2020年绵阳机场一次雷雨空报诊断分析

【摘  要】2020年5月5日至6日绵阳机场出现了雷暴和降水空报，本文利用Micaps观测资料和NCEP再分析资料对此次过程进行诊断分析，探究川南地区雷雨的影响因素以及绵阳本场的空报原因，发现：（1）5日夜间的对流过程仅出现在川南地区，主要受高能舌以及层结不稳定因素影响。（2）绵阳地区5日夜间的水汽输送主要在700hPa及其以下，湿层浅薄不利于降水。（3）绵阳地区6日02时的动力作用不足，无法产生对流。

【关键词】绵阳;雷雨;空报;诊断分析

引言

雷暴和强降水一直是影响民航飞行安全的灾害性天气，是气象预报的热点和难点。绵阳机场承担着训练飞行和航班运行双重任务，出现在本场、航路以及训练空域的强对流天气对于飞行安全是很大的威胁，还会造成航班返航和备降，造成经济损失。所以，在日常工作中准确的预报出雷暴和强降水是具有重要意义的。

当前，对于强对流天气的预报手段和技术已有很大的发展。绵阳位于四川盆地西北部，是西北部高原与东南部丘陵的过渡地带。绵阳本地的雷暴研究也已得出了一些有意义的结论，可用于指导预报。但是，强对流天气变化快，突发性强的特点，仍然不能准确预报。在2020年5月5日至6日绵阳机场出现了雷暴和降水空报情况，本文针对此次空报过程，对过程進行诊断分析，总结经验，为以后预报提供参考。

1.预报误差与实况

根据TAF报文可知，2020年5月5日18点05分预报23：00至03：00有短时中雷雨，21：28分预报6日01：00至05：00短时小雷雨。但实况本场未发生雷暴和降水，以多云间阴天气为主，地面风也没有显著增加。根据实况报文发现，强对流天气主要发生在川南地区，5日20：00至6日02：00时6小时降水量中峨眉山58.1mm，犍为56.8mm。结合卫星云图资料（图1）可知，5日16：00至6日04：00川西高原北部的对流云东移至盆地后就开始减弱消散，而南部的对流云进入盆地后就开始发展东移，造成了川南地区前半夜的雷雨过程。

2.天气形势分析

2020年5月5日，亚洲中高纬度地区为两槽一脊型，588线位于广西、广东境内。分析西南地区2020年5月5日08时和20时的环流形势场，如图2所示。08时，500hPa上高原中部有小槽东移，青海至阿坝州北部有一切变，华南地区有20～32m/s的显著西南气流带。700hPa上盆地东北部和川西高原南部均有切变，且盆地西部的水汽条件较好。850hPa上，盆地中部为西南涡，其东北侧有显著变温区（西安站24小时变温为-10.3℃），且有明显的偏东气流将冷空气带入盆地。20时，500hPa上高原中部小槽继续发展，西北地区出现西北涡，在盆地南部有移速较快的小槽到达，成为前倾槽，且其前侧有一条急流轴配合，其大值中心在宜宾站（22m/s）。700hPa上川西高原南侧的切变继续维持，且四川盆地内已转为西南气流控制（4～8m/s），西南气流大值区主要位于盆地东侧，整个盆地内湿度条件较好。  850hPa上的偏东气流北抬。

利用温江站（56186）探空资料中探空因子来探讨气层的热力不稳定情况。5日08时K指数为38.2℃，Si指数为-1.19℃，对流有效位能（CAPE值）为390.7J·kg-1，而这些参数都通过了绵阳本地雷暴高发区阈值，定性地说明有不稳定能量累积，有利于强对流天气发生。而从20时的各探空指数来看，不稳定能量是降低的，但是仍然高于阈值。

再根据欧洲中心数值预报产品来看，绵阳地区6日02时至08时有一次强降水过程，总降水量可达42.0mm。结合以上形势场分析、物理量分析以及数值模式，预报2020年5月5日夜间会出现雷暴伴小阵雨，短时中阵雨。

3.诊断分析

为了探讨此次四川地区500hPa小槽和冷空气的影响以及导致空报的原因，对该地区的物理量场和单站情况分别进行诊断分析。

3.1物理量场分析

（1）水汽条件。丰富的水汽是雷暴和强降水发生的必要条件之一，且降水强度通常与该地面上空整层大气的水汽含量呈正相关，而根据上文的中尺度分析可知，此过程水汽的输送主要集中在700hPa。因此，通过分析2020年5月5日08时至6日08时四川地区700hPa上水汽通量场和水汽通量散度场的变化情况（图3），来判断水汽条件。5日08时（图3a1），在西川南侧有一条东西向的水汽通道，14时（图3a2）在川西高原西侧水汽输送明显增加，且其西部与南部均出现了12g·cm-1·hPa-1·s-1的大值区。20时（图3a3），四川盆地内的水汽输送量增加，到6日02时（图3a4）在盆地东侧形成了一条南北向的水汽输送带，中心值≥15g·cm-1·hPa-1·s-1位于盆地东南侧。此时，绵阳地区的水汽通量可达9～12g·cm-1·hPa-1·s-1。之后，此水汽输送带逐渐减弱东移。从700hPa的水汽通量散度场上可见，5日08时至20时（图3b1～b3），水汽辐合区主要是位于川西高原的西北侧的青海一带，而盆地南部的弱辐合区逐渐北移减弱消失。6日02时和08时（图3b4～b5），盆地内为水汽的辐散，而辐合区出现在盆地东北向的宁夏、陕西一带。

