2015年西安咸阳国际机场初雷天气过程分析

2022-09-11

随着我国航空事业的发展, 航班量呈现逐年递增的趋势, 航班是否正常运行也显现的尤为重要。在影响航班航行的诸多因素中, 天气因素尤其是雷雨是其中至关重要的一个因素。雷雨过程常伴有大风、微下击暴流、冰雹等灾害性天气, 会造成飞机严重的颠簸, 对飞机的起飞和着陆都有着重要的影响。有时雷雨过程中的闪电还会引起机场设施的损坏, 造成地面和空中的通信中断, 危及飞行安全。每年的初雷预报对民航气象预报来说都显得尤为重要, 因为初雷的发生意味着天气系统正式转入夏季的系统, 气象服务的重点也转到对强对流性天气的预报和服务。目前, 已有一些学者[1,2]对不同机场的初雷天气进行了研究分析, 但是由于初雷的局地性比较强, 每个机场初雷发生时的天气形势往往不尽相同, 因此需要各个机场气象工作人员总结各自特有的特点。本文采用常规观测资料和天气雷达回波产品对2015年西安咸阳国际机场的初雷天气过程进行了初步分析, 以便为本机场以后的初雷预报提供参考。

1 过程简介

2015年4月1日06:00 (北京时间, 下同) 西安咸阳国际机场云量逐渐增多, 逐渐转为阴天。10:18机场出现小阵雨天气, 后逐渐转为中阵雨天气, 11:00机场出现1个量的积雨云, 11:23在本场西侧闻雷, 初雷发生, 后面间断有雷雨发生, 直至当日15:28雷雨彻底结束, 转为小雨天气。本次雷雨天气过程中, 平均风速超过12m/s, 阵风达22 m/s, 过程降水量达到27.4 mm, 达到中雨量级。

2 天气形势分析

从4月1日08:00, 从500 h Pa的形势场来看[图1 (a) ], 在黄河以西的中西部及甘肃省南部到四川省中部地区分别有一高空槽存在并有东移趋势, 西安咸阳国际机场所处的关中地区处于南支槽前西南暖湿气流的控制之下, 来自西南地区的水汽输送, 给关中地区提供了充足的水汽。在上述高度槽后分别有一温度槽与之相配合, 温度槽落后于高度槽, 说明高度槽有发展加强之势。温度槽携带有较强的冷平流, 并且在关中平原西侧已经出现一个闭合的冷中心。图1 (b) 为当日08:00的700 h Pa形势场, 可以看出在黄河以西的中部、陕西省西部地区分别有一切变线存在, 西南气流控制甘肃省南部和陕西省大部地区, 利于西南地区的水汽向这些地区输送。从等温度线的分布来看, 陕西省大部处于一个明显的暖脊控制之下, 有较强的暖平流, 有利于上升运动的发展。图1 (c) 为当日850 h Pa的形势场。从图中可以看出, 陕西大部依然处于西南暖湿气流的控制之下, 陕西省西部有一条明显的切变线存在, 且在甘肃省南部和陕西中南部已经出现一闭合的低值中心。从等温线的分布来看, 陕西省大部也明显处于暖脊的控制之下, 有较强的暖平流, 抬升条件较好, 有利于上升运动的发展和维持。从当日08:00地面形势来看[图1 (d) ], 在甘肃省南部、陕西省西部有一个明显的低压倒槽存在, 在倒槽附近已经出现了降水天气, 局地降水达到了中雨的量级。地面冷空气基本上还位于河西地区, 陕西大部基本上处于相对较暖的气团控制之下。

综上分析, 西安咸阳国际机所处的关中地区在初雷发生前从高到低各个层次基本上都处于西南暖湿气流控制之下, 有利于水汽的汇集。高层有高空槽过境, 并且有冷平流的冲击。中低层为低值系统控制, 有暖脊存在, 气团为暖性, 有利于上升运动的发展。这种中下层暖, 上层冷且有冷空气冲击的大气处于不稳定的状态, 微小的波动就可以引起不稳定能量的释放, 使对流运动加强, 产生雷暴。

3 物理量分析

从4月1日08:00, 从500h Pa的涡度场[图2 (a) ]来看, 陕西省中南部涡度为正值, 对应有辐和上升运动, 而上升运动通过“抽吸作用”又会加强低层低值系统的发展, 使上升运动加强。图2 (b) 为当日08:00, 700h Pa的相对湿度, 可以看出, 陕西省大部的相对湿度基本都在80%以上, 在西安咸阳国际机场所在的关中地区相对湿度达90%以上, 水汽含量充沛, 为高湿区。图2 (c) 和图2 (d) 分别为用于判断雷暴发生可能性的对流指数K指数和SI指数。K指数越大, 雷暴发生的可能性越大, 相反的SI指数越小, 雷暴发生的可能性越大。根据西安咸阳国际机场历年的统计, 当K指数大于28或者SI指数小于-2℃时, 易发生雷暴, 实际工作中一般选取这2个值作为西安咸阳国际机场雷暴是否发生的临界值。从图中可以看出, 08:00机场所处的关中地区K指数为28左右, SI指数为4℃, K指数处于临界值附近, 而SI指数远大于临界值, 对流指数配合的并不好。由此可见, 在天气形势配合较好的情况下, 即使K指数小于临界值或者S指数大于临界值, 也有可能产生雷暴, 特别是初雷。

4 天气雷达回波分析

除了常规气象观测资料外, 天气雷达回波产品往往在判断和分析对流天气的过程中也起着十分重要的作用。分析4月1日08:00的雷达回波 (图略) 发现, 在西安咸阳国际机场西侧100 km处有一回波强度在36 d BZ以上的云团逐渐向东移动, 移速大约30 km/h。由此可以推断, 西安咸阳国际机场11:00左右将会有中到大雨或者雷雨的强天气过程, 这与实况基本吻合。

5 总结与讨论

(1) 500 h Pa有高空槽携带冷空气东移动经过机场, 中低层配合有切变线东移, 地面处于倒槽之中, 是引起2015年西安咸阳国际机场初雷发生的主要天气形势。

(2) 中低层水气充沛, 有暖平流存在, 上升运动强烈;高层有冷空气冲击, 造成能量不稳定, 引起了此次雷暴的发生。

(3) 当天气形势配合较好的情况下, 即使K指数小于临界值或者SI指数大于临界值, 也有可能产生雷暴, 特别是初雷。

(4) 根据天气雷达回波产品可以大致推断出雷暴发生的可能性以及发生时间。

(5) 本文虽然分析了2015年西安咸阳国际机场初雷发生的天气形势, 但是由于每年初雷发生的天气形势都不尽相同, 因此未来需要分析更多年份的初雷天气形势, 以便得出其共性特征。

摘要：依据常规观测资料和天气雷达回波产品对2015年西安咸阳国际机场的初雷过程进行了简要分析。主要结论如下:500 h Pa有高空槽且有冷空气冲击, 低层高温高湿且有切变线配合是初雷发生的主要天气形势;在有利天气形势下, 即使K指数低于临界值或者SI指数高于临界值也有可能出现雷暴天气, 特别是初雷。

关键词：西安咸阳国际机场,初雷,天气形势分析