2016年11月10日大連機場颮線天氣過程淺析

陳 晨

（中國民用航空大連空中交通管理站，大連 遼寧 116033）

1 引言

颮線是具有強烈對流的中尺度對流系統，其水平尺度約150～300km，生命期一般4～10h。颮線是線狀的中尺度對流系統，它是強天氣中破壞性最強和最大的，沿颮線經常可見到大風、強雷暴、強降水和冰雹等天氣現象，有時還伴有下擊暴流或龍卷，帶來災害性的破壞，造成人員傷亡和巨大的經濟損失，同時也對航空飛行安全造成極大威脅，嚴重影響飛行正常和機場安全運營。因此在強天氣分析預報中是氣象人員詳細分析和重點預報的對象[1]。

颮線是在有利的大尺度環境條件下形成的，這些條件主要包括：大氣層結呈條件性不穩定；低層水汽豐富；高、低層存在強風帶或急流，風向通常向上順轉；中空有干、冷空氣入侵大氣中具有某些動力機制以釋放不穩定能等[2]。總結表明，颮線最可能在發展中的地面低壓東南方濕舌附近發生；高、低空急流相交區是最有可能發生颮線的落取[3]。

本文利用常規觀測和自動站觀測資料、NCEP再分析資料、MICAPS資料、大連機場毫米波雷達探測資料和大連市氣象局多普勒雷達探測等資料，從天氣學條件、物理量場診斷和遙感圖像判識等方面全方位分析這次颮線的活動規律和物理成因，力求加強對該類天氣過程的認識，提高其預報準確率。

2 實況

2.1 天氣實況

2016年11月10日大連機場經歷了一次較為少見的颮線天氣過程，10日下午出現小雨天氣，北京時間（下同）17：15左右轉為小陣雨，17:28出現弱雷雨，17:35轉為弱雷雨伴有雷暴大風，瞬時最大風速18.3m/s，17:59出現冰雹天氣，18:05冰雹結束，18:45雷暴解除。此次過程中出現了小陣雨、雷暴、冰雹和大風天。由于本次過程時間較短，因此對大連機場運行未造成較大影響，共計致使航班返航4架次。

2.2 氣象要素變化

鑲嵌在颮線中的強雷暴常常引起局部地面風向突變、風速劇增、氣壓涌升和溫度驟降，有時還伴有冰雹、龍卷風等災害天氣。2016年11月10日大連機場經歷的颮線過境前后也經歷了明顯的氣象要素突變，包括溫度驟降和風速劇烈變化，并伴有冰雹天氣。

圖1 2016 年 11 月 10 日 17∶35～18∶10大連機場28號跑道溫度變化

利用大連機場自動觀測系統28號跑道的氣溫觀測數據做10日17:37～18:09的溫度變化折線圖 （圖1）可以得出，大連機場颮線過境之前，氣溫值均在9.2℃左右，當17:47左右機場雷雨加強颮線過境開始時，氣溫出現了明顯變化，28號跑道氣溫下降至8.4℃。且在颮線過境后氣溫開始上升，恢復至9℃左右。

圖2 2016 年 11 月 10 日 17∶35～18∶10大連機場28號跑道風速變化

利用大連機場自動觀測系統28號跑道的風速觀測數據做10日17:37～18:09的2min風速變化折線圖（圖2）可以得出，大連機場颮線過境之前，28號跑道風速基本維持在6m/s左右，強颮線過境開始時，風速徒增，28號跑道極大值為18.3m/s，颮線過境后風速下降趨于平穩。

通過以上對大連機場颮線過境前后風速和溫度的分析結果可以看出，大連機場在10日晚17:49～18:03左右過境期間，氣溫下降，風速徒增，雷暴強烈這些都與颮線特征相吻合。

圖3 2016年11月10日北京時08時高空500hPa、700hPa、850hPa環流形勢

圖4 2016年11月10日北京時11、14、17地面氣壓場形勢

3 有利的環流形勢

3.1 高空形勢分析

颮線的形成與大尺度環流形勢和天氣尺度影響系統密切相關。如圖3所示，2016年11月10日08時歐亞地區500hPa高空表現為一槽一脊的環流形勢，高壓脊位于我國河套地區至西伯利亞地區，高空低槽位于我國內蒙古北部至我國黃海一帶，并且呈階梯狀分布，溫度槽落后于高度槽，有利于高空槽的發展。大連處于超前的西南暖濕氣流中，其后有較強的西北氣流，冷空氣不斷南下影響我國東北地區；700hPa本場形勢與500hPa類似，低壓槽位置與500hPa槽線位置基本重合，本場處于槽前暖濕氣流控制；850hPa在我國東北地區出現閉合環流，低壓槽位置領先于高空槽線位置，槽線可延伸至我國長江下游地區。低槽的迅速南壓，引導冷空氣南下。冷空氣前沿已經到達我國長江下游地區。本場處于槽前西南暖濕氣流和暖脊的共同控制，為近地面層增溫提供了有力條件。

由以上天氣系統分析可見，大范圍的上升氣流為颮線發生發展提供了背景，槽前的西南暖濕氣流使近地面層空氣強烈增溫為颮線的生成提供了不穩定層結，冷空氣南下、高空輻散和低空輻合為這次颮線過程提供了動力機制，利于觸發強烈上升運動。