综上可知，在此12h内四川地区700hPa上确有水汽的输送，且在6日02时达到最强;但是此时水汽的辐合区却位于青海、陕西一带，盆地内为水汽的辐散，因此是不利于盆地在02时内出现明显降水的。而前半夜川南地区的降水得益于14时川南地区水汽的辐合，从而有利于然后对流的产生。因此，水汽通量散度场与此次降水过程是更为匹配的。

（2）能量及稳定度条件。大气中的不稳定能量以及大气稳定度是强对流发生的基本条件，即高温高湿的环境才能触发对流。已有研究表明，θse是重要的温湿参数，具有良好的动力学与热力学意义，可用来表征大气能量。在此，利用∑θse（500+700+850）的水平分布场，来表征5日08时至6日08时大气中能量的分布，如图4（a1）～（a5）。可发现，5日08时至14时，川西高原西北侧有能量激增，且川南至贵州一线开始出现西北—东南向的弱高能舌。到了20时，此高能舌显著加强且向南移动。6日02时，川西高原的能量高值区减弱消失，而南侧大值区逐渐向东移动。

在天气分析中常用假相当位温的垂直递减率来判断层结稳定度，即大于0、等于0或小于0时，分布对应的是稳定、中性或不稳定。本文用850hPa与500hPa等压面上的假相当位温差来表征这种层结稳定度，如图4（b1）～（b5）。14时较08时整个四川地区的不稳定能量均增加，尤其是在川西高原西北侧，且14时在川南至贵州一线出现了与高能舌相配合的不稳定大值区。20时层结不稳定大值区有向南发展的趋势，除了川西高原，在20～23°N、102～104°E以及25°N、110°E附近均出现。而02时以后四川地区整体的不稳定层结减弱。

对比区域内能量和层结稳定度的时间变化情况后发现，能量与不稳定层结具有良好的一致性，川南地区高能舌和层结不稳定的出现与对流发展和降水落区匹配良好。而绵阳地区的空报是川西高原上高温高湿的层结不稳定环境在下高原后迅速减弱。

3.2单站分析

在了解了四川地區区域场的水汽条件、能量与稳定度条件后，为了进一步说明绵阳站点各层次的物理要素随时间变化关系，将利用5日08时至6日08时的多个要素的时间—高度垂直剖面图（图5）进行探讨。

图5（a）、（b）、（c）分别从相对湿度、水汽通量和水汽通量散度来剖析绵阳上空的水汽条件，发现5日22点后700hPa以下有相对湿度达90%的湿层，与之对应的是同时次850至700hPa的水汽输送和800hPa以下的水汽辐合。说明，此次过程中绵阳地区的湿层较浅，且5日20时后再850hPa以下受冷空气入川的影响，几乎无水汽输送，不利于降水天气的出现。

图5（d）为垂直速度的时间—高度剖面图，可以清楚的看到：仅在5日11时至18时，500hPa以下有较为明显的上升运动，其中心位于700hPa附近;而5日22时至6日06时，在850hPa附近有极弱的上升运动，而整个700hPa以上是显著下沉运动，下沉中心位于500hPa，中心值≥0.15×10-7s-1。图5（e）显示，正值代表辐散，负值代表辐合，5日14时至6日02时高层辐散区从400～500hPa下降至6日02时700hPa附近，根据达因补偿原理，抬升作用大幅减弱。高低层涡度平流的是准地转平衡破环的重要因素之一，现根据图5（f）分析显示，6日02时绵阳站上空150hPa上有-30×10-10s-2的显著负值区，低层为正高层为负的涡度平流配置，没有动力作用。因此，可以看出垂直速度、散度以及涡度平流的分析结论有高度的一致性，绵阳站点夜间没有动力抬升作用可以使得对流发展。

图5.2020年5月5日08时至6日08时（a）相对湿度（单位：%）（b）水汽通量（单位：g·cm-1·hPa-1·s-1）（c）水汽通量散度（单位：10-6g·cm-2·hPa·s-1）（d）垂直速度（单位：Pa·s-1）（e）散度（单位：10-7·s-1）（f）涡度平流（单位：10-10·s-2）在31.43°N、104.73°E的时间-高度垂直剖面图（注：横坐标采用UTC时间）

4.结论

（1）此时四川地区降水过程主要是受高能舌和层结不稳定大值区的影响，而绵阳本场在预报时，误判了高原上不稳定能量进入盆地后的发展趋势。

（2）从水汽条件来讲，绵阳站点上空仅700hPa以下有一定的水汽累积，湿层浅薄，不利于降水。

（3）从动力条件来讲，绵阳上空垂直速度、散度以及涡度平流的时间变化情况说明，02时高层为负涡度平流，800hPa以上均为下沉气流，没有能产生对流的动力条件。

（4）数值模式对此次过程预报效果不佳。

参考文献

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作者简介：魏婉琳，1992-，女，汉族，硕士研究生，四川宜宾人，助理工程师，从事短临天气预报方向的研究。