修正海平面氣壓1 014.6 hPa。由颮線的雷達回波圖可見，颮線過境之前，反射率強度能達到50 dBz，強回波帶成弓狀；颮線過境之后，反射率強度變小，并且強強回波帶逐漸消散，整個過程持續(xù)時間短，但在雷達回波圖上卻明顯。颮線過境能夠給氣象要素值帶來劇烈變化，從而颮線內(nèi)積蓄的能量也大量釋放，帶來狂風暴雨。

［1］丁一匯，李鴻洲，章名立，等.我國颮線發(fā)生條件的研究［J］.大氣科學，1982，6（1）：18-27.

［2］梁漆波，陳春波，劉強軍.弱窄帶回波在分析和預報強對流天氣中的應用［J］.氣象學報，2006，64（1）：121-127.

［3］劉淑媛，孫健，楊引明.上海2004-07-12颮線系統(tǒng)中尺度分析研究［J］.氣象學報，2007，65（1）：84-93.

［4］楊成芳，朱君鑒.一次弓狀回波和超級單體過程分析［J］.氣象科學，2008，28（04）：409-414.