武漢天河機(jī)場一次下?lián)舯┝鞯倪^程分析

李漢菁 高曉丹

摘要?利用天氣形勢場分析及湖北武漢多普勒雷達(dá)資料，對2013年8月11日武漢天河機(jī)場一次下?lián)舯┝鬟M(jìn)行了簡要分析。

關(guān)鍵詞?下?lián)舯┝?反射率因子核;回波頂高;徑向速度

中圖分類號(hào)：P458.1+21?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A?文章編號(hào)：2095-3305（2020）03-062-03

DOI：?10.19383/j.cnki.nyzhyj.2020.03.027

2013年8月11日傍晚，武漢天河機(jī)場附近出現(xiàn)了一次罕見“狂風(fēng)暴雨”天氣過程，整個(gè)過程共持續(xù)約1?h。在此期間，強(qiáng)風(fēng)和雷雨先后襲擊天河機(jī)場，本場觀測到陣風(fēng)風(fēng)速一度達(dá)34?m/s，是天河機(jī)場自1995年開航以來風(fēng)速之最。文中就該次過程進(jìn)行了簡要分析。

1?天氣形勢分析

綜合8月11日08：00和20：00各層天氣圖可知，08：00整個(gè)湖北仍由副高控制，武漢基本處于副高脊線位置上。700和850?hPa上本區(qū)則由南偏西氣流控制。11日20：00，700和850?hPa上，316線和152線東退非常明顯。500?hPa上588線也明顯減弱東退，西部邊緣退至113°?E～114°?E附近，而與武漢天河機(jī)場所處同緯度上588線東退到116°?E附近;同時(shí)，武漢以南氣流出現(xiàn)明顯氣旋性旋轉(zhuǎn)。以上表明，8月11日副熱帶高壓處于明顯減弱東退過程中，而武漢天河機(jī)場恰好處于副熱帶高壓勢力范圍于大陸上東退釋放出的區(qū)域內(nèi)。

結(jié)合當(dāng)日19：00和20：00前3?h變壓資料可看出，武漢及其周邊鄂州、江夏、蔡甸、黃陂等地于16：00—19：00的3?h變壓幅度均大于2.0?hPa，而這些地區(qū)在隨后17：00—20：00?3?h變壓大多高于2.5?hPa，其中黃陂、孝感、云夢三站變壓幅度均超過3.0?hPa，排除日變化影響后該數(shù)值仍相對偏大，說明8月11日傍晚前后武漢及周邊地區(qū)近地層有明顯冷高壓。值得注意的是，在17：00—20：00?3?h變壓圖上，南部江夏站變壓幅度減至0.1?hPa，北部紅安和孝昌氣壓變化量則大幅上升，說明該冷高壓正北移。

2?雷達(dá)資料分析

2.1?回波演變過程簡析

分析仰角0.5°?PPI各時(shí)次雷達(dá)回波得出：該次影響武漢天河機(jī)場下?lián)舯┝髟?9：50左右開始，10：33左右結(jié)束，持續(xù)近1?h，造成大風(fēng)、強(qiáng)雷雨等強(qiáng)對流天氣。

8月11日09：32，天河機(jī)場雷暴正在形成并初具規(guī)模。該雷暴由3個(gè)較小雷暴組成，該多單體雷暴高度在6.0～8.0?km，最北側(cè)雷暴單體中心強(qiáng)度達(dá)67?dBZ，且處在旺盛發(fā)展中。此后隨著雷暴發(fā)展，09：50雷達(dá)回波可直觀看出靠近北側(cè)2個(gè)雷暴單體已合并成1個(gè)較大雷暴單體，該單體中心強(qiáng)度61.5?dBZ，強(qiáng)中心高度0.7?km，最南側(cè)雷暴單體逐漸消散。在該雷暴單體東側(cè)，距離雷暴中心10?km左右處，開始出現(xiàn)一條弧形回波，這是由于雷暴單體水平出流產(chǎn)生。

