溫州機場雷暴特征分析

厲瑞孝 林再雄 陳磊 陸晏 來勁

摘? ?要：利用天氣圖資料、NCEP再分析資料對溫州機場2008—2017年共237次雷暴過程進行分類分析，發(fā)現(xiàn)影響溫州機場的雷暴主要有六大類型即鋒面型、高空槽型、切變線型、副高型、急流型、熱帶低值系統(tǒng)型。統(tǒng)計結(jié)果表明，溫州機場雷暴主要由鋒面系統(tǒng)引發(fā)，除了夏秋季，鋒面雷暴發(fā)生前，中低層通常有急流配合;春季的平均抬升指數(shù)略低于0℃，而夏秋季達-3.5℃以下;雷暴過程持續(xù)時間通常不超過2h。

關鍵詞：雷暴? 類型? 抬升指數(shù)? 持續(xù)時間

中圖分類號：P446? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-098X（2019）09（c）-0005-04

溫州機場地處浙南的溫瑞平原，瀕臨東海，氣候濕潤，雷暴天氣頻繁，一年四季皆可出現(xiàn)。雷暴是影響飛行最重要的天氣現(xiàn)象之一，分析雷暴的形勢特點，總結(jié)雷暴生發(fā)規(guī)律，對保障航空安全有重要意義。我們采用地面到500hPa各層的天氣圖資料做為雷暴類型判斷依據(jù)，同時，結(jié)合NCEP再分析資料（采集格距為1.0°×1.0°），對雷暴發(fā)生前的CAPE值、抬升指數(shù)、K指數(shù)、850～500hPa的高度層溫差等參數(shù)進行綜合分析，尋找雷暴生發(fā)規(guī)律。

1? 雷暴類型特征分析

1.1 雷暴特征分類

根據(jù)2008—2017年10年間溫州機場發(fā)生雷暴的形勢特點，我們把影響溫州機場的雷暴過程分為6大類，即鋒面型、高空槽型、切變線型、副高型、急流型、熱帶低值系統(tǒng)型。現(xiàn)將6大類型的主要特點分別表述。鋒面型：即雷暴發(fā)生前后有明顯的地面鋒面（靜止鋒、冷鋒）影響，鋒面是引發(fā)雷暴的主要系統(tǒng)。高空槽型：沒有地面鋒面系統(tǒng)和低層切變線影響，但中低層（500hPa或以下）有高空槽過境導致雷暴發(fā)生。切變線型：700hPa或850hPa切變線東移、南壓或北抬引起雷暴發(fā)生。急流型：地面至中層沒有明顯的系統(tǒng)配合，雷暴由中低空急流系統(tǒng)本身觸發(fā)。副熱帶高壓型：以500hPa588線所圍區(qū)域作為副高的范圍，副高的西進東退、強度變化、副高形變等導致雷暴的發(fā)生。熱帶低值型：受臺風槽或臺風倒槽影響，或副高南側(cè)東風波引發(fā)的雷暴。

1.2 各雷暴類型統(tǒng)計分析

根據(jù)以上的分類，對2008—2017年10年間237次的雷暴類型進行統(tǒng)計，各類型的次數(shù)和占比見圖1。

圖1的統(tǒng)計表明10年間發(fā)生雷暴最多的天氣類型是鋒面型，共計107次，占總數(shù)的45.1%。其次是副高型，共49次，占總數(shù)的20.7%，再次是熱帶低值系統(tǒng)型，共計30次，占比為12.7%，此3種天氣類型占總數(shù)的78.5%，而急流型、高空槽型、切變線型合計占比21.5%。可見鋒面系統(tǒng)是雷暴的最主要影響系統(tǒng)，而夏秋季的副高和副高南側(cè)東風低值系統(tǒng)，是引起雷暴的另兩類重要系統(tǒng)。

2? 各季雷暴特征分析

利用NCEP在分析資料，對每次雷暴發(fā)生前的抬升指數(shù)（℃）、CAPE值（J/Kg）、K指數(shù)（℃）、高度層溫差（850hPa～500hPa）（℃）等進行計算（以下省略單位描述），計算結(jié)果表明2008—2017期間，抬升指數(shù)平均值為-2.5，CAPE值平均為893，K指數(shù)平均值為35.8，850hPa～500hPa度層溫差（以下簡稱高度層溫差）平均值為23.7。

