风廓线雷达监视强对流天气低空风切变的研究

裘锦华

风廓线雷达监视强对流天气低空风切变的研究

裘锦华

（民航珠海空管站气象台，广东 珠海 519040）

目前国内机场还没有安装低空风切变报警系统，还不能直接探测机场低空风切变在机场的活动情况，只能通过飞行中的飞行机组的报告知道低空风切变的存在。但是现在已经有很多机场装备了风廓线雷达。利用天气图、雷达图、风廓线雷达、机场气象要素等常规资料，综合分析，监视低空风切变。以珠海金湾机场（下简称珠海机场）2013-03-26强对流天气引起的低空风切变为个例，主要研究平均风速小于10 m/s时，风向变化大于等于60°引起的风切变对飞行的影响，由于此情况风速很容易被漏报，因此特意找出两个案例进行了深入研究，总结出了因风向变化引起的低空风切变的预报指标，以及珠海机场以往总结出来的其他低空风切变的预报指标，供大家参考。

低空风切变；强对流天气；天气图；雷达图

1 引言

珠海机场2013-03-26的强对流天气过程变化较大，按照时间顺序分别包含了强降水、低空风切变（飞机报告）、大雾、雷雨等天气现象，对飞行产生了较大的影响。上午的短时强降水引起的低空风切变导致春秋航空公司CQH8819号航班A320飞机在2013-03-26T10：16遭遇低空风切变复飞，并在空中等待25 min后第二次才正常降落。下午的雷雨天气又引起部分航班备降与延误。

本文对2013-03-26及2013-04-05的强对流天气进行了分析研究，利用天气图、雷达图、风廓线雷达、本场气象要素等常规资料，及地面实况资料进行了综合分析，对珠海机场低空风切变的监视与预报进行了一些探索性的研究，发现低空风切变与风廓线雷达及地面风场的变化具有相关性和一定的预兆，并总结了珠海机场强对流天气引起的低空风切变的一些常规预报指标。希望这些探索性的结论给人们提供一些参考。

2 珠海机场强对流天气的天气背景及对飞行的影响

珠海机场的强对流天气背景主要有高空槽前、低空切变线附近、东风波、台前飑线、台风、锋面等天气系统，这些背景下的天气导致本场出现低空风切变。

2.1 2013-03-26的强对流天气过程

在2013-03-26的强对流天气过程中，2013-03-26T 10：20（以下所用时间均为北京时间）前后只出现了强降水，但没有闪电及雷暴，因此当春秋航空公司CQH8819号航班A320飞机2013-03-26T10：16在珠海机场05号跑道5边下降时，大约距地面200 m时遭遇低空风切变而复飞，并在空中等待25 min后才第二次正常降落。2013-03-26T15：24，珠海机场又出现强雷雨天气并持续了近6 h，引起了部分航班备降与延误。

2013-03-26T08：00的天气如图1所示，从图1中可以看出，珠海机场位于500 hPa东移的南支槽前，受西南偏西气流控制，850 hPa位于南岭上空的的切变线南侧，受强盛西南气流影响；地面处于南下的准静止锋南部锋前。可以看出中低空水汽丰富，天气不稳定能量充足。

图1 2013-03-26T08：00的天气图

综合天气图和TLOGP图如图2所示，从图2可以看出珠海机场上游存在一个下暖湿上干冷的不稳定层结，且不稳定量充足。2013-03-26T08：00的指数达到了38 ℃，对流有效位能为983.1 J/kg。

2013-03-26T10：12的雷达图[1]如图3所示。从图3中可以看出闪电图上显示珠海机场没有闪电，当时气象观测情报室及气象预报室都没有听到雷声。

图2 2013-03-26T08：00的综合天气图及TLOGP图

图3 2013-03-26T10：12的雷达图

2013-03-26强阵雨时的风廓线雷达和2013-03-26强雷雨时的风廓线雷达如图4和图5所示，可以看出，2013-03-26T 10：04—10：13，由低向高存在一个明显的低空风切变区，变化时间都在2 min内。尤其是500 m以下的地空存在一个东风与西风间的切变区，在近地面层的水平风切变达到了16 m/s。从地面要素变化上看，主要是地面风向变化基本按顺时针方向不停地旋转，2013-03-26T10：00地面风向为360/300V90°3 m/s，阵风8 m/s，同时突然出现了阵风（13 m/s）情况，然后风速降为4～5 m/s，风速的具体变化如图6所示。从图4可以看出在2013-03-26T10：09前后在500 m以下有一个低空风切变区，7 min以后发生在5边时机组报告的风切变，是同一个系统在不同位置所导致的。虽然提前的时间只有7 min，但是如果及时通知塔台，仍然具有一定的预警作用。

