蘭州中川機(jī)場一次強(qiáng)雷雨天氣的診斷分析

李松波

（民航甘肅空管分局，甘肅蘭州730087）

在民航氣象中強(qiáng)雷雨指降雨強(qiáng)度≥8.1mm/h的強(qiáng)對流天氣。由于強(qiáng)雷雨天氣中不只有雷電活動，還有較強(qiáng)的降水，因此強(qiáng)雷雨天氣不但對飛行有影響，對機(jī)場設(shè)施等也有著較大的影響。蘭州中川機(jī)場位于甘肅省的青藏高原邊坡地區(qū)，夏季雷暴天氣較多，強(qiáng)雷雨天氣平均每年也會出現(xiàn)1～2次，因此做好強(qiáng)雷雨天氣的預(yù)報對蘭州中川機(jī)場的航空氣象服務(wù)有重要意義。目前，對強(qiáng)雷雨天氣的研究也較多，但相關(guān)研究中所選天氣個例多發(fā)生在中東部低海拔地區(qū)，對甘肅省的青藏高原邊坡地區(qū)的此類天氣涉及的較少。本文利用常規(guī)氣象資料對2016年8月23日凌晨出現(xiàn)在蘭州中川機(jī)場的一次強(qiáng)雷雨天氣過程進(jìn)行了分析，主要目的是加深對該地區(qū)強(qiáng)雷雨天氣的認(rèn)識，特別是加深對其有利的環(huán)境條件方面的認(rèn)識，還可為以后該地區(qū)此類強(qiáng)對流天氣的預(yù)報積累經(jīng)驗(yàn)。

1 天氣過程回顧

2016年8月23 日凌晨，蘭州中川機(jī)場出現(xiàn)一次強(qiáng)雷雨天氣過程，強(qiáng)雷雨從23日01:28（北京時，下同）持續(xù)至23日03:51，期間降水量達(dá)到33mm。此次強(qiáng)雷雨持續(xù)時間之長，降水量之大，為蘭州中川機(jī)場有觀測記錄以來所罕見。

2 資料說明

8月22日20 時，由于距此次強(qiáng)雷雨天氣的開始時間不到6h，因此可作為此次強(qiáng)雷雨天氣的臨近時刻。所以根據(jù)物理量診斷分析中的臨近原則，本文在分析過程中采用8月22日20時的MICAPS實(shí)況資料。

3 天氣形勢分析

分析22日20時高空圖及地面圖（圖略）。500hPa為從青藏高原向東伸展的暖高壓帶，蘭州中川機(jī)場位于592高壓邊緣和暖脊中的0℃線附近。700hPa我國大部也為暖高壓控制，蘭州中川機(jī)場位于暖脊中的16℃線附近，有冷空氣自內(nèi)蒙古西部及河西走廊侵入高壓，冷空氣前部有一切變線，蘭州中川機(jī)場位于該切變線附近。地面河西走廊為一高壓，高壓前部為一倒槽，蘭州中川機(jī)場位于倒槽中的鋒面附近。天氣形勢反映，500hPa暖高壓帶、700hPa暖脊和攜帶冷空氣的切變線、地面位于倒槽中的鋒面是此次天氣過程的主要影響系統(tǒng)。

4 環(huán)境條件的診斷分析

4.1 水汽條件

22 日 20時的 500hPa（圖 1a）與 700hPa（圖 1b）比濕場上，蘭州中川機(jī)場分別位于自青藏高原和甘肅南部向北伸的濕舌中，比濕都很大，分別達(dá)到6g/kg以上和12g/kg以上。23日20時的500hPa（圖1c）與 700hPa（圖 1d）相對濕度場上，蘭州中川機(jī)場都位于高濕區(qū)中，500hPa相對濕度接近90%，700hPa相對濕度＞90%。比濕場和相對濕度場反映，22日夜間至23日凌晨蘭州中川機(jī)場及其附近地區(qū)的中低層具有很充沛的水汽含量，且有較厚的濕層，存在有利于強(qiáng)降水出現(xiàn)的水汽條件。

