首都機場兩次高空槽雷雨的對比分析

黃繼雄

（民航華北空管局氣象中心，北京 100009）

引言

雷雨天氣是一種伴有電閃雷鳴、強降水、雷雨大風、冰雹等天氣現象的強對流天氣，直接關系到飛行安全和航班正常，一直是航空氣象部門研究的重點。近年來，國內外氣象工作者對不同天氣形勢下的雷雨過程進行了大量的分析研究，積累了很多有益的經驗。例如：黃繼雄等對首都機場不同天氣形勢下的雷雨過程進行分型研究，發現不同類型雷雨有著不同的發生、發展和演變特征。蔣迪對寧波櫟社機場的一次長時間雷雨過程進行分析，結果表明雷雨過程基本可分為系統性雷雨前沿被激發的局地熱雷雨和系統性雷雨兩個階段；李娟對一次影響南寧管制區的大面積強對流天氣過程進行分析，指出高空槽和西南渦的東移是此次雷雨過程的大氣抬升觸發機制；逯野等對2018年蘭州中川機場一次雷雨天氣過程進行預報和服務效果的評估分析。崔艾軍等、王維剛等、劉冠英等、劉陽等、丁楠、胡勇等分別對華北、東北、華東、華南、西北、西南等地區雷雨過程進行診斷分析，總結出一些有益的結論。

但以上研究更多地從雷雨過程的大尺度天氣形勢和雷雨的物理參數入手進行診斷分析，僅從氣象的角度思考問題；缺乏航空飛行和管制部門迫切需要的雷雨影響時間和空間上定時、定點、定量的決策需求。

本文對 2020年 5月 30 日及 2020年 6月 1 日，首都機場發生的兩次高空槽雷雨過程，綜合天氣形勢診斷、臨近保障和決策服務等方面，進行較全面的復盤和對比分析，總結出此類雷雨天氣過程的航空氣象服務保障經驗。

1 2020年5月30 日雷雨過程分析

1.1 天氣過程概述

2020年5月30 日，傍晚到夜間有雷陣雨，短時雷雨大風：19011 米/秒，陣風 18 米/秒。雷暴時間：1710-1847，2033-2118，0645-0805（31 日）；降水時間：1703-1938，2028-2136，2142-2248，0055-0210，0553-0607，06 28-0820（31 日）；降水量：16.1mm。

圖1 2020年5月30 日的衛星云圖及700hPa 高空風溫圖

圖2 2020年5月30 日第一段雷雨雷達圖

1.2 天氣形勢分析

2020年5月30 日，在貝加爾湖東部-蒙古東部-華北大部存在較明顯的階梯槽，首都機場地區位于寬廣的南支槽前的西南氣流中，其東部高環流勢力較強，黃海、渤海的暖濕空氣由高環流后部的東南風及西南風急流快速輸送，首都機場地區的不穩定能量得到積聚。受東部高壓阻擋，西部高空槽東移緩慢，30 日下午高空槽云系前沿到達北京地區，后沿在呼和浩特附近，槽區寬度300-400 公里，長度 1000-2000 公里。

圖3 2020年5月30 日第二段、第三段雷雨雷達圖

圖4 2020年6月1 日的衛星云圖及700hPa 高空風溫圖

1.3 臨近保障和決策服務

2020年5月30 日值班預報員早會商認為：華北地區有寬廣的高空槽云系，低空偏南風急流及充沛的水汽條件；預計首都機場30 日18-21 時，31 日04-10 時有雷雨，累積降水量小到中雨。并于30 日8：35 分發布雷雨天氣通報，提示各單位做好雷雨天氣保障工作。

30 日14 時（圖2a）首都機場西北部80 公里處出現帶狀對流回波，頂高6-9 公里，向東移動，移速20 公里/小時。值班預報員及時發布首份雷雨警報：預計首都機場18：00-19：30 雷雨。

30 日15 時（圖2b）臨近預報員監測天氣發現，帶狀雷雨回波主體位于終端區西北部，回波東南側持續有分散的雷雨回波新生，并快速增強。華北空管局預報室迅速召集技術力量組織臨時會商認為：高空槽前暖區中存在著較強的西南風暖濕急流，有利于雷雨的跳躍性激發和傳播，雷雨回波有提前影響本場的可能。臨近預報員與15：14 分發布首都機場第二份雷雨警報，提示相關部門雷雨提前。

30 日 17 時（圖 2c），已連城一線，從西南向東北移動，并逐漸覆蓋首都機場，航班無法正常起降。華北空管啟動大面積航班備降保障程序，運管中心積極與周邊機場溝通協調，實時通報空域保障能力，做好航班備降保障工作。

30 日19-20 時（圖2d），槽前暖區雷雨已移動到首都機場以北，首都機場第一次雷雨結束。值班管制員在雷雨空隙時段，全力加速航班運行效率，在短短的1 個多小時指揮多架次航班起降，盡最大努力保障更多航班正常。

