淺析濟南機場一次強對流過程

楊思祥 陳龔梅

摘要：利用MICAPS、雷達回波、歐洲中心（EC）數(shù)值模式預(yù)報、T639等常規(guī)氣象資料，分析2018年6月13日濟南機場強對流天氣的成因。發(fā)現(xiàn)主要是受高空槽與中低層低渦相配合，引導北方中高層干冷空氣南下與南方淺層暖濕空氣在山東地區(qū)匯合，同時高空槽有明顯的前傾結(jié)構(gòu)，由此共同造成此次強對流天氣，并且伴隨冰雹、短時強降水、大風等極端天氣。此次強對流天氣強度大、范圍廣、持續(xù)時間長，給濟南機場的航班正常運行帶來了極大的影響。

關(guān)鍵詞：強對流；高空槽；低渦

1 天氣實況介紹

2018年6月13日，濟南機場經(jīng)歷了一次強對流天氣過程，該強對流天氣過程從中午的12：50開始，一直持續(xù)至下午17：00前后結(jié)束，歷時4個多小時，期間機場或機場周邊出現(xiàn)了短時強降水、大風、冰雹和風切變等天氣。天氣過程期間，民航山東空管分局氣象臺預(yù)報室共發(fā)布機場警報4份，重要天氣預(yù)警2份，災(zāi)害性天氣預(yù)警1份，終端區(qū)天氣預(yù)警2份，組織天氣會商5次。

2 天氣形勢分析

從2018年6月13日08時500hPa高度場與850風場綜合圖（圖1）可以看出，此次天氣過程，其主要影響系統(tǒng)為500hPa華北高空槽和中低層的低渦氣旋系統(tǒng)，低空氣旋前部的前傾槽結(jié)構(gòu)所具有的強烈對流不穩(wěn)定以及對應(yīng)的低空急流水汽輸送為此次強對流天氣的發(fā)生、發(fā)展和維持提供了充沛的能量和水汽條件。同時中高層干冷空氣的入侵，淺層還是維持暖濕的狀態(tài)，濟南地區(qū)形成“上干冷、下暖濕”的層結(jié)結(jié)構(gòu)，這種不穩(wěn)定的層結(jié)狀態(tài)堆積了極高的不穩(wěn)定能量，非常容易爆發(fā)強對流天氣，而且干冷空氣的持續(xù)入侵有利于維持強對流天氣。

在T-logP圖上（圖2），正不穩(wěn)定能量面積遠遠大于負不穩(wěn)定能量面積，而且0℃層高度在600hPa（4公里）上下，有利于降雹，-20℃層高度在400hPa附近或以下，有利于降雹[1]。一般情況下20℃層與0℃層之間的厚度較小（小于160hPa）也有利于降雹。12km以下，由低層到高層風向一直按順時針方向變化，10km以下溫度直減率為-6℃/100m～1℃/100m有利于降雹。由此可見，此次濟南機場的天氣形勢不僅容易爆發(fā)強對流天氣，而且有利于降雹。

總體來看，此次天氣過程可分為3個階段。

（1）系統(tǒng)主體位于華北，緩慢南壓

13日早晨高空槽和低渦主體位于華北，其外圍云系及對流開始影響魯西北的北部地區(qū)。之后隨著系統(tǒng)的緩慢南壓，其外圍云系及對流逐漸逼近濟南終端區(qū)，上午11時之后，對流云團開始進入濟南機場終端區(qū)。

（2）覆蓋機場階段

13日13時隨著系統(tǒng)的進一步南壓，其外圍的對流云團開始影響濟南機場，此時濟南機場聞雷，但對流降水的強度并不大，對流回波的主體仍位于機場北側(cè)。15時之后，系統(tǒng)加速南壓，機場的對流降水強度迅速增大，閃電頻繁。16時對流回波繼續(xù)增強，本場短時出現(xiàn)大陣雨和冰雹天氣。

（3）減弱東移階段

13日16：30高空槽和低渦進一步的東移南壓，濟南逐漸轉(zhuǎn)為槽后和渦后的偏北氣流，對流降水回波隨之快速東移南壓，機場及終端區(qū)轉(zhuǎn)為多云天氣，此次雷雨天氣過程結(jié)束。

強對流天氣中，雷暴對飛行的影響固然很大，但冰雹更具威脅。目前國內(nèi)外多參量雷達（偏振、多普勒）陸續(xù)用于對冰雹云的探測，使雷達對冰雹云的工作進入了一個新的階段[2-4]。濟南機場利用濟南市氣象局位于齊河的多普勒天氣雷達探測強對流天氣的實時變化。

