首都机场一次初夏强降水天气过程分析

周博坤　马天宇

摘 要：文章利用1°*1°每6小时一次NCEP再分析资料和多普勒天气雷达资料对2013年初夏首都机场一场雷雨过程进行分析，意在探究造成此次雷雨天气的主要原因。分析结果表明：对流天气过程易发生在槽前暖区内，前期来自海上的偏东气流为雷暴发生提供了充沛的水汽和能量。高层槽携带冷空气东移南下，冲击不稳定层结使对流发展，为大范围雷暴发生提供动力抬升条件。强降水过后地面气温明显降低，虽然整层仍处南风当中，但无新的冷空气补充，抬升条件减弱，不稳定能量减小。由此判断后续以阵雨降水可能性更大，雷雨几率减小。

关键词：强对流天气；雷达回波；雷暴

引言

雷暴和积雨云是发展强烈的不稳定的天气现象，云中及其附近有强烈的上升、下降气流，飞机穿过它会遇到强烈的颠簸，使飞行员难以操纵。因此民航规定：禁止飞入积雨云和浓积云，禁止在小于规定的侧向和垂直距离绕飞积雨云、浓积云。雷暴区飞行事故率比较高，雷雨天气伴随的强降水和CB风造成的低空风切变也对飞行有重大影响。1994年7月20日，云南航空公司B737飞机，在昆明机场着陆过程中遇到雷雨天气，飞机冲出跑道。1997年5月4日，南方航空公司B737飞机在深圳机场着陆过程中遇到大雨，飞机冲出跑道失事。1999年8月22日，台湾中华航空公司一架MD-11飞机，在香港赤腊角机场着陆阶段遭遇强侧风失事。机上300名旅客和15名机组人员，其中3名旅客遇难身亡，212名旅客受伤。因此对雷雨天气过程及其所伴随的强天气进行分析研究，探寻其发展规律，对正确组织实施飞行活动，保障飞行安全、高效完成飞行任务是十分有价值的。

2013年6月7日8时左右北京首都国际机场出现一次较强雷雨天气，雷雨区呈全包围形式环绕机场四周航路，首都机场早高峰进出港航班受到严重影响。由于航路上雷雨持续时间长，后续航班受到严重流量控制。受此影响多家航空公司取消北京相关班次。进出港航班受到不同程度延误。6月6日23：50UTC首都机场启动航班备降保障程序，7日07：48UTC持续8个小时的航班备降保障程序结束。

当日早8时管区西部15公里外有大片雷雨回波，回波逐渐东移北抬移向本场，顶高5-7公里。本场上午出现雷雨天气，短时雨强较大，而后转阵雨，本次天气过程的主要降水落区位于北京区域及河北中南部区域，管区西南部航路受雷雨影响时间较长。本场观测实况：降水时段0050UTC-0516 UTC，1740 UTC-1920 UTC，2354 UTC-次日0011 UTC。雷暴时段0059 UTC-0211 UTC。白天降水量11.8mm，夜间2.6mm。累计降水量14.4mm。

1 天气过程分析

1.1 环流场分析

500hPa高度场高纬度地区上游冷空气前期主要在E110°以西的横槽中堆积；槽前的我国中纬度地区西北下沉气流减弱；槽前弱冷空气由亚洲高纬度地区东部向南扩散至我国中纬度地区，与加强的西南暖平流交汇。7日12UTC，亚洲高纬度地区的大横槽在东经95°附近断裂。次日下游槽中的冷空气南下至我国中纬度地区，与青藏高原东侧区南退的西南暖平流交汇；再次影响我国中部地区。

1.2 天气形势分析

6日夜间于中蒙边境有低压东移发展。华北区域及本场位于低压前部，东部的渤海高压位置和强度相对稳定，从地面气压场（图1）可以看出7日白天有所加强，对低压东移起阻挡作用。低压东移缓慢，7日午后到傍晚低压加深发展。而本场及华北区域东部一直处在低前暖区的弱形势场当中，本场地面持续偏东风。对照降水落区实况可以看出此次过程为明显的低前暖区降水，降水落区主要位于华北区域的中部和南部，雨量多为中到大雨量级，降水中心位于河北西南部，局地达暴雨量级。

低层850hPa（图2）锋区一直位于中蒙边境，向东推进缓慢。自6日开始本场维持槽前西南风，华北区域南部为偏南气流控制，且持续时间较长。而管区西南部则为偏东气流控制，有来自海上更为直接的水汽输送。华北中东部处在暖区当中，暖平流持续而旺盛。在低层形势场变化不大的前提下，华北中南部的大范围雷暴发生在7日白天，首都机场雷雨及强降水时段集中在7日上午。这与中高层系统发展有更直接紧密的关系。

