2020年綿陽機場一次雷雨空報診斷分析

【摘 ?要】2020年5月5日至6日綿陽機場出現了雷暴和降水空報，本文利用Micaps觀測資料和NCEP再分析資料對此次過程進行診斷分析，探究川南地區雷雨的影響因素以及綿陽本場的空報原因，發現：（1）5日夜間的對流過程僅出現在川南地區，主要受高能舌以及層結不穩定因素影響。（2）綿陽地區5日夜間的水汽輸送主要在700hPa及其以下，濕層淺薄不利于降水。（3）綿陽地區6日02時的動力作用不足，無法產生對流。

【關鍵詞】綿陽;雷雨;空報;診斷分析

引言

雷暴和強降水一直是影響民航飛行安全的災害性天氣，是氣象預報的熱點和難點。綿陽機場承擔著訓練飛行和航班運行雙重任務，出現在本場、航路以及訓練空域的強對流天氣對于飛行安全是很大的威脅，還會造成航班返航和備降，造成經濟損失。所以，在日常工作中準確的預報出雷暴和強降水是具有重要意義的。

當前，對于強對流天氣的預報手段和技術已有很大的發展。綿陽位于四川盆地西北部，是西北部高原與東南部丘陵的過渡地帶。綿陽本地的雷暴研究也已得出了一些有意義的結論，可用于指導預報。但是，強對流天氣變化快，突發性強的特點，仍然不能準確預報。在2020年5月5日至6日綿陽機場出現了雷暴和降水空報情況，本文針對此次空報過程，對過程進行診斷分析，總結經驗，為以后預報提供參考。

1.預報誤差與實況

根據TAF報文可知，2020年5月5日18點05分預報23：00至03：00有短時中雷雨，21：28分預報6日01：00至05：00短時小雷雨。但實況本場未發生雷暴和降水，以多云間陰天氣為主，地面風也沒有顯著增加。根據實況報文發現，強對流天氣主要發生在川南地區，5日20：00至6日02：00時6小時降水量中峨眉山58.1mm，犍為56.8mm。結合衛星云圖資料（圖1）可知，5日16：00至6日04：00川西高原北部的對流云東移至盆地后就開始減弱消散，而南部的對流云進入盆地后就開始發展東移，造成了川南地區前半夜的雷雨過程。

2.天氣形勢分析

2020年5月5日，亞洲中高緯度地區為兩槽一脊型，588線位于廣西、廣東境內。分析西南地區2020年5月5日08時和20時的環流形勢場，如圖2所示。08時，500hPa上高原中部有小槽東移，青海至阿壩州北部有一切變，華南地區有20～32m/s的顯著西南氣流帶。700hPa上盆地東北部和川西高原南部均有切變，且盆地西部的水汽條件較好。850hPa上，盆地中部為西南渦，其東北側有顯著變溫區（西安站24小時變溫為-10.3℃），且有明顯的偏東氣流將冷空氣帶入盆地。20時，500hPa上高原中部小槽繼續發展，西北地區出現西北渦，在盆地南部有移速較快的小槽到達，成為前傾槽，且其前側有一條急流軸配合，其大值中心在宜賓站（22m/s）。700hPa上川西高原南側的切變繼續維持，且四川盆地內已轉為西南氣流控制（4～8m/s），西南氣流大值區主要位于盆地東側，整個盆地內濕度條件較好。 ?850hPa上的偏東氣流北抬。

利用溫江站（56186）探空資料中探空因子來探討氣層的熱力不穩定情況。5日08時K指數為38.2℃，Si指數為-1.19℃，對流有效位能（CAPE值）為390.7J·kg-1，而這些參數都通過了綿陽本地雷暴高發區閾值，定性地說明有不穩定能量累積，有利于強對流天氣發生。而從20時的各探空指數來看，不穩定能量是降低的，但是仍然高于閾值。

再根據歐洲中心數值預報產品來看，綿陽地區6日02時至08時有一次強降水過程，總降水量可達42.0mm。結合以上形勢場分析、物理量分析以及數值模式，預報2020年5月5日夜間會出現雷暴伴小陣雨，短時中陣雨。

3.診斷分析

為了探討此次四川地區500hPa小槽和冷空氣的影響以及導致空報的原因，對該地區的物理量場和單站情況分別進行診斷分析。

3.1物理量場分析

（1）水汽條件。豐富的水汽是雷暴和強降水發生的必要條件之一，且降水強度通常與該地面上空整層大氣的水汽含量呈正相關，而根據上文的中尺度分析可知，此過程水汽的輸送主要集中在700hPa。因此，通過分析2020年5月5日08時至6日08時四川地區700hPa上水汽通量場和水汽通量散度場的變化情況（圖3），來判斷水汽條件。5日08時（圖3a1），在西川南側有一條東西向的水汽通道，14時（圖3a2）在川西高原西側水汽輸送明顯增加，且其西部與南部均出現了12g·cm-1·hPa-1·s-1的大值區。20時（圖3a3），四川盆地內的水汽輸送量增加，到6日02時（圖3a4）在盆地東側形成了一條南北向的水汽輸送帶，中心值≥15g·cm-1·hPa-1·s-1位于盆地東南側。此時，綿陽地區的水汽通量可達9～12g·cm-1·hPa-1·s-1。之后，此水汽輸送帶逐漸減弱東移。從700hPa的水汽通量散度場上可見，5日08時至20時（圖3b1～b3），水汽輻合區主要是位于川西高原的西北側的青海一帶，而盆地南部的弱輻合區逐漸北移減弱消失。6日02時和08時（圖3b4～b5），盆地內為水汽的輻散，而輻合區出現在盆地東北向的寧夏、陜西一帶。

