風廓線雷達監視強對流天氣低空風切變的研究

裘錦華

風廓線雷達監視強對流天氣低空風切變的研究

裘錦華

（民航珠海空管站氣象臺，廣東 珠海 519040）

目前國內機場還沒有安裝低空風切變報警系統，還不能直接探測機場低空風切變在機場的活動情況，只能通過飛行中的飛行機組的報告知道低空風切變的存在。但是現在已經有很多機場裝備了風廓線雷達。利用天氣圖、雷達圖、風廓線雷達、機場氣象要素等常規資料，綜合分析，監視低空風切變。以珠海金灣機場（下簡稱珠海機場）2013-03-26強對流天氣引起的低空風切變為個例，主要研究平均風速小于10 m/s時，風向變化大于等于60°引起的風切變對飛行的影響，由于此情況風速很容易被漏報，因此特意找出兩個案例進行了深入研究，總結出了因風向變化引起的低空風切變的預報指標，以及珠海機場以往總結出來的其他低空風切變的預報指標，供大家參考。

低空風切變；強對流天氣；天氣圖；雷達圖

1 引言

珠海機場2013-03-26的強對流天氣過程變化較大，按照時間順序分別包含了強降水、低空風切變（飛機報告）、大霧、雷雨等天氣現象，對飛行產生了較大的影響。上午的短時強降水引起的低空風切變導致春秋航空公司CQH8819號航班A320飛機在2013-03-26T10：16遭遇低空風切變復飛，并在空中等待25 min后第二次才正常降落。下午的雷雨天氣又引起部分航班備降與延誤。

本文對2013-03-26及2013-04-05的強對流天氣進行了分析研究，利用天氣圖、雷達圖、風廓線雷達、本場氣象要素等常規資料，及地面實況資料進行了綜合分析，對珠海機場低空風切變的監視與預報進行了一些探索性的研究，發現低空風切變與風廓線雷達及地面風場的變化具有相關性和一定的預兆，并總結了珠海機場強對流天氣引起的低空風切變的一些常規預報指標。希望這些探索性的結論給人們提供一些參考。

2 珠海機場強對流天氣的天氣背景及對飛行的影響

珠海機場的強對流天氣背景主要有高空槽前、低空切變線附近、東風波、臺前颮線、臺風、鋒面等天氣系統，這些背景下的天氣導致本場出現低空風切變。

2.1 2013-03-26的強對流天氣過程

在2013-03-26的強對流天氣過程中，2013-03-26T 10：20（以下所用時間均為北京時間）前后只出現了強降水，但沒有閃電及雷暴，因此當春秋航空公司CQH8819號航班A320飛機2013-03-26T10：16在珠海機場05號跑道5邊下降時，大約距地面200 m時遭遇低空風切變而復飛，并在空中等待25 min后才第二次正常降落。2013-03-26T15：24，珠海機場又出現強雷雨天氣并持續了近6 h，引起了部分航班備降與延誤。

2013-03-26T08：00的天氣如圖1所示，從圖1中可以看出，珠海機場位于500 hPa東移的南支槽前，受西南偏西氣流控制，850 hPa位于南嶺上空的的切變線南側，受強盛西南氣流影響；地面處于南下的準靜止鋒南部鋒前。可以看出中低空水汽豐富，天氣不穩定能量充足。

圖1 2013-03-26T08：00的天氣圖

綜合天氣圖和TLOGP圖如圖2所示，從圖2可以看出珠海機場上游存在一個下暖濕上干冷的不穩定層結，且不穩定量充足。2013-03-26T08：00的指數達到了38 ℃，對流有效位能為983.1 J/kg。

2013-03-26T10：12的雷達圖[1]如圖3所示。從圖3中可以看出閃電圖上顯示珠海機場沒有閃電，當時氣象觀測情報室及氣象預報室都沒有聽到雷聲。

圖2 2013-03-26T08：00的綜合天氣圖及TLOGP圖

圖3 2013-03-26T10：12的雷達圖

2013-03-26強陣雨時的風廓線雷達和2013-03-26強雷雨時的風廓線雷達如圖4和圖5所示，可以看出，2013-03-26T 10：04—10：13，由低向高存在一個明顯的低空風切變區，變化時間都在2 min內。尤其是500 m以下的地空存在一個東風與西風間的切變區，在近地面層的水平風切變達到了16 m/s。從地面要素變化上看，主要是地面風向變化基本按順時針方向不停地旋轉，2013-03-26T10：00地面風向為360/300V90°3 m/s，陣風8 m/s，同時突然出現了陣風（13 m/s）情況，然后風速降為4～5 m/s，風速的具體變化如圖6所示。從圖4可以看出在2013-03-26T10：09前后在500 m以下有一個低空風切變區，7 min以后發生在5邊時機組報告的風切變，是同一個系統在不同位置所導致的。雖然提前的時間只有7 min，但是如果及時通知塔臺，仍然具有一定的預警作用。

