温州机场雷暴特征分析

厉瑞孝 林再雄 陈磊 陆晏 来劲

摘   要：利用天气图资料、NCEP再分析资料对温州机场2008—2017年共237次雷暴过程进行分类分析，发现影响温州机场的雷暴主要有六大类型即锋面型、高空槽型、切变线型、副高型、急流型、热带低值系统型。统计结果表明，温州机场雷暴主要由锋面系统引发，除了夏秋季，锋面雷暴发生前，中低层通常有急流配合;春季的平均抬升指数略低于0℃，而夏秋季达-3.5℃以下;雷暴过程持续时间通常不超过2h。

关键词：雷暴  类型  抬升指数  持续时间

中图分类号：P446                                   文献标识码：A                        文章编号：1674-098X（2019）09（c）-0005-04

温州机场地处浙南的温瑞平原，濒临东海，气候湿润，雷暴天气频繁，一年四季皆可出现。雷暴是影响飞行最重要的天气现象之一，分析雷暴的形势特点，总结雷暴生发规律，对保障航空安全有重要意义。我们采用地面到500hPa各层的天气图资料做为雷暴类型判断依据，同时，结合NCEP再分析资料（采集格距为1.0°×1.0°），对雷暴发生前的CAPE值、抬升指数、K指数、850～500hPa的高度层温差等参数进行综合分析，寻找雷暴生发规律。

1  雷暴类型特征分析

1.1 雷暴特征分类

根据2008—2017年10年间温州机场发生雷暴的形势特点，我们把影响温州机场的雷暴过程分为6大类，即锋面型、高空槽型、切变线型、副高型、急流型、热带低值系统型。现将6大类型的主要特点分别表述。锋面型：即雷暴发生前后有明显的地面锋面（静止锋、冷锋）影响，锋面是引发雷暴的主要系统。高空槽型：沒有地面锋面系统和低层切变线影响，但中低层（500hPa或以下）有高空槽过境导致雷暴发生。切变线型：700hPa或850hPa切变线东移、南压或北抬引起雷暴发生。急流型：地面至中层没有明显的系统配合，雷暴由中低空急流系统本身触发。副热带高压型：以500hPa588线所围区域作为副高的范围，副高的西进东退、强度变化、副高形变等导致雷暴的发生。热带低值型：受台风槽或台风倒槽影响，或副高南侧东风波引发的雷暴。

1.2 各雷暴类型统计分析

根据以上的分类，对2008—2017年10年间237次的雷暴类型进行统计，各类型的次数和占比见图1。

图1的统计表明10年间发生雷暴最多的天气类型是锋面型，共计107次，占总数的45.1%。其次是副高型，共49次，占总数的20.7%，再次是热带低值系统型，共计30次，占比为12.7%，此3种天气类型占总数的78.5%，而急流型、高空槽型、切变线型合计占比21.5%。可见锋面系统是雷暴的最主要影响系统，而夏秋季的副高和副高南侧东风低值系统，是引起雷暴的另两类重要系统。

2  各季雷暴特征分析

利用NCEP在分析资料，对每次雷暴发生前的抬升指数（℃）、CAPE值（J/Kg）、K指数（℃）、高度层温差（850hPa～500hPa）（℃）等进行计算（以下省略单位描述），计算结果表明2008—2017期间，抬升指数平均值为-2.5，CAPE值平均为893，K指数平均值为35.8，850hPa～500hPa度层温差（以下简称高度层温差）平均值为23.7。

2.1 春季雷暴特点分析

2.1.1 季节特点

春季冷暖气流活动频繁，槽线、切变线系统影响较多。3～5月份，副热带高压的位置通常在15°N～20°N之间，温州机场处在副高外围的西南气流区，在我国华东至华南沿海，易出现中低空急流和暖脊。低空急流里的暖湿空气为春季雷暴的发生提供能量和水汽。

2.1.2 物理量指数

春季雷暴抬升指数平均值为-0.03。春季雷暴抬升指数相差较大，但如果500hPa和850hPa之间风切变值足够大（大于20m/s），即环境风场结构条件足够好，那么在抬升指数远大于零的情况下，也有触发雷暴的可能。CAPE值的平均为84.9，K指数的平均为32.3，都比全年的平均值较低。高度层温差为23.5，与年平均值为相差不大。可见，春季的雷暴形势判断不能只看物理量指数，应结合形势综合分析。