2.1 春季雷暴特點分析

2.1.1 季節(jié)特點

春季冷暖氣流活動頻繁，槽線、切變線系統(tǒng)影響較多。3～5月份，副熱帶高壓的位置通常在15°N～20°N之間，溫州機場處在副高外圍的西南氣流區(qū)，在我國華東至華南沿海，易出現(xiàn)中低空急流和暖脊。低空急流里的暖濕空氣為春季雷暴的發(fā)生提供能量和水汽。

2.1.2 物理量指數(shù)

春季雷暴抬升指數(shù)平均值為-0.03。春季雷暴抬升指數(shù)相差較大，但如果500hPa和850hPa之間風切變值足夠大（大于20m/s），即環(huán)境風場結(jié)構條件足夠好，那么在抬升指數(shù)遠大于零的情況下，也有觸發(fā)雷暴的可能。CAPE值的平均為84.9，K指數(shù)的平均為32.3，都比全年的平均值較低。高度層溫差為23.5，與年平均值為相差不大。可見，春季的雷暴形勢判斷不能只看物理量指數(shù)，應結(jié)合形勢綜合分析。

2.1.3 雷暴類型分析

2008—2017年10年間，春季共發(fā)生雷暴過程63次，占總數(shù)的26.7%，發(fā)生的雷暴類型有鋒面型、副高型、高空槽型、急流型、切變線型共五類（見圖2）。

鋒面型：春季鋒面型雷暴共計37次，占春季雷暴次數(shù)的58.7%。其中33次配合有中低層的急流，或沿海有溫度暖脊。另外4次雷暴過程，一次位于副高588線附近;一次為冷鋒過境后，低層西南氣流加強，切變北抬，500hPa和850hPa的高度層溫差達26℃，850hPa氣溫18℃以上，層結(jié)極不穩(wěn)定;另外兩次過程靜止鋒上低渦和850hPa以下切變同時過境本場，動力條件好。

副高型：共發(fā)生2次，占比為3.2%。副高增強西伸至東南沿海地區(qū)或內(nèi)陸，850hPa氣溫升至18℃以上，配合地面有輻合系統(tǒng)，出現(xiàn)雷暴天氣。

高空槽型：共有3次過程，占比為4.8%，其中一次為500hPa前傾槽過境，一次為500hPa以下3層槽同時過境，槽前西南急流;一次為江淮氣旋入海引發(fā)，氣旋槽前中低層西南急流。

急流型：共有11次過程，占比為17.5%，其中7次過程850、700hPa急流短期內(nèi)（12h內(nèi)）顯著增強，急流核速度的增強，觸發(fā)重力波的頻散，成為雷暴的觸發(fā)因子。另外4次在急流帶北側(cè)，700hPa以下有低渦切變存在，或者位于氣旋中心附近。

切變線型：共發(fā)生10次，占比為15.9%。其中3次發(fā)生在850hPa切變北抬過程，700hPa為西南急流，或急流增強，地面冷高脊形勢下。另外7次發(fā)生在850hPa切變南壓過程，有4次700hPa或以上有急流配合，其他3次，切變線上有低渦過境，或者沿海有明顯的暖脊存在。

由上面分析可知，春季的各雷暴類型中，除了副高型，其余各類型大多與中低層的急流有關，尤其鋒面過境前急流突然增強，極易出現(xiàn)雷暴天氣;其次是中低層到地面有一致而明顯的輻合系統(tǒng)配合暖脊過境，也容易發(fā)生雷暴。

2.2 夏季雷暴特點分析

2.2.1 季節(jié)特點

6月中旬，副熱帶高壓北跳至北緯20°～25°附近，江淮梅雨出現(xiàn)。7月中旬，副高再次北跳至北緯25°以北，溫州機場受副熱帶高壓控制，或處在副高南側(cè)的偏東氣流里，受梅雨鋒和副高影響易出現(xiàn)雷暴天氣。

2.2.2 物理量指數(shù)

夏季雷暴抬升指數(shù)平均為-3.6，CAPE值平均為1213，K指數(shù)為37.4，高度層溫差為23.8，除了高度層溫差這一項，其余各項明顯強于年平均值。

