首都机场两次高空槽雷雨的对比分析

黄继雄

（民航华北空管局气象中心，北京 100009）

引言

雷雨天气是一种伴有电闪雷鸣、强降水、雷雨大风、冰雹等天气现象的强对流天气，直接关系到飞行安全和航班正常，一直是航空气象部门研究的重点。近年来，国内外气象工作者对不同天气形势下的雷雨过程进行了大量的分析研究，积累了很多有益的经验。例如：黄继雄等对首都机场不同天气形势下的雷雨过程进行分型研究，发现不同类型雷雨有着不同的发生、发展和演变特征。蒋迪对宁波栎社机场的一次长时间雷雨过程进行分析，结果表明雷雨过程基本可分为系统性雷雨前沿被激发的局地热雷雨和系统性雷雨两个阶段；李娟对一次影响南宁管制区的大面积强对流天气过程进行分析，指出高空槽和西南涡的东移是此次雷雨过程的大气抬升触发机制；逯野等对2018年兰州中川机场一次雷雨天气过程进行预报和服务效果的评估分析。崔艾军等、王维刚等、刘冠英等、刘阳等、丁楠、胡勇等分别对华北、东北、华东、华南、西北、西南等地区雷雨过程进行诊断分析，总结出一些有益的结论。

但以上研究更多地从雷雨过程的大尺度天气形势和雷雨的物理参数入手进行诊断分析，仅从气象的角度思考问题；缺乏航空飞行和管制部门迫切需要的雷雨影响时间和空间上定时、定点、定量的决策需求。

本文对 2020年 5月 30 日及 2020年 6月 1 日，首都机场发生的两次高空槽雷雨过程，综合天气形势诊断、临近保障和决策服务等方面，进行较全面的复盘和对比分析，总结出此类雷雨天气过程的航空气象服务保障经验。

1 2020年5月30 日雷雨过程分析

1.1 天气过程概述

2020年5月30 日，傍晚到夜间有雷阵雨，短时雷雨大风：19011 米/秒，阵风 18 米/秒。雷暴时间：1710-1847，2033-2118，0645-0805（31 日）；降水时间：1703-1938，2028-2136，2142-2248，0055-0210，0553-0607，06 28-0820（31 日）；降水量：16.1mm。

图1 2020年5月30 日的卫星云图及700hPa 高空风温图

图2 2020年5月30 日第一段雷雨雷达图

1.2 天气形势分析

2020年5月30 日，在贝加尔湖东部-蒙古东部-华北大部存在较明显的阶梯槽，首都机场地区位于宽广的南支槽前的西南气流中，其东部高环流势力较强，黄海、渤海的暖湿空气由高环流后部的东南风及西南风急流快速输送，首都机场地区的不稳定能量得到积聚。受东部高压阻挡，西部高空槽东移缓慢，30 日下午高空槽云系前沿到达北京地区，后沿在呼和浩特附近，槽区宽度300-400 公里，长度 1000-2000 公里。

图3 2020年5月30 日第二段、第三段雷雨雷达图

图4 2020年6月1 日的卫星云图及700hPa 高空风温图

1.3 临近保障和决策服务

2020年5月30 日值班预报员早会商认为：华北地区有宽广的高空槽云系，低空偏南风急流及充沛的水汽条件；预计首都机场30 日18-21 时，31 日04-10 时有雷雨，累积降水量小到中雨。并于30 日8：35 分发布雷雨天气通报，提示各单位做好雷雨天气保障工作。

30 日14 时（图2a）首都机场西北部80 公里处出现带状对流回波，顶高6-9 公里，向东移动，移速20 公里/小时。值班预报员及时发布首份雷雨警报：预计首都机场18：00-19：30 雷雨。

30 日15 时（图2b）临近预报员监测天气发现，带状雷雨回波主体位于终端区西北部，回波东南侧持续有分散的雷雨回波新生，并快速增强。华北空管局预报室迅速召集技术力量组织临时会商认为：高空槽前暖区中存在着较强的西南风暖湿急流，有利于雷雨的跳跃性激发和传播，雷雨回波有提前影响本场的可能。临近预报员与15：14 分发布首都机场第二份雷雨警报，提示相关部门雷雨提前。

30 日 17 时（图 2c），已连城一线，从西南向东北移动，并逐渐覆盖首都机场，航班无法正常起降。华北空管启动大面积航班备降保障程序，运管中心积极与周边机场沟通协调，实时通报空域保障能力，做好航班备降保障工作。

30 日19-20 时（图2d），槽前暖区雷雨已移动到首都机场以北，首都机场第一次雷雨结束。值班管制员在雷雨空隙时段，全力加速航班运行效率，在短短的1 个多小时指挥多架次航班起降，尽最大努力保障更多航班正常。