2.1.3 雷暴类型分析

2008—2017年10年间，春季共发生雷暴过程63次，占总数的26.7%，发生的雷暴类型有锋面型、副高型、高空槽型、急流型、切变线型共五类（见图2）。

锋面型：春季锋面型雷暴共计37次，占春季雷暴次数的58.7%。其中33次配合有中低层的急流，或沿海有温度暖脊。另外4次雷暴过程，一次位于副高588线附近;一次为冷锋过境后，低层西南气流加强，切变北抬，500hPa和850hPa的高度层温差达26℃，850hPa气温18℃以上，层结极不稳定;另外两次过程静止锋上低涡和850hPa以下切变同时过境本场，动力条件好。

副高型：共发生2次，占比为3.2%。副高增强西伸至东南沿海地区或内陆，850hPa气温升至18℃以上，配合地面有辐合系统，出现雷暴天气。

高空槽型：共有3次过程，占比为4.8%，其中一次为500hPa前倾槽过境，一次为500hPa以下3层槽同时过境，槽前西南急流;一次为江淮气旋入海引发，气旋槽前中低层西南急流。

急流型：共有11次过程，占比为17.5%，其中7次过程850、700hPa急流短期内（12h内）显著增强，急流核速度的增强，触发重力波的频散，成为雷暴的触发因子。另外4次在急流带北侧，700hPa以下有低涡切变存在，或者位于气旋中心附近。

切变线型：共发生10次，占比为15.9%。其中3次发生在850hPa切变北抬过程，700hPa为西南急流，或急流增强，地面冷高脊形势下。另外7次发生在850hPa切变南压过程，有4次700hPa或以上有急流配合，其他3次，切变线上有低涡过境，或者沿海有明显的暖脊存在。

由上面分析可知，春季的各雷暴类型中，除了副高型，其余各类型大多与中低层的急流有关，尤其锋面过境前急流突然增强，极易出现雷暴天气;其次是中低层到地面有一致而明显的辐合系统配合暖脊过境，也容易发生雷暴。

2.2 夏季雷暴特点分析

2.2.1 季节特点

6月中旬，副热带高压北跳至北纬20°～25°附近，江淮梅雨出现。7月中旬，副高再次北跳至北纬25°以北，温州机场受副热带高压控制，或处在副高南侧的偏东气流里，受梅雨锋和副高影响易出现雷暴天气。

2.2.2 物理量指数

夏季雷暴抬升指数平均为-3.6，CAPE值平均为1213，K指数为37.4，高度层温差为23.8，除了高度层温差这一项，其余各项明显强于年平均值。

2.2.3 雷暴类型分析

2008—2017年10年间夏季共发生雷暴过程134次，占总数的56.5%，发生的雷暴类型有锋面型、副高型、高空槽型、急流型、切变线型、热带低值系统型共六类（见图3）。

锋面型：锋面雷暴共49次，占夏季雷暴总数的36.6%，其中29次过程发生在地面锋面影响，而高层仍为副高的形势之下。其余20次过程发生在6月份副高第二次北跳后，副高西侧的西南气流与梅雨锋共同作用造成。

副高型：副热带高压是夏季重要影响系统。7、8月份，中层以上副高控制时，只要近地面（地面或925hPa）有弱的辐合系统即可引发午后雷暴的发生。此外副高强度的减弱，副高外围的形变，副高的西进东退，或者本场处在588线、316线附近，均是引发雷暴的有利形势。10年间共发生38次副高型雷暴过程，占夏季雷暴总数的27.6%。

高空槽型：共14次过程，占夏季雷暴的10.4%。7、8月份，当高空槽东移，副热带高压东退或南落，往往会引发雷暴的发生;6月份，高空槽型雷暴形势，通常与副热带西侧的西南急流同时出现。

急流型：仅有1次记录，发生在6月份，发生在副高外围，地面有辐合线。

切变线型：共7次切变线型过程，占夏季雷暴的5.2%。夏季切变线型雷暴共有3种形势，第一种为切变线南压副高南撤;第二种为副高北上西进导致原来的切变线北抬;第三种为在台风或者海上低值系统的西侧，沿海有中低层切变线活动，导致雷暴发生。

热带低值系统型：共发生26次过程，占夏季雷暴总数的19.4%。夏季热带低值系统型雷暴的主要形势有三类。第一类，台风倒槽西进过程中，沿海地面或底层辐合加强，激发对流;第二类，副高南侧的东风波西进过程中加深加强引发;第三类，偏东气流在西进过程中，由于海陆之间的温度差激发出对流。

夏季气温高，水汽充沛，能量指数高，层结极不稳定，有利的雷暴形势比其他各季多，只要副高发生形变，或有弱的辐合系统，就易激发出对流天气。

2.3 秋季雷暴特点分析

2.3.1 季节特点

9月份副高开始南撤，但温州机场仍然受副高影响，10月份以后完成盛行风向的季节转换，副高影响结束。因此，9月份是秋季雷暴的主要发生月。2008—2017年期间的35次雷暴过程，只有3次发生在10～11月份，其余的32次都发生在9月份。受副高势力影响，9月份雷暴特点类似于夏季的7、8月份，但是9月份冷空气活动明显增多，因此锋面型雷暴占比更高。