30 日 20 時 30 分（圖 3a），700hPa 主槽臨近，槽前暖區中減弱的雷雨回波重新增強，首都機場迎來第二次雷雨過程，雷雨持續至21 時40 分。華北空管啟動雷雨天氣應急保障預案，班組備份人員全部到崗到位，通過增開協調監控席位等方式，全力保障航班運行安全順暢。

31 日凌晨 6 時 30 分（圖 3b），500hPa 高空槽臨近，首都機場出現弓形回波，并迎來第三次雷雨天氣，伴有短時強降水和雷暴大風。為確保早出港航班飛行安全，華北空管中心，通過增開扇區、指揮航空器改航繞飛雷雨、引導航班航路分流等一列措施，最大限度的降低了雷雨對航班運行的影響。首都機場運管委于6 時55 分啟動首都機場非常態協同機制，駐首都機場各民航單位密切配合、形成聯動，協同開展雷雨保障工作。8 時15 分首都機場第三次雷雨過程結束。

圖5 2020年6月1 日雷雨服務過程及雷達圖

1.4 復盤經驗

本次高空槽過境帶來多段雷雨，注意高空槽臨近時，槽前暖區偏南氣流中雷雨回波的持續新生，會使雷雨影響本場時間提前。700hPa 主槽臨近時，槽前暖區中減弱的雷雨回波有重新增強的可能性。500hPa 主槽臨近時，弓形回波會伴有雷雨大風、冰雹等強對流天氣。

2 2020年6月1 日雷雨過程分析

2.1 天氣過程概述

2020年6月1 日，傍晚有雷陣雨，短時雷雨大風：29012 米/秒，陣風 21 米/秒。雷暴時間：1803-1946；降水時間：1807-1957；降水量：5.1mm。

2.2 天氣形勢分析

2020年6月1 日，華北地區有短波槽快速過境，槽前西南偏西氣流，無明顯高環流阻擋，暖氣團能量不足，水汽積聚時間較短，也無明顯暖濕平流。首都機場地區大氣層結結構垂直，各層高空槽過境時間相近，槽后冷空氣迅速入侵，風向轉變及降溫均較快。

2.3 臨近保障和決策服務

本次雷雨過程華北空管局氣象中心預報員仔細分析天氣，認真組織天氣會商，提前一天發布了雷雨預警信息。2020年6月1 日下午15 時，大片雷雨回波出現于首都機場以西120 公里，并逐漸向首都機場方向移動，影響北京終端區西部進出港航路。臨近預報員于15：07 發布首份雷雨警報（預計首都機場 18：30-20：00 雷雨），并給華北空管局流量席位通報雷雨及演變趨勢；華北空管局運管中心于15 時30 分啟動大面積航班備降保障程序；值班管制員協調繞飛空域，增開臨時扇區，減少航空器在空中或地面等待時間。18 時30 分，雷雨覆蓋首都機場，陸續有航班因無法落地備降外站。18 時35 分，首都機場啟動運管委非常態協同機制和首都機場大面積航班延誤黃色響應機制。19 時，華北空管啟動MDRS（大面積航班延誤應急響應機制）黃色預警，全力做好航班返航備降工作。

本次雷雨過程值班預報員認真分析天氣形勢，密切監測天氣演變，提前3 小時準確地發布雷雨警報（開始誤差27 分鐘，結束誤差14 分鐘）。并及時通知各航空公司、機場當局、空管局等各相關單位，給各運行部門的決策提供建議，為各用戶保障首都機場進出港航班爭取寶貴時間。首都機場運管委及華北空管局運管中心基于我們提供的雷雨預報結論，迅速啟動多項應急保障程序，很好地保障了進出港航班安全和效率。

2.4 復盤經驗

本次雷雨過程預報準確，服務及時；各單位協調有序，反應迅速，極大地保障了航空安全和效率。未來對此類雷雨過程多加總結，形成規范化模板，更好地提高首都機場雷雨天氣下的通行能力。

3 兩次雷雨過程對比分析

2020年 5月 30 日及 2020年 6月 1 日，首都機場發生的兩次雷雨過程均為高空槽過境引發的雷雨過程。對比這兩次過程我們發現：

5月30 日雷雨東側有較強的高環流，高空槽尺度大，寬度300-400 公里；槽前有深厚的暖平流和濕平流，槽前暖區中不穩定能量充足，在槽臨近前可提前激發出雷雨，使雷雨跳躍性傳播；高空槽后傾，高層槽滯后于低層槽，高空槽過境時間長，可出現多段雷雨，降水量較大。

圖6 2020年5月30 日及6月1 日兩次雷雨過程對比分析

6月1 日雷雨高空槽垂直分布，各層槽過境時間相近，槽區窄，過境快，槽后冷空氣入侵快，雷暴較強，降水較少。