10：02，雷暴單體東側(cè)弧形回波向外圍進(jìn)一步發(fā)展，已有清晰輪廓，長度約16?km，高度在1.0～2.0?km，雷暴單體水平出流明顯，中心強(qiáng)度61?dBZ，強(qiáng)中心高度下降至3?km左右。結(jié)合當(dāng)時(shí)武漢天河機(jī)場天氣實(shí)況：09：50—10：00本場上空3/8～4/8天空被積雨云覆蓋，云底高750?m;出現(xiàn)210°大風(fēng)，平均風(fēng)速達(dá)11?m/s，陣風(fēng)16?m/s，并出現(xiàn)沙塵天氣;跑道視程降至1?000?m并繼續(xù)下降，此時(shí)下?lián)舯┝饕寻l(fā)生。10：08，該雷暴單體中心強(qiáng)度62?dBZ，強(qiáng)中心高度降至1.7?km左右，雷暴單體水平出流進(jìn)一步發(fā)展，仰角0.5°雷達(dá)回波，雷暴單體東側(cè)弧形回波繼續(xù)外拓，和雷暴中心距離擴(kuò)大到13?km左右。10：14，雷暴單體中心強(qiáng)度62?dBZ，無明顯變化，但此時(shí)雷暴單體水平出流強(qiáng)烈，仰角0.5°雷達(dá)回波上，雷暴單體東側(cè)弧形回波向外圍有大幅發(fā)展，雷暴中心距離擴(kuò)大到19?km左右。根據(jù)此時(shí)天氣實(shí)況：10：17左右本場出現(xiàn)雷暴伴強(qiáng)降水;平均風(fēng)力增至17?m/s，陣風(fēng)28?m/s，且機(jī)場跑道04端出現(xiàn)風(fēng)切變;本場上空1?200?m被5/8～7/8云量覆蓋，可判斷此時(shí)下?lián)舯┝魅猿掷m(xù)。

10：21，雷暴單體中心強(qiáng)度60.5?dBZ，強(qiáng)中心高度升至3.7?km左右，雷暴單體水平出流仍持續(xù);10：27，雷暴單體中心強(qiáng)度61?dBZ，強(qiáng)中心高度降至1.5?km左右。說明雷暴單體強(qiáng)中心高度先快速上升，又快速下降，這種短時(shí)間垂直方向上氣流切變，引起雷暴單體更為強(qiáng)烈水平出流，反映到低層，則引起更強(qiáng)烈地面氣流輻散。結(jié)合天氣實(shí)況：10：21本場風(fēng)力增至平均風(fēng)速19?m/s，陣風(fēng)30?m/s，能見度降200?m;10：30本場風(fēng)速達(dá)峰值，陣風(fēng)風(fēng)速34?m/s，且風(fēng)向變得不穩(wěn)定，說明此時(shí)該雷暴單體引發(fā)的下?lián)舯┝鲗Φ孛嫣鞖庥绊戇_(dá)最強(qiáng);10：33，雷暴單體中心強(qiáng)度60.5?dBZ，強(qiáng)中心高度為1.6?km左右，雷暴單體東側(cè)弧形回波崩解，雷暴單體水平出流減弱，該雷暴單體進(jìn)入消亡階段，后逐漸消失。

2.2?組合反射率因子（CR）

由圖1可看出，09：32，雷暴單體開始醞釀發(fā)展，最北側(cè)風(fēng)暴單體發(fā)展最旺盛，最大反射率因子達(dá)62?dBZ。經(jīng)過一個(gè)體掃時(shí)間，靠近北側(cè)2個(gè)單體合并，新生雷暴單體中心面積增大;09：38，出現(xiàn)該次天氣過程中雷暴單體最大反射率因子峰值，達(dá)67.5?dBZ。隨后，該峰值區(qū)域在09：44雷達(dá)回波圖上仍清晰可見，表明此時(shí)雷暴發(fā)展進(jìn)入成熟階段;09：50，雷暴單體中心最大反射率因子峰值區(qū)域紫色部分消失，雷暴單體中心強(qiáng)度降至62?dBZ，但仍>60?dBZ，雷暴單體強(qiáng)中心高度已下降。雷暴單體發(fā)展成熟時(shí)，最大反射率因子保持在60?dBZ以上，該雷暴單體維持較高中心強(qiáng)度。

2.3?反射率因子垂直剖面（RCS）

對反射率因子垂直剖面圖和強(qiáng)中心高度變化趨勢（圖2）分析發(fā)現(xiàn)，該次天氣過程雷暴單體發(fā)展過程中共產(chǎn)生2次下?lián)舯┝鳎謩e在09：50和10：08，2次下?lián)舯┝鞫及殡S最大反射率因子核心迅速下降。雷暴單體強(qiáng)中心高度迅速下降，促使雷暴單體中氣流向下運(yùn)動(dòng)，短時(shí)間內(nèi)形成強(qiáng)烈下沉氣流;垂直方向上下沉氣流快速到達(dá)地面后，在地面造成強(qiáng)烈氣流輻散，形成強(qiáng)輻散場，產(chǎn)生大風(fēng)等強(qiáng)對流性天氣。因?yàn)橄聯(lián)舯┝靼l(fā)生伴隨垂直方向上強(qiáng)烈對流，所以地面產(chǎn)生大風(fēng)同時(shí)也會(huì)伴有降水。利用下降最大反射率因子核心可預(yù)警下?lián)舯┝鳌?/p>

