蘭州中川機場一次強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）

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

1 天氣過程回顧

2016年8月23 日凌晨，蘭州中川機場出現一次強雷雨天氣過程，強雷雨從23日01:28（北京時，下同）持續至23日03:51，期間降水量達到33mm。此次強雷雨持續時間之長，降水量之大，為蘭州中川機場有觀測記錄以來所罕見。

2 資料說明

8月22日20 時，由于距此次強雷雨天氣的開始時間不到6h，因此可作為此次強雷雨天氣的臨近時刻。所以根據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，蘭州中川機場位于暖脊中的16℃線附近，有冷空氣自內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。

4 環境條件的診斷分析

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，蘭州中川機場都位于高濕區中，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日凌晨蘭州中川機場及其附近地區的中低層具有很充沛的水汽含量，且有較厚的濕層，存在有利于強降水出現的水汽條件。

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 熱力不穩定條件

對流有效位能（CAPE）是最直接反映熱力不穩定的診斷量，其值越大說明熱力不穩定性越強。22日20時西北地區的CAPE分布圖（圖2）上，距蘭州中川機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，說明蘭州中川機場及其附近地區具有較強的熱力不穩定。假相當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，從而假相當位溫隨高度的遞減也反映了熱力不穩定。22日20時500hPa（圖 3a）與700hPa（圖 3b）的假相當位溫場上，蘭州中川機場 500hPa與700hPa的假相當位溫都很大，分別達到84℃以上和88℃以上，且700hPa的假相當位溫明顯大于500hPa的假相當位溫，反映出蘭州中川機場及其附近地區，不但具有熱力不穩定，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日凌晨蘭州中川機場及其附近地區存在有利于強對流出現的熱力不穩定，而整個中低層具有的高溫高濕也有利于強降水的出現。

圖2 22日20時西北地區的CAPE分布圖（單位：J/kg）

圖3 22日20時500hPa與700hPa假相當位溫場（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，蘭州中川機場都位于大負值區中，300hPa、400hPa和500hPa的垂直速度分別＜-100Pa/s，700hPa的垂直速度＜-200 Pa/s，都具有較大的負值，說明蘭州中川機場及其附近地區的高、中、低層都有較強的上升運動。

邊界層輻合線是強對流天氣發生發展的動力抬升條件之一，是指在邊界層內形成風場輻合的系統，比如切變線、鋒面等。圖5a為22日20時的700hPa風場，由圖可見，蘭州中川機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的動力抬升作用，再加上大氣層結的不穩定，致使蘭州中川機場及其附近地區的中低層產生了較強的上升運動，從而有利于強對流的出現。

5 結論

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。

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降水出現的水汽條件。

較大的CAPE值說明：此次天氣過程中具有較強的熱力不穩定；700hPa的假相當位溫明顯大于500hPa的假相當位溫，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定，也反映出有利于強降水出現的整個中低層的高溫高濕。

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

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