2.2.3 雷暴類型分析

2008—2017年10年間夏季共發(fā)生雷暴過程134次，占總數(shù)的56.5%，發(fā)生的雷暴類型有鋒面型、副高型、高空槽型、急流型、切變線型、熱帶低值系統(tǒng)型共六類（見圖3）。

鋒面型：鋒面雷暴共49次，占夏季雷暴總數(shù)的36.6%，其中29次過程發(fā)生在地面鋒面影響，而高層仍為副高的形勢之下。其余20次過程發(fā)生在6月份副高第二次北跳后，副高西側(cè)的西南氣流與梅雨鋒共同作用造成。

副高型：副熱帶高壓是夏季重要影響系統(tǒng)。7、8月份，中層以上副高控制時，只要近地面（地面或925hPa）有弱的輻合系統(tǒng)即可引發(fā)午后雷暴的發(fā)生。此外副高強度的減弱，副高外圍的形變，副高的西進東退，或者本場處在588線、316線附近，均是引發(fā)雷暴的有利形勢。10年間共發(fā)生38次副高型雷暴過程，占夏季雷暴總數(shù)的27.6%。

高空槽型：共14次過程，占夏季雷暴的10.4%。7、8月份，當高空槽東移，副熱帶高壓東退或南落，往往會引發(fā)雷暴的發(fā)生;6月份，高空槽型雷暴形勢，通常與副熱帶西側(cè)的西南急流同時出現(xiàn)。

急流型：僅有1次記錄，發(fā)生在6月份，發(fā)生在副高外圍，地面有輻合線。

切變線型：共7次切變線型過程，占夏季雷暴的5.2%。夏季切變線型雷暴共有3種形勢，第一種為切變線南壓副高南撤;第二種為副高北上西進導致原來的切變線北抬;第三種為在臺風或者海上低值系統(tǒng)的西側(cè)，沿海有中低層切變線活動，導致雷暴發(fā)生。

熱帶低值系統(tǒng)型：共發(fā)生26次過程，占夏季雷暴總數(shù)的19.4%。夏季熱帶低值系統(tǒng)型雷暴的主要形勢有三類。第一類，臺風倒槽西進過程中，沿海地面或底層輻合加強，激發(fā)對流;第二類，副高南側(cè)的東風波西進過程中加深加強引發(fā);第三類，偏東氣流在西進過程中，由于海陸之間的溫度差激發(fā)出對流。

夏季氣溫高，水汽充沛，能量指數(shù)高，層結(jié)極不穩(wěn)定，有利的雷暴形勢比其他各季多，只要副高發(fā)生形變，或有弱的輻合系統(tǒng)，就易激發(fā)出對流天氣。

2.3 秋季雷暴特點分析

2.3.1 季節(jié)特點

9月份副高開始南撤，但溫州機場仍然受副高影響，10月份以后完成盛行風向的季節(jié)轉(zhuǎn)換，副高影響結(jié)束。因此，9月份是秋季雷暴的主要發(fā)生月。2008—2017年期間的35次雷暴過程，只有3次發(fā)生在10～11月份，其余的32次都發(fā)生在9月份。受副高勢力影響，9月份雷暴特點類似于夏季的7、8月份，但是9月份冷空氣活動明顯增多，因此鋒面型雷暴占比更高。

2.3.2 物理量指數(shù)

秋季35次雷暴過程，抬升指數(shù)平均為-3.5，CAPE值平均為1212，K指數(shù)為36.7，高度層溫差為23.6，與夏季類似，除高度層溫差外，其余各項明顯強于年平均值。這是由于秋季雷暴主要集中在9月份，東南沿海地區(qū)仍受副熱帶高壓控制，表現(xiàn)出與夏季相似的特點。

2.3.3 雷暴類型分析

2008—2017年10年間秋季共發(fā)生35次雷暴過程，占總數(shù)的14.8%，共有4種類型，分別是鋒面型、副高型、熱帶低值系統(tǒng)型、高空槽型（見圖4）。

