兰州中川机场一次强雷雨天气的诊断分析

2018-06-09李松波

吉林农业 2018年11期

李松波

（民航甘肃空管分局，甘肃兰州730087）

在民航气象中强雷雨指降雨强度≥8.1mm/h的强对流天气。由于强雷雨天气中不只有雷电活动，还有较强的降水，因此强雷雨天气不但对飞行有影响，对机场设施等也有着较大的影响。兰州中川机场位于甘肃省的青藏高原边坡地区，夏季雷暴天气较多，强雷雨天气平均每年也会出现1～2次，因此做好强雷雨天气的预报对兰州中川机场的航空气象服务有重要意义。目前，对强雷雨天气的研究也较多，但相关研究中所选天气个例多发生在中东部低海拔地区，对甘肃省的青藏高原边坡地区的此类天气涉及的较少。本文利用常规气象资料对2016年8月23日凌晨出现在兰州中川机场的一次强雷雨天气过程进行了分析，主要目的是加深对该地区强雷雨天气的认识，特别是加深对其有利的环境条件方面的认识，还可为以后该地区此类强对流天气的预报积累经验。

1 天气过程回顾

2016年8月23 日凌晨，兰州中川机场出现一次强雷雨天气过程，强雷雨从23日01:28（北京时，下同）持续至23日03:51，期间降水量达到33mm。此次强雷雨持续时间之长，降水量之大，为兰州中川机场有观测记录以来所罕见。

2 资料说明

8月22日20 时，由于距此次强雷雨天气的开始时间不到6h，因此可作为此次强雷雨天气的临近时刻。所以根据物理量诊断分析中的临近原则，本文在分析过程中采用8月22日20时的MICAPS实况资料。

3 天气形势分析

分析22日20时高空图及地面图（图略）。500hPa为从青藏高原向东伸展的暖高压带，兰州中川机场位于592高压边缘和暖脊中的0℃线附近。700hPa我国大部也为暖高压控制，兰州中川机场位于暖脊中的16℃线附近，有冷空气自内蒙古西部及河西走廊侵入高压，冷空气前部有一切变线，兰州中川机场位于该切变线附近。地面河西走廊为一高压，高压前部为一倒槽，兰州中川机场位于倒槽中的锋面附近。天气形势反映，500hPa暖高压带、700hPa暖脊和携带冷空气的切变线、地面位于倒槽中的锋面是此次天气过程的主要影响系统。

4 环境条件的诊断分析

4.1 水汽条件

22 日 20时的 500hPa（图 1a）与 700hPa（图 1b）比湿场上，兰州中川机场分别位于自青藏高原和甘肃南部向北伸的湿舌中，比湿都很大，分别达到6g/kg以上和12g/kg以上。23日20时的500hPa（图1c）与 700hPa（图 1d）相对湿度场上，兰州中川机场都位于高湿区中，500hPa相对湿度接近90%，700hPa相对湿度＞90%。比湿场和相对湿度场反映，22日夜间至23日凌晨兰州中川机场及其附近地区的中低层具有很充沛的水汽含量，且有较厚的湿层，存在有利于强降水出现的水汽条件。

图1 22日20时500hPa、700hPa比湿场（单位：g/kg）和相对湿度场（单位：%）

4.2 热力不稳定条件

对流有效位能（CAPE）是最直接反映热力不稳定的诊断量，其值越大说明热力不稳定性越强。22日20时西北地区的CAPE分布图（图2）上，距兰州中川机场较近的兰州探空站（52983）和西宁探空站（52866）的CAPE值都较大，分别为388.9J/kg和786.3J/kg，说明兰州中川机场及其附近地区具有较强的热力不稳定。假相当位温是综合反映空气暖湿程度的诊断量，其值越大说明空气越暖湿，因此假相当位温随高度减小，说明空气的暖湿程度随高度减小，从而假相当位温随高度的递减也反映了热力不稳定。22日20时500hPa（图 3a）与700hPa（图 3b）的假相当位温场上，兰州中川机场 500hPa与700hPa的假相当位温都很大，分别达到84℃以上和88℃以上，且700hPa的假相当位温明显大于500hPa的假相当位温，反映出兰州中川机场及其附近地区，不但具有热力不稳定，整个中低层也处于高温高湿中。上述分析表明，22日夜间至23日凌晨兰州中川机场及其附近地区存在有利于强对流出现的热力不稳定，而整个中低层具有的高温高湿也有利于强降水的出现。

图2 22日20时西北地区的CAPE分布图（单位：J/kg）

图3 22日20时500hPa与700hPa假相当位温场（单位：℃）

图4 22日20时的 300hPa、400hPa、500hPa与 700hPa垂直速度场

图5 22日20时700hPa风场与海平面气压场

4.3 动力抬升条件

图 4为 22日 20时的 300hPa、400hPa、500hPa与 700hPa垂直速度场。由图可见，兰州中川机场都位于大负值区中，300hPa、400hPa和500hPa的垂直速度分别＜-100Pa/s，700hPa的垂直速度＜-200 Pa/s，都具有较大的负值，说明兰州中川机场及其附近地区的高、中、低层都有较强的上升运动。

边界层辐合线是强对流天气发生发展的动力抬升条件之一，是指在边界层内形成风场辐合的系统，比如切变线、锋面等。图5a为22日20时的700hPa风场，由图可见，兰州中川机场位于高空槽底部的切变线附近。图5b为22日20时的海平面气压场，由图可见，兰州中川机场位于倒槽中的锋面附近。因此22日夜间至23日凌晨，700hPa的切变线和地面的锋面为低层提供了较强的动力抬升作用，再加上大气层结的不稳定，致使兰州中川机场及其附近地区的中低层产生了较强的上升运动，从而有利于强对流的出现。