2013-05-21雷雨過程雷達CAPPI圖及風廓線雷達圖[2]如圖7所示。當風廓線雷達（含地面風向風速儀）在近地面層監測到雷暴外洩氣流與環境風場的風切變時，表明雷暴即將臨近珠海機場，近地面層雷暴外洩氣流傳播得越遠表明雷暴的強度越強。近地面層的風切變一般可先于雷暴5～ 30 min。2013-05-21T09：50，風廓線雷達測量到了近地面層的低空風切變，珠海機場從10：25開始打雷，提前了25 min。

圖4 2013-03-26強陣雨時的風廓線雷達圖

圖5 2013-03-26強雷雨時的風廓線雷達圖

圖6 2013-03-26的風速逐時變化圖（圖中使用時間為UTC時間）

圖7 2013-05-21雷雨過程雷達CAPPI圖及風廓線雷達圖

2.2 2013-04-05的強對流天氣過程

2013-04-05T08：36的雷達圖及空地閃電圖[3]如圖8 所示。

圖8 2013-04-05T08：36的雷達圖及空地閃電圖

2013-04-05T08：36雷雨云團已經過珠海機場并距離機場23號跑道5邊東方40 km以外的距離，2013-04-05T 09：00地面實況風向不定，平均風速3 m/s，陣風8 m/s，其他時段沒有出現陣風，風向變化180°，平均風速3 m/s。從2013-04-05風切變過程來看，地面風向的變化導致的風切變應該引起重視，一般來說，當地面風速達到8 m/s，風向變化大于60°時，風切變就有可能出現。這一現象也得到了多名機長的認同，多名資深機長認為，當風向不定時，8～10 m/s的陣風即可觸發機載風切變報警系統，引起航班復飛。

在上面這種天氣情況下，由于當時影響珠海機場的雷暴已經移出珠海機場，達到了40 km以東的海面。地面平均風速也只有3～5 m/s，但由于風向變化很大，當突然出現8 m/s陣風時，會導致飛機復飛。這種情況具有很大的突發性，隱蔽性強、危險大，在實際工作中很容易被忽略。

3 強對流引起的風切變預警定性指標和結論

結合上述個例和日常工作中的天氣過程分析，預計有強對流天氣時應關注以下方面：①當珠海機場具備強對流天氣的條件，≥34 ℃時，必須密切關注上游的雷達回波演變情況，或本場周圍回波的生成發展，小塊單體發展可能在 30 min后出現雷暴天氣，要特別關注發展中的回波；②珠海機場或在上游方向存在下暖濕上干冷的層結不穩定層；③當雷達回波較強（具備強對流特征），且回波距離珠海機場 50 km范圍內時，需要密切關注本場地面風向風速的變化情況，尤其是出現地面風向變化大于60°，同時，平均風速或陣風風速在8 m/s或以上時；或同一風方向風速達到陣風風速－平均風速≥8 m/s時[4]；④強雷雨CB完全覆蓋機場，或機場已經出現雷雨大風（此時機組一般都會選擇返航或備降，因此飛機報告因強對流天氣復飛不多）；⑤當具備條件①②③，同時風廓風雷達（含地面風向風速儀）在近地面層監測到雷暴外洩氣流與環境風場的風切變時，應及時通報觀測和塔臺，視雷暴的強弱提醒“本場可能在5～30 min內出現風切變”。總結出來的結論在近幾年珠海機場低空風切變的預報中起到了良好的效果，預報正確率在70%～80%。

［1］香港天文臺.雷達圖［EB/OL］.［2013-03-26］.http://www. hko.gov.hk/wxinfo/radars/radarc.htm.

［2］香港天文臺.雷達圖［EB/OL］.［2013-05-21］.http://www. hko.gov.hk/wxinfo/radars/radarc.htm.

［3］香港天文臺.雷達圖［EB/OL］.［2013-04-05］.http://www. hko.gov.hk/wxinfo/radars/radarc.htm.

［4］裘錦華.珠海機場低空風切變成因及預報方法［J］.空中交通管理，2011（8）：53-56.

2095－6835（2020）06－0043－03

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A

10.15913/j.cnki.kjycx.2020.06.014

裘錦華（1962—），男，浙江紹興人，學士，高級工程師，研究方向為民航空管航空氣象。

〔編輯：張思楠〕