從13日15時的雷達回波圖（圖3）可以看出，強的雷達回波中心在濟南市東北方向遙墻機場附近，強度達到66dbz，回波頂高度達到14km左右，整體回波向東南偏東方向移動，移速約35km/h。此時濟南機場相繼出現(xiàn)了冰雹大風，之后回波有所減弱。

在這次的雷達跟蹤探測過程中，不論是從平面（PPI），還是高度（RHI），或體掃（VOL）的顯示都可十分明顯的反映冰雹云的形態(tài)特征，即回波前部結(jié)構(gòu)緊密、邊緣整齊、強度梯度大，中心強度達60dbz以上，最強時達到66dbz，回波高度>10km，最高達14km左右。

3 數(shù)值模式檢驗

對于此次強對流天氣過程，EC和T639數(shù)值模式都做出了提前預(yù)報，但在降水的開始時間、降水強度和結(jié)束時間上存在較大的差異。EC數(shù)值模式預(yù)報的降水開始時間在08時至11時，較實況明顯偏早，但其預(yù)報的降水強度與實況較為接近，特別是強對流集中出現(xiàn)的時段EC預(yù)報都較好的將其體現(xiàn)出來。T639模式預(yù)報的降水開始時間在14時附近，較實況要偏晚一些，其預(yù)報的降水強度比實況要明顯偏小，在整個降水的強度預(yù)報上T639的表現(xiàn)明顯要差于EC模式。

4 結(jié)論

此次強對流天氣過程共持續(xù)4個小時，伴有大風、冰雹、強降水和風切變等復(fù)雜天氣，對濟南機場的運行造成較大的影響。現(xiàn)小結(jié)如下：

（1）造成此次強對流的主要系統(tǒng)是高空槽和低渦，在不同高度層上，系統(tǒng)為明顯的前傾結(jié)構(gòu)，機場處于明顯的層結(jié)不穩(wěn)定區(qū)域，K指數(shù)在35以上。強降水主要發(fā)生在低渦的暖區(qū)一側(cè)。

（2）當雷達組合反射率因子強度達到60dbz以上，雷達回波頂高度達到11km以上，垂直積分含水達到35kg/m2，時，極有出現(xiàn)冰雹大風可能.

（3）EC模式和T639模式對此次過程的預(yù)報表現(xiàn)差異較大，EC模式較好地把握住了降水的強度變化以及主要強降水出現(xiàn)的時段，不足之處是對降水的開始和結(jié)束時間偏差較大，T639模式對降水起止時間和降水強度預(yù)報都不太理想，總體預(yù)報效果不如EC模式。

5 經(jīng)驗總結(jié)

當前，強對流天氣的準確預(yù)報難度很大，特別是航空氣象的定點定時預(yù)報。當前航空氣象保障一般是提前一天就對流天氣的出現(xiàn)概率做出預(yù)報，當日利用云圖、雷達等探測資料進行短時臨近預(yù)報，并對原預(yù)報結(jié)論進行不斷修訂。總的來看，13日天氣警報基本把握住了危險天氣發(fā)生的主要時段，對雷雨的起止時間的預(yù)報誤差控制在2小時之內(nèi)。

此次強對流天氣預(yù)報和服務(wù)總體較為成功。成功的經(jīng)驗主要為：

（1）對復(fù)雜氣象資料的準確分析和預(yù)判；積極與民航華東地區(qū)氣象中心及省、市地方氣象部門、軍方氣象通力協(xié)作。

（2）預(yù)警信息發(fā)布和通報及時，強化了氣象與管制、機場和航空公司等用戶的密切協(xié)同。

（3）對天氣掌握較好的情況下，要盡快發(fā)布預(yù)警信息，盡早通報相關(guān)單位就會將損失降得越低。對外服務(wù)要大膽準確，反對盲目自信。天氣形勢變化快導致預(yù)報有偏差的時候，要及時更正，根據(jù)天氣變化不斷修正預(yù)報結(jié)果。

參考文獻

[1]朱乾根，林錦瑞，壽紹文，等. 天氣學原理和方法[M]. 北京：氣象出版社，1992

[2]張鴻發(fā)，鄭秀書，王致君等.偏振雷達觀測強對流雹暴云[J].大氣科學，2001，24（1）：38-48

作者簡介：楊思祥（1987-）男，漢族，江蘇省連云港人，本科學歷，工程師，從事民航氣象工作。

（1中國民用航空華東地區(qū)空中交通管理局山東分局

2 中國民用航空溫州空中交通管理站）