鋒面型：共發(fā)生19次鋒面型雷暴，占秋季雷暴的54.3%。其中16次發(fā)生在9月份，10～11月份只占3次。9月份的鋒面型中13次過程發(fā)生在地面鋒面影響，高層為副高控制，或副高東退的形勢之下，有2次為臺風倒槽頂部與北方冷空氣共同作用產(chǎn)生。

副高型：秋季共發(fā)生10次副高型雷暴過程，占秋季雷暴的26.8%。其中有3次為500hPa上小槽東移導致副高形變引起，其余7次為副高內(nèi)部中低層存在輻合切變導致。

高空槽型：共發(fā)生3次高空槽型雷暴過程。其形勢表現(xiàn)為850、700、500hPa的某一層有明顯的高空槽東移南壓過境，其他層次仍為副高控制。槽過境前抬升指數(shù)小于-4，CAPE值平均值1400以上。

熱帶低值系統(tǒng)型：共發(fā)生3次，其中兩次是在臺風倒槽與冷空氣相遇觸發(fā)雷暴發(fā)生，另外一次是海上氣溫低，大陸為相對高溫區(qū)，臺風倒槽西進引起對流。

可見秋季雷暴的發(fā)生通常和副熱帶高壓系統(tǒng)的活動有關。

2.4 冬季雷暴特點分析

由于冬季雷暴發(fā)生的次數(shù)較少，1991—2017年間，冬季雷暴總共只發(fā)生13次，2008—2017年的10年間僅有5次，代表性不強。對這13次過程進行了天氣形勢進行分析，發(fā)現(xiàn)13次冬季雷暴，12次為鋒面型雷暴，1次為急流型。鋒面型雷暴過程往往都有中低空急流相配合，鋒面過境前850hPa上的溫度通常達11℃以上。

3? 雷暴持續(xù)時間分析

3.1 雷暴不同持續(xù)時間分析

對2008—2017年10年間，共295次雷暴天氣過程（說明：一次形勢過程可有多次雷暴天氣發(fā)生，這里按每個雷暴天氣過程統(tǒng)計次數(shù)）的持續(xù)時間進行統(tǒng)計，統(tǒng)計表明（圖略），持續(xù)時間小于1h的雷暴過程共有153次，占比52%;介于1h（含）～2h，共有90次，占比31%;介于2h（含）～3h，31次占比11%;3h（含）以上，共21次占比7%。可見雷暴過程的持續(xù)時間同常不超過2h。

3.2 各季雷暴不同持續(xù)時間分析（圖略）

春季共發(fā)生82次雷暴過程，小于1h占49次，占比59.8%;介于1h（含）～2h，26次，占比31.7%;介于2h（含）～3h，7次，占比8.5%。

夏季共發(fā)生168次雷暴過程，小于1h占81次，占比48.2%;介于1h（含）～2h，55次，占比33%;介于2h（含）～3h，17次，占比10.1%;3h（含）以上，15次，占比8.9%。

秋季共發(fā)生40次雷暴過程，小于1h占18次，占比45%;介于1h（含）～2h，9次，占比22.5%;介于2h（含）～3h，7次，占比17.5%;3h（含）以上，6次，占比15%。

冬季的5次雷暴過程持續(xù)時間都小于1h。

根據(jù)以上分析，溫州機場近80%的雷暴過程持續(xù)時間不到2h，尤其冬季和春季，90%以上的雷暴過程持續(xù)時間不到1h。

4? 結(jié)語

（1）影響溫州機場雷暴主要有6類即：鋒面型、高空槽型、切變線型、副高型、急流型、熱帶低值系統(tǒng)型，其中鋒面型是雷暴的主要影響類型。

（2）春冬季的鋒面雷暴鋒面過境前往往有低空急流配合;而夏秋季節(jié)，除受鋒面系統(tǒng)外，副高發(fā)生形變、弱的輻合系統(tǒng)也是引發(fā)雷暴的有利因素。春季雷暴的平均抬升指數(shù)略低于0℃，而夏秋季達-3.5℃以下。

（3）冬季和春季雷暴持續(xù)時間較短，通常不超過1h，全年80%雷暴過程不超過2h。

參考文獻

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[2] 朱乾根，林錦瑞，壽紹文.天氣學原理和方法[M].北京：氣象出版社，2000.

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