从700hPa风场（图3）来看从6月夜间开始在北京及以东部区域有西南急流建立，水汽通道畅通。7日入夜后西南风速逐渐减小。中低层维持长时间偏南风为水汽和能量的积聚有较大贡献。从系统配置来看，700hPa前期自河套北部有槽东移，在7日00UTC槽加深发展成涡旋，其中心位于N38°河北与山西交界处，同时配合有湿度大值区。该时次正是华北管区西部开始有大片雷暴发展并东移影响本场的时期。而后系统减弱，华北区域700hPa仍维持较弱的偏南风场。高层500hPa系统与700hPa过境时间比较一致。系统较为垂直，略有前倾。7日夜间整层仍维持偏南气流控制，虽然不稳定能量在白天得到释放，但夜间本场及区域内仍出现阵雨天气。

2 强降水发生条件分析

雷暴天气是由水汽条件、不稳定层结条件和抬升力条件三方面综合作用产生的。本次降水过程水汽充沛，湿层较厚。水汽主要来自于中低层槽前西南气流和日本海高压南部的偏东气流，它们共同为降水区输送源源不断的水汽，为本次强降水的产生创造了有利条件。夏半年在高空槽线附近，如有强烈的辐合上升和充足水汽，易有雷暴生成。从沿E116°的垂直速度剖面图来看，7日00UTC N40°附近整层都处在上升运动大值区当中，本场处于上升运动中心。与强降水发生的时间位置对应较为一致。而到了12UTC，N40°附近整层垂直运动转弱，只有850hPa以下尚有弱的上升运动，说明该时已不具备发生强降水的条件。（图4）

K指数能够反映大气的层结稳定情况， K指数越大，层结越不稳定。由图5本场K指数时序图可看出，自6日夜间开始，本场K指数就在35以上，层结相当不稳定，反映了不稳定能量积累的维持。直到06UTC以后K指数才呈现下降趋势。对应实况在K指数所指示的不稳定区域中，本场及南部管区在该时段出现成片雷暴天气。6日夜间至7日白天北京一直处在SWEAT指数大值区，7日00UTC SWEAT指数高达350，此时正是实况中本场发生雷暴天气的时段。00UTC以后曲线呈现持续下降趋势，本场后为阵雨天气。

3 雷达回波分析

6月7日00UTC大片雷雨回波在距本场以西40公里处向东北方向移动发展，回波主体完整，前緣回波较强，强度在30-45dBZ。且在回波主体前缘开始有激发的孤立雷雨回波生成。本场降水开始于0050UTC，雷雨出现在0059UTC。此后一小时内本场和五边被雷雨完全覆盖，处在回波强度中心。0211UTC雷雨移出本场，并在东移北抬过程中迅速减弱消散。本场雷雨基本于此时结束。但在本场西南方向120公里处不断有新的雷雨回波生成，并向本场方向移动中又不断减弱。说明此时的辐合中心位于西南区域，而本场受冷空气渗透影响辐合条件变差。后于航路上在本场正南方向60公里处和110公里处有两块局地生成的雷雨回波生成后稳定维持，对京广京沪航路影响严重。本次雷雨过程虽然雷雨时间不长，但在南向航路上的雷雨影响时间较长，对运行依然造成重大影响。（图6）

4 结束语

（1）对流天气过程易发生在槽前暖区内，前期来自海上的偏东气流为雷暴发生提供了充沛的水汽和能量。（2）高层槽携带冷空气东移南下，冲击不稳定层结使对流发展，为大范围雷暴发生提供动力抬升条件。（3）强降水过后地面气温明显降低，虽然整层仍处南风当中，但无新的冷空气补充，抬升条件减弱，不稳定能量减小。由此判断后续以阵雨降水可能性更大，雷雨几率减小。（4）暖区降水形势场变化不大，且与近地层温湿条件、地形等因素紧密相关，不易精确判断雷雨发生时段和强降水落区，特别是有几段降水时对降水性质的判断有一定难度。

参考文献

[1]王彦，等.一次雷暴大风的中尺度结构特征分析[J].2006.

[2]中国民用航空局. CCAR-117-R2.中国民用航空气象工作规则 [S].2013.

[3]国际民航组织理事会.国际民用航空公约附件3-国际空中航行气象服务[Z].2012.

[4]周建华，等.航空气象业务[M].气象出版社.

[5]张晰莹，等.新一代天气雷达在临近预报中的分析与应用[M].气象出版社，2008.

作者简介：周博坤（1986-），女，北京人，工作单位：民航华北空管局气象中心，职务：助理工程师，研究方向：航空气象。