2.4?徑向速度分析

對仰角0.5°各時(shí)次PPI徑向速度分析，下?lián)舯┝靼l(fā)生時(shí)，雷暴單體強(qiáng)中心高度迅速下降，帶動(dòng)下沉氣流發(fā)生，在近地面造成輻散出流，仰角0.5°徑向速度上，能觀察到低層有明顯速度輻散特征，在地面產(chǎn)生強(qiáng)烈陣性大風(fēng)等天氣。此后隨著下?lián)舯┝饔绊懰ト酰?fù)徑向速度差值逐漸減小，速度輻散區(qū)開始崩解，低層輻散慢慢消失，雷暴單體產(chǎn)生的低層輻散區(qū)逐漸消亡。

對09：44—10：33各時(shí)次中低層徑向速度和部分徑向速度垂直剖面分析，下?lián)舯┝靼l(fā)生前后，雷暴單體低層一直存在速度輻散，而中層對應(yīng)有速度輻合。單體中層速度輻合有利于雷暴維持在較強(qiáng)強(qiáng)度并不斷發(fā)展，而單體強(qiáng)中心迅速下降使下沉氣流加強(qiáng)，在低層產(chǎn)生較強(qiáng)速度輻散場。不論是低層速度輻散，還是中層速度輻合，都會(huì)隨下?lián)舯┝鹘Y(jié)束和雷暴單體消亡而逐漸消散。

2.5?回波頂高（ET）

分析回波頂高隨時(shí)間變化趨勢，可知影響本次天氣過程的雷暴單體初始回波頂高在11?km左右，在隨后雷暴單體逐漸發(fā)展至成熟過程中，回波頂高一直處于10?km以上，單體發(fā)展旺盛，強(qiáng)度較大。09：56，由強(qiáng)度場分析可知，此時(shí)該雷暴單體引發(fā)第一次下?lián)舯┝鳎?9：50—09：56短短1個(gè)體掃時(shí)間里，回波頂高下降2?km。結(jié)合前面對強(qiáng)中心高度分析可知，此時(shí)最大反射率因子核心迅速下降，同時(shí)伴隨著回波頂高下降，并促使強(qiáng)中心高度下降加劇，在垂直方向上產(chǎn)生強(qiáng)下沉氣流，下沉氣流到達(dá)地面后，在地面造成強(qiáng)輻散氣流。

2.6?垂直液態(tài)水含量（VIL）

分析垂直液態(tài)水含量產(chǎn)品及其隨時(shí)間變化趨勢，雷暴單體初始垂直液態(tài)水含量為40?kg/m2，在隨后雷暴單體逐漸發(fā)展直至成熟過程中，單體垂直液態(tài)水含量始終≥40?kg/m2。09：56垂直液態(tài)水含量達(dá)最大值為55?kg/m2，隨后2個(gè)體掃時(shí)間里，垂直液態(tài)水含量不斷下降，10：08降至45?kg/m2，09：56至10：08先后發(fā)生2次下?lián)舯┝鳎藭r(shí)武漢天河機(jī)場天氣實(shí)況顯示平均風(fēng)力增至17?m/s，陣風(fēng)28?m/s。VIL值快速降低時(shí)，在地面上觀測到強(qiáng)風(fēng)天氣，而下?lián)舯┝鲙淼牡孛嫠捷椛⒊隽饕矔?huì)造成大風(fēng)天氣，兩者相吻合。

3?結(jié)論

（1）該次下?lián)舯┝鞯睦妆﹩误w最大反射率因子強(qiáng)度在65?dBz以上，反射率因子核心明顯，從產(chǎn)生到結(jié)束持續(xù)近1?h，期間有兩次明顯下?lián)舯┝鳎苡绊憛^(qū)出現(xiàn)強(qiáng)雷雨和大風(fēng)天氣。

（2）下?lián)舯┝餍纬蓵r(shí)伴隨雷暴單體強(qiáng)中心高度迅速下降，隨著強(qiáng)中心高度迅速下降，雷暴單體中有氣流向下運(yùn)動(dòng)，在地面上形成強(qiáng)輻散場，產(chǎn)生強(qiáng)輻散氣流。下?lián)舯┝靼l(fā)生時(shí)，能觀察到回波頂高下降，同時(shí)伴有中層氣流快速向下運(yùn)動(dòng)，在地面產(chǎn)生強(qiáng)輻散氣流。

（3）下?lián)舯┝靼l(fā)展過程中，有很明顯低層輻散、中層輻合特征，低層、中層徑向速度有明顯體現(xiàn)。

（4）本次下?lián)舯┝靼l(fā)生期，隨著最大反射率因子核心高度下降，相應(yīng)出現(xiàn)垂直液態(tài)水含量降低。下?lián)舯┝靼l(fā)生時(shí)，下沉氣流出現(xiàn)帶走大量水汽，使得雷暴單體質(zhì)量明顯降低。

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責(zé)任編輯：黃艷飛