3.2 地面形勢分析

由2016年11月10日11～17時分析可見，氣壓場為鞍型場，本場位于兩高之間低壓帶控制，盛行西南風。高壓中心位于內蒙古與遼寧交界地帶，高壓所攜帶的冷空氣已經開始南下入侵本場。地面鋒面附近有較強的冷空氣擾動，激發了本場周圍的對流擾動的發生發展。颮線位置位于鋒面前沿的地面低壓暖區中，為鋒前颮線。隨著高空槽發展和冷空氣入侵，大連機場在隨后兩小時內收到颮線系統影響，從而產生了雷雨冰雹大風等強對流天氣。

4 水平物理量場分析

圖5 2016年11月10日水平物理量分析圖

利用NCEP的逐6h分析資料計算物理量場，對颮線過程發生前的時間和區域進行診斷分析，發現颮線生成和發展的重要條件。

從圖5中的（a）圖700hPa的溫度平流分析圖上可以發現，700hPa上的槽后偏北風強盛，給大連西北的渤海海域及其西北地區帶來充分的冷平流擾動，中層有干冷空氣入侵為颮線產生和發展，釋放大氣中的不穩定能量提供重要條件。

圖5（b）是850hPa水汽輸送圖，可以看出整個渤海海域及大連內陸地區高空槽前和槽后區域水汽條件都很充沛，良好的水汽條件為渤海和遼東半島地區產生較強降水和雷暴等強對流天氣提供了有利條件。

5 雷達回波特征分析

颮線是成線狀排列的對流單體族，其長寬比大于5:1。在典型的組完好的颮線中，上升氣流先以很陡的角度上升，然后向后斜升直至云頂，下沉氣流形成于上升氣流后的降水回波中，強烈的颮線的反射率因子垂直結構表現為低層對應于前側入流的弱回波區和中高空的懸垂回波結構[4]。

圖6 2016年11月10日颮線過程多普勒雷達圖反射率圖

根據大連氣象局多普勒雷達資料顯示，11月10日發生于大連地區的颮線移動方向主要為自西向東，移動速度約為50km/h，颮線產生的主要地區為大連地區及其北部地區。分別選取10日17:39、17:57、18:03和18:10的雷達反射率圖對本次颮線過程進行診斷分析。由雷達反射率圖分析可知，17:33（圖略）在大連地區及北部有颮線形成且處于發展初期，還未形成明顯的“弓”型回波。本場處于颮線系統的西側，但在本場周圍有強度50dbz以上強對流單體已經形成并已經影響本場，導致本場出現雷雨，大風天氣。從圖6（a）和（b）的多普勒雷達圖中可以看出，在 17：39 和17:57颮線系統繼續發展，“弓”型回波已經基本形成，呈南北走向分布，長約200km，寬約20～30km，移動速度約為30km/h，移動方向為東南方向。本場依舊位于颮線系統西側。受颮線系統影響，從圖6（c）和（d）的多普勒雷達圖中可以看出，在18:03～18:09颮線繼續發展東移，對流單體主體已經位于黃海海域，對本場的影響基本結束。

由多普勒雷達資料可以看出本場在颮線發生發展的過程中基本位于颮線西側，受颮線發展時的超級單體影響，這也是為什么本場氣壓變化不大，天氣現象劇烈的主要原因。

圖7 毫米波雷達反射率因子圖

由毫米波雷達反射率因子圖（圖7）分析可見，在17:32時本場東側由對流單體開始發展且強度較大，至17:39時對流單體繼續發展東移，對流頂高度在3km左右，17:49時對流單體發展至成熟時期，對流頂高度達5km左右，回波強度都在30dbz以上。18:09對流單體東移至本場東側6～9km左右，本場強對流天氣基本結束。與多普勒雷達資料時間基本吻合。

圖8 垂直速度圖

由垂直速度圖（圖8）可以看出本場在颮線系統發生前有長時間的上升運動，由于暖平流可以產生上升運動，所以可以判斷本場近地層存在明顯的暖平流，提供了強對流發生發展前的能量積累，而且在17:36左右本場有強烈的上升運動，這種上升運動也為颮線的發生發展提供了不穩定的層結條件。有利于颮線系統的發生。18:03左右颮線已經離開本場，近地面層暖平流消失轉入下沉氣流即冷平流的控制，天氣基本穩定。

6 結論

颮線過程有大尺度環流形勢相配合,此次颮線天氣過程發生在歐亞中高緯度一槽一脊的環流形勢，高空槽線、中低空切變線和地面冷鋒是天氣尺度的主要影響系統。天氣爆發前期有明顯的能量積累,且低層充沛的水汽輸送,為中小尺度對流云的發生、發展提供了大的環流背景。颮線過程開始前邊界層的強烈的上升氣流是對強對流天氣的觸發機制。

颮線為線性結構,以強降水、降雹是由颮線中的小尺度超級單體發展產生，并且在颮線移動過程中沒有小尺度單體彌合并入,不屬于后續線形颮線。本次颮線天氣過程為鋒前颮線,由一個颮線過程構成,這是這次天氣過程維持時間短的原因。

對回波反射率因子分析表明，本次回波為南北向帶狀回波增強為“弓”型回波，地面大風產生在“弓”型回波凸起部位。