沈陽桃仙國際機場一次冰雹天氣的環境條件分析

李木杉 張靖

摘要：對2017年5月11日傍晚發生在沈陽的一次冰雹天氣的環境場條件進行了分析，發現：（1）高空冷渦底部偏西北氣流攜小股冷空氣向東擴散進入遼寧省是此次過程的環流背景；底層西南氣流和中高層的偏西氣流提供了對流發展的垂直風切變條件；底層輻合高層輻散為對流提供了必要的動力條件。（2）底層狹長溫度脊上空有弱的冷槽，形成上冷下暖結構；底層淺薄濕層上空為深厚干層，是典型的雷暴大風和冰雹天氣濕度層結特征；濕區后部干線是此次強對流天氣的觸發條件之一。（3）不穩定能量較強且集中在-10℃層以上非常有利于冰雹的產生。

關鍵詞：沈陽桃仙國際機場；冰雹；環流背景；層結條件；不穩定能量

冰雹是從強烈發展的積雨云中降落到地面的固體降水物，直徑一般5-50mm，大的可達300mm以上。此外，冰雹作為對流強烈發展的產物，經常與雷電、大風等其他類型強對流天氣相伴。在航空運輸方面，冰雹等強對流天氣對民航客機的飛行安全構成巨大威脅，因此加強對機場冰雹天氣的預報能力是必要的。一般來說，產生強對流天氣需具備基本的不穩定能量、水汽條件、觸發機制。此外冰雹天氣還有其形成所需的獨特環境條件，一般可歸納為三個預報指標：1）-10°C到-20°C之間的CAPE值；2）0-6公里垂直風切變；3）0°C層的高度。本文從沈陽桃仙國際機場發生的一次冰雹天氣個例分析入手，淺析此次冰雹天氣的環流背景，為今后的冰雹天氣的潛勢預報提供參考。

1.冰雹實況概述

2017年5月11日沈陽桃仙國際機場出現了一場冰雹天氣，同時伴隨著雷電、大風、較強陣雨等多種強對流天氣，對桃仙機場的正常運行造成了一定影響。根據機場觀測記錄，雷暴時段為16：51至19：49；陣雨時段為16：57至19：38以及21：10-22：15（陣雨時段中18：15-18：26為中陣雨，其余時段為小陣雨）；小冰雹時段為18：15-18：24；大風時段為18：17-18：26，最大風速在18：17出現，為西北風17m/s（接近8級）。

2.環流背景場分析

此次冰雹天氣發生在沈陽的傍晚前后，因此著重分析強對流發生之前（11日08時）的環流配置對強對流天氣產生的作用。

2.1動力環境場

2017年5月11日08時在貝加爾湖東側有高空冷渦存在，且呈穩定少動態勢，遼寧省位于冷渦的東南象限。冷渦發展過程中不斷有小股冷空氣隨底部偏西北氣流向東擴散，因此在冷渦前部遼寧東部有淺槽，且存在一定的前傾結構，有利于遼寧省中部地區熱力不穩定條件發展。風場上，在遼寧省中部底層為西南氣流，而對流層中層和高層都為偏西氣流，垂直風切變較大；同時底層925hPa在沈陽北部存在較強西南風速的輻合；對應的高層則位于200hPa高空急流出口區左側，高空地轉偏差造成高空輻散；底層輻合高層輻散的動力結構配置有利于垂直速度的發展加強，也預示著對流活動可以得到充分的發展加強。

2.2溫度層結條件

在上述動力環境場背景下，在溫度層結上表現為與冷渦對應的冷空氣主體位于蒙古東部至河套一線，遼寧省底層700hPa和850hPa有東北西南向溫度脊，特別是850hPa溫度脊東西向尺度很小，呈狹長狀，而中層500hPa為弱的冷槽，上冷下暖結構明顯。而且底層正變溫對應高層負變溫預示著不穩定熱力層結條件仍在發展。

2.3濕度層結條件

濕度場上，11日08時沈陽上空925hPa有明顯濕層，但濕層較淺薄，700hPa以上即為干層，是較為典型的雷暴大風和冰雹的濕度層結條件。同時底層濕區后部對應明顯干區，形成東北西南向干線，干線是此次強對流天氣的觸發條件之一。

2.4關鍵環境條件和不穩定能量條件

首先在探空圖上發現，零度層高度約為3km，-20度層高度5.6km這兩個條件也可以判斷午后對流的發展的條件亦符合冰雹發生的關鍵環境條件。利用沈陽站11日14時溫度和露點對08時的探空曲線進行訂正，發現08時到14時不穩定能量明顯增加，CAPE午后增加到780焦耳/kg；且不穩定能量集中在0℃層以上，-10℃到-30℃層CAPE值在500焦耳/kg左右，說明對流條件在-10℃以上仍有較強發展的潛力，有利于冰雹的發生。沈陽925hPa-700hPa假相當位溫隨高度降低，也是存在對流不穩定條件判據，午后受熱力動力的共同作用容易觸發較強對流。

3.小結

對2017年5月11日傍晚發生在沈陽的一次冰雹天氣的環境場條件進行了分析，發現：

（1）貝加爾湖東部高空冷渦底部偏西北氣流攜帶小股冷空氣向東擴散，在遼寧東部形成具有前傾結構的淺槽是此次過程的環流背景。風場上，底層西南氣流和中高層的偏西氣流提供了對流發展的垂直風切變條件；底層風速輻合高層地轉偏差輻散利于垂直運動的強烈發展，為對流提供了必要的動力條件。

（2）底層狹長溫度脊上空有弱的冷槽，形成上冷下暖結構；底層較淺薄，700hPa以上為干層，是較為典型的雷暴大風和冰雹的濕度層結條件。底層濕區后部干線是此次強對流天氣的觸發條件之一。

（3）零度層高度位于3km左右，不穩定能量在-10℃到-30℃層CAPE值達到500焦耳/kg左右，說明對流條件在-10℃層以上仍有較強發展的潛力，有利于冰雹的發生。

參考文獻：

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