2.3.2 物理量指数

秋季35次雷暴过程，抬升指数平均为-3.5，CAPE值平均为1212，K指数为36.7，高度层温差为23.6，与夏季类似，除高度层温差外，其余各项明显强于年平均值。这是由于秋季雷暴主要集中在9月份，东南沿海地区仍受副热带高压控制，表现出与夏季相似的特点。

2.3.3 雷暴类型分析

2008—2017年10年间秋季共发生35次雷暴过程，占总数的14.8%，共有4种类型，分别是锋面型、副高型、热带低值系统型、高空槽型（见图4）。

锋面型：共发生19次锋面型雷暴，占秋季雷暴的54.3%。其中16次发生在9月份，10～11月份只占3次。9月份的锋面型中13次过程发生在地面锋面影响，高层为副高控制，或副高东退的形势之下，有2次为台风倒槽顶部与北方冷空气共同作用产生。

副高型：秋季共发生10次副高型雷暴过程，占秋季雷暴的26.8%。其中有3次为500hPa上小槽东移导致副高形变引起，其余7次为副高内部中低层存在辐合切变导致。

高空槽型：共发生3次高空槽型雷暴过程。其形势表现为850、700、500hPa的某一层有明显的高空槽东移南压过境，其他层次仍为副高控制。槽过境前抬升指数小于-4，CAPE值平均值1400以上。

热带低值系统型：共发生3次，其中两次是在台风倒槽与冷空气相遇触发雷暴发生，另外一次是海上气温低，大陆为相对高温区，台风倒槽西进引起对流。

可见秋季雷暴的发生通常和副热带高压系统的活动有关。

2.4 冬季雷暴特点分析

由于冬季雷暴发生的次数较少，1991—2017年间，冬季雷暴总共只发生13次，2008—2017年的10年间仅有5次，代表性不强。对这13次过程进行了天气形势进行分析，发现13次冬季雷暴，12次为锋面型雷暴，1次为急流型。锋面型雷暴过程往往都有中低空急流相配合，锋面过境前850hPa上的温度通常达11℃以上。

3  雷暴持续时间分析

3.1 雷暴不同持续时间分析

对2008—2017年10年间，共295次雷暴天气过程（说明：一次形势过程可有多次雷暴天气发生，这里按每个雷暴天气过程统计次数）的持续时间进行统计，统计表明（图略），持续时间小于1h的雷暴过程共有153次，占比52%;介于1h（含）～2h，共有90次，占比31%;介于2h（含）～3h，31次占比11%;3h（含）以上，共21次占比7%。可见雷暴过程的持续时间同常不超过2h。

3.2 各季雷暴不同持续时间分析（图略）

春季共发生82次雷暴过程，小于1h占49次，占比59.8%;介于1h（含）～2h，26次，占比31.7%;介于2h（含）～3h，7次，占比8.5%。

夏季共发生168次雷暴过程，小于1h占81次，占比48.2%;介于1h（含）～2h，55次，占比33%;介于2h（含）～3h，17次，占比10.1%;3h（含）以上，15次，占比8.9%。

秋季共发生40次雷暴过程，小于1h占18次，占比45%;介于1h（含）～2h，9次，占比22.5%;介于2h（含）～3h，7次，占比17.5%;3h（含）以上，6次，占比15%。

冬季的5次雷暴过程持续时间都小于1h。

根据以上分析，温州机场近80%的雷暴过程持续时间不到2h，尤其冬季和春季，90%以上的雷暴过程持续时间不到1h。

4  结语

（1）影响温州机场雷暴主要有6类即：锋面型、高空槽型、切变线型、副高型、急流型、热带低值系统型，其中锋面型是雷暴的主要影響类型。

（2）春冬季的锋面雷暴锋面过境前往往有低空急流配合;而夏秋季节，除受锋面系统外，副高发生形变、弱的辐合系统也是引发雷暴的有利因素。春季雷暴的平均抬升指数略低于0℃，而夏秋季达-3.5℃以下。

（3）冬季和春季雷暴持续时间较短，通常不超过1h，全年80%雷暴过程不超过2h。

参考文献

[1] 温州机场气候志，2017.

[2] 朱乾根，林锦瑞，寿绍文.天气学原理和方法[M].北京：气象出版社，2000.

[3] 孙淑清.低空急流对内重力波不稳定发展的作用[J].大气科学，1983（2）：136-144.