30 日 20 时 30 分（图 3a），700hPa 主槽临近，槽前暖区中减弱的雷雨回波重新增强，首都机场迎来第二次雷雨过程，雷雨持续至21 时40 分。华北空管启动雷雨天气应急保障预案，班组备份人员全部到岗到位，通过增开协调监控席位等方式，全力保障航班运行安全顺畅。

31 日凌晨 6 时 30 分（图 3b），500hPa 高空槽临近，首都机场出现弓形回波，并迎来第三次雷雨天气，伴有短时强降水和雷暴大风。为确保早出港航班飞行安全，华北空管中心，通过增开扇区、指挥航空器改航绕飞雷雨、引导航班航路分流等一列措施，最大限度的降低了雷雨对航班运行的影响。首都机场运管委于6 时55 分启动首都机场非常态协同机制，驻首都机场各民航单位密切配合、形成联动，协同开展雷雨保障工作。8 时15 分首都机场第三次雷雨过程结束。

图5 2020年6月1 日雷雨服务过程及雷达图

1.4 复盘经验

本次高空槽过境带来多段雷雨，注意高空槽临近时，槽前暖区偏南气流中雷雨回波的持续新生，会使雷雨影响本场时间提前。700hPa 主槽临近时，槽前暖区中减弱的雷雨回波有重新增强的可能性。500hPa 主槽临近时，弓形回波会伴有雷雨大风、冰雹等强对流天气。

2 2020年6月1 日雷雨过程分析

2.1 天气过程概述

2020年6月1 日，傍晚有雷阵雨，短时雷雨大风：29012 米/秒，阵风 21 米/秒。雷暴时间：1803-1946；降水时间：1807-1957；降水量：5.1mm。

2.2 天气形势分析

2020年6月1 日，华北地区有短波槽快速过境，槽前西南偏西气流，无明显高环流阻挡，暖气团能量不足，水汽积聚时间较短，也无明显暖湿平流。首都机场地区大气层结结构垂直，各层高空槽过境时间相近，槽后冷空气迅速入侵，风向转变及降温均较快。

2.3 临近保障和决策服务

本次雷雨过程华北空管局气象中心预报员仔细分析天气，认真组织天气会商，提前一天发布了雷雨预警信息。2020年6月1 日下午15 时，大片雷雨回波出现于首都机场以西120 公里，并逐渐向首都机场方向移动，影响北京终端区西部进出港航路。临近预报员于15：07 发布首份雷雨警报（预计首都机场 18：30-20：00 雷雨），并给华北空管局流量席位通报雷雨及演变趋势；华北空管局运管中心于15 时30 分启动大面积航班备降保障程序；值班管制员协调绕飞空域，增开临时扇区，减少航空器在空中或地面等待时间。18 时30 分，雷雨覆盖首都机场，陆续有航班因无法落地备降外站。18 时35 分，首都机场启动运管委非常态协同机制和首都机场大面积航班延误黄色响应机制。19 时，华北空管启动MDRS（大面积航班延误应急响应机制）黄色预警，全力做好航班返航备降工作。

本次雷雨过程值班预报员认真分析天气形势，密切监测天气演变，提前3 小时准确地发布雷雨警报（开始误差27 分钟，结束误差14 分钟）。并及时通知各航空公司、机场当局、空管局等各相关单位，给各运行部门的决策提供建议，为各用户保障首都机场进出港航班争取宝贵时间。首都机场运管委及华北空管局运管中心基于我们提供的雷雨预报结论，迅速启动多项应急保障程序，很好地保障了进出港航班安全和效率。

2.4 复盘经验

本次雷雨过程预报准确，服务及时；各单位协调有序，反应迅速，极大地保障了航空安全和效率。未来对此类雷雨过程多加总结，形成规范化模板，更好地提高首都机场雷雨天气下的通行能力。

3 两次雷雨过程对比分析

2020年 5月 30 日及 2020年 6月 1 日，首都机场发生的两次雷雨过程均为高空槽过境引发的雷雨过程。对比这两次过程我们发现：

5月30 日雷雨东侧有较强的高环流，高空槽尺度大，宽度300-400 公里；槽前有深厚的暖平流和湿平流，槽前暖区中不稳定能量充足，在槽临近前可提前激发出雷雨，使雷雨跳跃性传播；高空槽后倾，高层槽滞后于低层槽，高空槽过境时间长，可出现多段雷雨，降水量较大。

图6 2020年5月30 日及6月1 日两次雷雨过程对比分析

6月1 日雷雨高空槽垂直分布，各层槽过境时间相近，槽区窄，过境快，槽后冷空气入侵快，雷暴较强，降水较少。