圖1 22日20時500hPa、700hPa比濕場（單位：g/kg）和相對濕度場（單位：%）

4.2 熱力不穩(wěn)定條件

對流有效位能（CAPE）是最直接反映熱力不穩(wěn)定的診斷量，其值越大說明熱力不穩(wěn)定性越強(qiáng)。22日20時西北地區(qū)的CAPE分布圖（圖2）上，距蘭州中川機(jī)場較近的蘭州探空站（52983）和西寧探空站（52866）的CAPE值都較大，分別為388.9J/kg和786.3J/kg，說明蘭州中川機(jī)場及其附近地區(qū)具有較強(qiáng)的熱力不穩(wěn)定。假相當(dāng)位溫是綜合反映空氣暖濕程度的診斷量，其值越大說明空氣越暖濕，因此假相當(dāng)位溫隨高度減小，說明空氣的暖濕程度隨高度減小，從而假相當(dāng)位溫隨高度的遞減也反映了熱力不穩(wěn)定。22日20時500hPa（圖 3a）與700hPa（圖 3b）的假相當(dāng)位溫場上，蘭州中川機(jī)場 500hPa與700hPa的假相當(dāng)位溫都很大，分別達(dá)到84℃以上和88℃以上，且700hPa的假相當(dāng)位溫明顯大于500hPa的假相當(dāng)位溫，反映出蘭州中川機(jī)場及其附近地區(qū)，不但具有熱力不穩(wěn)定，整個中低層也處于高溫高濕中。上述分析表明，22日夜間至23日凌晨蘭州中川機(jī)場及其附近地區(qū)存在有利于強(qiáng)對流出現(xiàn)的熱力不穩(wěn)定，而整個中低層具有的高溫高濕也有利于強(qiáng)降水的出現(xiàn)。

圖2 22日20時西北地區(qū)的CAPE分布圖（單位：J/kg）

圖3 22日20時500hPa與700hPa假相當(dāng)位溫場（單位：℃）

圖4 22日20時的 300hPa、400hPa、500hPa與 700hPa垂直速度場

圖5 22日20時700hPa風(fēng)場與海平面氣壓場

4.3 動力抬升條件

圖 4為 22日 20時的 300hPa、400hPa、500hPa與 700hPa垂直速度場。由圖可見，蘭州中川機(jī)場都位于大負(fù)值區(qū)中，300hPa、400hPa和500hPa的垂直速度分別＜-100Pa/s，700hPa的垂直速度＜-200 Pa/s，都具有較大的負(fù)值，說明蘭州中川機(jī)場及其附近地區(qū)的高、中、低層都有較強(qiáng)的上升運(yùn)動。

邊界層輻合線是強(qiáng)對流天氣發(fā)生發(fā)展的動力抬升條件之一，是指在邊界層內(nèi)形成風(fēng)場輻合的系統(tǒng)，比如切變線、鋒面等。圖5a為22日20時的700hPa風(fēng)場，由圖可見，蘭州中川機(jī)場位于高空槽底部的切變線附近。圖5b為22日20時的海平面氣壓場，由圖可見，蘭州中川機(jī)場位于倒槽中的鋒面附近。因此22日夜間至23日凌晨，700hPa的切變線和地面的鋒面為低層提供了較強(qiáng)的動力抬升作用，再加上大氣層結(jié)的不穩(wěn)定，致使蘭州中川機(jī)場及其附近地區(qū)的中低層產(chǎn)生了較強(qiáng)的上升運(yùn)動，從而有利于強(qiáng)對流的出現(xiàn)。

5 結(jié)論

500hPa暖高壓帶、700hPa暖脊和攜帶冷空氣的切變線、地面位于倒槽中的鋒面是此次天氣過程的主要影響系統(tǒng)。

500hPa與700hPa的濕舌所造成的中低層充沛的水汽含量和較厚的濕層，是此次天氣過程中有利于強(qiáng)降水出現(xiàn)的水汽條件。

較大的CAPE值說明：此次天氣過程中具有較強(qiáng)的熱力不穩(wěn)定；700hPa的假相當(dāng)位溫明顯大于500hPa的假相當(dāng)位溫，且兩者的值都很大，既反映出此次天氣過程中具有熱力不穩(wěn)定，也反映出有利于強(qiáng)降水出現(xiàn)的整個中低層的高溫高濕。

在此次天氣過程中，高、中、低層都有較強(qiáng)的上升運(yùn)動，700hPa的切變線和地面的鋒面提供了較強(qiáng)的動力抬升作用。

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