朱华东

摘要 利用NCEP再分析资料以及多普勒雷达产品图片资料，对2009年7月22日发生在首都机场地区的雷雨过程进行了诊断分析，揭示了此次雷雨过程的产生机制。结果表明：低层暖舌的存在为此次雷雨过程创造了良好的热力不稳定层结;低层850 hPa浅槽的过境为此次过程的触发因子;雷达产品图上外流边界、中气旋的识别有助于判断是否会出现大风或冰雹天气。另外，综合分析了各不稳定指数对强对流天气过程的预报有着很好的指示意义。

关键词 雷暴;对流;回波

中图分类号：V321.2 文献标识码：B 文章编号：2095–3305（2021）10–0091–02

雷暴天气可对飞机飞行构成严重威胁。首都机场作为全球最繁忙的机场之一，在雷雨季时常因雷暴的发生而導致大面积航班延误、返航或备降，不仅经济损失惨重，而且严重威胁飞行安全。因此，研究首都机场地区的雷暴天气并将研究成果用于雷暴预报，对圆满完成航空气象保障任务，保障飞行安全具有重要意义。

1 雷暴发生的基本条件

1.1 层结不稳定

理论和实践都证明不稳定的层结条件有利于对流行天气的发生[1]。判断层结是否稳定的方法很多，比较直观的方法是利用不稳定指数进行判断，如SWEAT指数、K指数、TT指数、A指数、抬升指数等。

1.2 较好的低空水汽条件

在相同的温度层结下，若上升气块的初始湿度较大，则凝结高度和自由对流高度就较低，容易形成真潜不稳定，甚至是绝对不稳定。可见，低层湿度越大，越有利于对流的发展[2]。

1.3 适当的触发因子

在层结和水汽条件适合的情况下，若配合有高空槽、锋面、切边线等天气系统的过境，则非常有利于强对流天气的发生。

本文拟对首都机场一次典型雷雨天气过程的环流背景及对流指数情况进行初步的分析，试图了解此次过程的产生机制，从而为首都机场地区雷暴天气短时临近预报预警提供一些有益的参考指标。文中所用资料为首都机场实况天气纪要、实况天气报文及NCEP/NCAR逐日00：00、06：00、12：00、18：00共4个时次的格点分析资料（格距为，文中时间为世界协调时）以及雷达产品图片资料。

2 天气过程回顾

2.1 天气概况

2009年7月22日首都机场地区经历了一次强雷雨天气过程，并伴有降雹和大风天气。此次雷雨过程主要发生在傍晚这一时段，雷暴持续将近1 h，而降水持续了约2 h，过程中短时还伴有冰雹、大风天气（表1）。从24 h降水量等级划分来看，此次过程的累积降水量达到了大雨的级别。

2.2 天气形势分析

从高空图（图略）上看，500 hPa为脊前的西北偏西气流控制，等温线虽有小波动，但比较平直，没有明显的冷平流。700 hPa上本场为西北风，并处于一暖舌前沿，暖舌自西向东伸出，强盛且稳定少动。低层850 hPa本场同样处于一强盛而稳定的暖舌前沿，06：00～12：00有一浅槽划过本场。从地面图（图略）上看，地面为弱低压控制，形势场弱。由此可初步判断，此次过程低层暖舌的存在为本次过程创建了不稳定的层结，而850 hPa的浅槽活动触发了此次雷雨过程。

3 对流指数分析

以上主要是对大尺度形势场的定性的分析，为了分析起来更加直观、简洁，以下引入对流指数这种定量形势的分析。用对流指数预报雷雨天气离不开大量的经验统计，因此可认为这是一种定量及定性兼具的分析形式。

孙明辉[3]曾将2004—2006年北京地区白天和夜间发生的雷暴分别进行了统计，并算出了一些对流指数的平均值。其中，白天CAPE=447.0 J/kg，K=27.3℃，TT=45.5℃。还曾有人将K指数与雷暴可能的关系作了细分，其中当K>35℃时，会出现成片雷暴。对于SWEAT指数。统计显示：在雷暴持续时间较长或伴随强对流天气的雷暴中，SWEAT指数多在300以上。A指数与降水的关系更为密切些，一般情况下，当A由负值上升到正值时，天气转阴雨，达到10℃可以产生降水[3]。

利用NCEP资料计算显示，22日06：00，CAPE≈1000 J/kg，TT≈53.5℃，A≈16℃，K≈39℃，SWEAT≈410，各项指数均指示本场将有强对流天气发生。06：00本场的对流抑制能量CIN近乎为0，几乎形成真潜不稳定，即近乎绝对不稳定，850 hPa和500 hPa的温差将近30℃，这均表明自由对流高度很低，十分有利于空气团的抬升，引发强对流天气。

抬升指数也能反映对流强弱，抬升指数负的越多，对流越强。Showalter指数SI是抬升指数的一种。据经验，当-6℃

4 雷达产品分析

雷雨临近本场时（08：23）的1.5°仰角雷达回波强度图及最强回波反射率显示（MAX）：最强回波已超过45 dBZ，即预示将有雷暴天气发生（图1）。另外，在PPI图上还可见到明显的外流边界自北偏东方向向南偏西方向移动且临近本场，这与本场大风出现的时段相吻合，且与风向也是相对应的。

中气旋是超级单体风暴的特征。观测到中气旋，90%以上的情况出现强烈天气（灾害性大风、冰雹、暴洪）。首都机场多普勒雷达径向速度图中点杂波未得到有效抑制，且中尺度气旋的尺度较小，在雷达回波图上比较难辨认。中气旋探测（Mesocyclone Detection，MESO）这一雷达产品可以帮助我们找出并定位回波区中的中气旋。雷雨期间在本场或附近均出现了中气旋，而此次过程确实也出现了大风、冰雹天气（图2）。

5 總结与讨论

（1）高空低层暖舌的存在为此次雷雨天气过程创造了不稳定的热力条件，而850 hPa的短波槽过境为此次过程的触发因子。

（2）对流指数的统计经验阈值对强对流天气预报预警有着很好的指示意义，一些指数仅考虑了热力因子，而另一些指数在此基础上还考虑了动力因素，因此综合分析各类不同的对流指数效果会更佳。

（3）雷达产品图上外流边界、中气旋等的识别可帮助我们判断是否会有大风或冰雹等天气发生。

参考文献

[1] 朱乾根，临锦瑞，寿绍文.天气学原理和方法[M].北京：气象出版社，1983

[2] 徐玉貌.大气科学概论[M].南京：南京大学出版社，2000

[3] 孙明辉.对流参数在雷暴预报中的分析和应用[C]//中国气象学会2007年年会天气预报预警和影响评估技术分会场论文集.2007：1006-1010.

责任编辑：黄艳飞

Preliminary Analysis of a Thunderstorm Weather Process in the Capital Airport Area

ZHU Hua-dong （Civil Aviation North China Air Traffic Management Bureau Meteorological Center， Beijing 100621）

Abstract This article uses NCEP reanalysis data and Doppler radar product picture data to diagnose and analyze the thunderstorm process that occurred in the capital airport area on July 22， 2009， and reveal the generation mechanism of the thunderstorm process. The results show that the existence of the low-level warm tongue created a good thermally unstable stratification for the thunderstorm. The low-level 850hPa shallow trough crossing is the triggering factor for this process. The identification of outflow boundaries and medium cyclones on the radar product map can help us determine whether there will be strong winds or hail weather. In addition， the comprehensive analysis of various instability indexes has a very good indication significance for the forecast of severe convective weather processes.

Key words Thunderstorm; Convection; Echo