綜上可知，在此12h內四川地區700hPa上確有水汽的輸送，且在6日02時達到最強;但是此時水汽的輻合區卻位于青海、陜西一帶，盆地內為水汽的輻散，因此是不利于盆地在02時內出現明顯降水的。而前半夜川南地區的降水得益于14時川南地區水汽的輻合，從而有利于然后對流的產生。因此，水汽通量散度場與此次降水過程是更為匹配的。

（2）能量及穩定度條件。大氣中的不穩定能量以及大氣穩定度是強對流發生的基本條件，即高溫高濕的環境才能觸發對流。已有研究表明，θse是重要的溫濕參數，具有良好的動力學與熱力學意義，可用來表征大氣能量。在此，利用∑θse（500+700+850）的水平分布場，來表征5日08時至6日08時大氣中能量的分布，如圖4（a1）～（a5）。可發現，5日08時至14時，川西高原西北側有能量激增，且川南至貴州一線開始出現西北—東南向的弱高能舌。到了20時，此高能舌顯著加強且向南移動。6日02時，川西高原的能量高值區減弱消失，而南側大值區逐漸向東移動。

在天氣分析中常用假相當位溫的垂直遞減率來判斷層結穩定度，即大于0、等于0或小于0時，分布對應的是穩定、中性或不穩定。本文用850hPa與500hPa等壓面上的假相當位溫差來表征這種層結穩定度，如圖4（b1）～（b5）。14時較08時整個四川地區的不穩定能量均增加，尤其是在川西高原西北側，且14時在川南至貴州一線出現了與高能舌相配合的不穩定大值區。20時層結不穩定大值區有向南發展的趨勢，除了川西高原，在20～23°N、102～104°E以及25°N、110°E附近均出現。而02時以后四川地區整體的不穩定層結減弱。

對比區域內能量和層結穩定度的時間變化情況后發現，能量與不穩定層結具有良好的一致性，川南地區高能舌和層結不穩定的出現與對流發展和降水落區匹配良好。而綿陽地區的空報是川西高原上高溫高濕的層結不穩定環境在下高原后迅速減弱。

3.2單站分析

在了解了四川地區區域場的水汽條件、能量與穩定度條件后，為了進一步說明綿陽站點各層次的物理要素隨時間變化關系，將利用5日08時至6日08時的多個要素的時間—高度垂直剖面圖（圖5）進行探討。

圖5（a）、（b）、（c）分別從相對濕度、水汽通量和水汽通量散度來剖析綿陽上空的水汽條件，發現5日22點后700hPa以下有相對濕度達90%的濕層，與之對應的是同時次850至700hPa的水汽輸送和800hPa以下的水汽輻合。說明，此次過程中綿陽地區的濕層較淺，且5日20時后再850hPa以下受冷空氣入川的影響，幾乎無水汽輸送，不利于降水天氣的出現。

圖5（d）為垂直速度的時間—高度剖面圖，可以清楚的看到：僅在5日11時至18時，500hPa以下有較為明顯的上升運動，其中心位于700hPa附近;而5日22時至6日06時，在850hPa附近有極弱的上升運動，而整個700hPa以上是顯著下沉運動，下沉中心位于500hPa，中心值≥0.15×10-7s-1。圖5（e）顯示，正值代表輻散，負值代表輻合，5日14時至6日02時高層輻散區從400～500hPa下降至6日02時700hPa附近，根據達因補償原理，抬升作用大幅減弱。高低層渦度平流的是準地轉平衡破環的重要因素之一，現根據圖5（f）分析顯示，6日02時綿陽站上空150hPa上有-30×10-10s-2的顯著負值區，低層為正高層為負的渦度平流配置，沒有動力作用。因此，可以看出垂直速度、散度以及渦度平流的分析結論有高度的一致性，綿陽站點夜間沒有動力抬升作用可以使得對流發展。

圖5.2020年5月5日08時至6日08時（a）相對濕度（單位：%）（b）水汽通量（單位：g·cm-1·hPa-1·s-1）（c）水汽通量散度（單位：10-6g·cm-2·hPa·s-1）（d）垂直速度（單位：Pa·s-1）（e）散度（單位：10-7·s-1）（f）渦度平流（單位：10-10·s-2）在31.43°N、104.73°E的時間-高度垂直剖面圖（注：橫坐標采用UTC時間）

4.結論

（1）此時四川地區降水過程主要是受高能舌和層結不穩定大值區的影響，而綿陽本場在預報時，誤判了高原上不穩定能量進入盆地后的發展趨勢。

（2）從水汽條件來講，綿陽站點上空僅700hPa以下有一定的水汽累積，濕層淺薄，不利于降水。

（3）從動力條件來講，綿陽上空垂直速度、散度以及渦度平流的時間變化情況說明，02時高層為負渦度平流，800hPa以上均為下沉氣流，沒有能產生對流的動力條件。

（4）數值模式對此次過程預報效果不佳。

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作者簡介：魏婉琳，1992-，女，漢族，碩士研究生，四川宜賓人，助理工程師，從事短臨天氣預報方向的研究。