2013-05-21雷雨过程雷达CAPPI图及风廓线雷达图[2]如图7所示。当风廓线雷达（含地面风向风速仪）在近地面层监测到雷暴外洩气流与环境风场的风切变时，表明雷暴即将临近珠海机场，近地面层雷暴外洩气流传播得越远表明雷暴的强度越强。近地面层的风切变一般可先于雷暴5～ 30 min。2013-05-21T09：50，风廓线雷达测量到了近地面层的低空风切变，珠海机场从10：25开始打雷，提前了25 min。

图4 2013-03-26强阵雨时的风廓线雷达图

图5 2013-03-26强雷雨时的风廓线雷达图

图6 2013-03-26的风速逐时变化图（图中使用时间为UTC时间）

图7 2013-05-21雷雨过程雷达CAPPI图及风廓线雷达图

2.2 2013-04-05的强对流天气过程

2013-04-05T08：36的雷达图及空地闪电图[3]如图8 所示。

图8 2013-04-05T08：36的雷达图及空地闪电图

2013-04-05T08：36雷雨云团已经过珠海机场并距离机场23号跑道5边东方40 km以外的距离，2013-04-05T 09：00地面实况风向不定，平均风速3 m/s，阵风8 m/s，其他时段没有出现阵风，风向变化180°，平均风速3 m/s。从2013-04-05风切变过程来看，地面风向的变化导致的风切变应该引起重视，一般来说，当地面风速达到8 m/s，风向变化大于60°时，风切变就有可能出现。这一现象也得到了多名机长的认同，多名资深机长认为，当风向不定时，8～10 m/s的阵风即可触发机载风切变报警系统，引起航班复飞。

在上面这种天气情况下，由于当时影响珠海机场的雷暴已经移出珠海机场，达到了40 km以东的海面。地面平均风速也只有3～5 m/s，但由于风向变化很大，当突然出现8 m/s阵风时，会导致飞机复飞。这种情况具有很大的突发性，隐蔽性强、危险大，在实际工作中很容易被忽略。

3 强对流引起的风切变预警定性指标和结论

结合上述个例和日常工作中的天气过程分析，预计有强对流天气时应关注以下方面：①当珠海机场具备强对流天气的条件，≥34 ℃时，必须密切关注上游的雷达回波演变情况，或本场周围回波的生成发展，小块单体发展可能在 30 min后出现雷暴天气，要特别关注发展中的回波；②珠海机场或在上游方向存在下暖湿上干冷的层结不稳定层；③当雷达回波较强（具备强对流特征），且回波距离珠海机场 50 km范围内时，需要密切关注本场地面风向风速的变化情况，尤其是出现地面风向变化大于60°，同时，平均风速或阵风风速在8 m/s或以上时；或同一风方向风速达到阵风风速－平均风速≥8 m/s时[4]；④强雷雨CB完全覆盖机场，或机场已经出现雷雨大风（此时机组一般都会选择返航或备降，因此飞机报告因强对流天气复飞不多）；⑤当具备条件①②③，同时风廓风雷达（含地面风向风速仪）在近地面层监测到雷暴外洩气流与环境风场的风切变时，应及时通报观测和塔台，视雷暴的强弱提醒“本场可能在5～30 min内出现风切变”。总结出来的结论在近几年珠海机场低空风切变的预报中起到了良好的效果，预报正确率在70%～80%。

［1］香港天文台.雷达图［EB/OL］.［2013-03-26］.http://www. hko.gov.hk/wxinfo/radars/radarc.htm.

［2］香港天文台.雷达图［EB/OL］.［2013-05-21］.http://www. hko.gov.hk/wxinfo/radars/radarc.htm.

［3］香港天文台.雷达图［EB/OL］.［2013-04-05］.http://www. hko.gov.hk/wxinfo/radars/radarc.htm.

［4］裘锦华.珠海机场低空风切变成因及预报方法［J］.空中交通管理，2011（8）：53-56.

2095－6835（2020）06－0043－03

P458

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2020.06.014

裘锦华（1962—），男，浙江绍兴人，学士，高级工程师，研究方向为民航空管航空气象。

〔编辑：张思楠〕