長沙黃花機場雷暴特征數據分析及應對措施

張海瀾

（民航湖南空管分局，湖南長沙 410000）

0.引言

在我國，因為惡劣氣象條件而導致的飛行事故約占事故總數的1/3[1]。惡劣天氣主要有雷電、暴雨、大風、急流等，會對飛行安全產生不同程度的影響。在國外的航空安全報告中指出，雷雨天氣造成飛行事故的數量占總數的32%。雷暴天氣是飛機飛行的天敵，過程中伴隨有顛簸、積冰、風切變等極端惡劣的天氣現象[2]。雷暴天氣是目前被世界上公認的嚴重危害飛行安全的災害性天氣。雷暴天氣已經成為影響航班飛行安全與提升經濟效益的重要因素之一。在長沙黃花機場雷暴等危險性天氣出現頻次越來越多的趨勢下，加大科技研發和精力投入，認真總結歸納雷暴發生特征規律，對提升預報員的氣象預報準確率，保障航班飛行安全有著十分重大的意義。

1.長沙黃花機場雷暴天氣時間分布特征

1.1 雷暴日數年變化特征

長沙黃花機場雷暴具有明顯的年際變化特征。通過對2012—2021 年長沙黃花機場氣象觀測數據統計得出，長沙黃花機場近10 年累計雷暴日數為415d，年平均雷暴日數為41.5d，屬于多雷區，高于平均值的有5 年。年最多雷暴出現在2012 年，51d，最少雷暴數出現在2019 年，34d，近10 年，長沙黃花機場雷暴日數總體上呈波動減少變化趨勢，這與張敏鋒等學者研究的我國 30 年來雷暴日數總體在波動中呈減少趨勢一致。如圖1 所示。

圖1 2012年—2021年雷暴日數變化圖

1.2 雷暴月際變化特征

通過分析圖2 可以發現長沙黃花機場雷暴集中出現在春季（3 ～5 月）和夏季（6 ～8 月），該時間段雷暴日數占年累計總數的 90.60%。2 月、9 月偶有雷暴天氣出現，其他月份（1 月、10 月、11 月、12 月）幾乎無雷暴天氣。

圖2 2012—2021年長沙黃花機場累月平均雷暴日數圖

從春季開始長沙黃花機場西南暖濕氣流和冷空氣都很活躍，暖濕氣流提供了水汽和不穩定能量，冷空氣入侵和西南氣流中的中小尺度波動都可以提供對流觸發機制，易形成雷暴。而在夏季副熱帶鋒區和雨帶北移出湖南地區，在相對穩定的副高控制下，機場水汽和系統性的觸發機制不如春季多，系統性雷暴顯著減少，但是夏季氣溫高不穩定能量大，午后熱力加熱不均勻成為雷暴的主要觸發機制，容易形成雷暴天氣。秋、秋冬兩季雖然鋒面、槽、切變線等天氣系統活躍，能夠提供雷暴的觸發機制，但是受冷性系統影響，氣溫低，不穩定能量小，少有雷暴發生。

1.3 雷暴日變化特征

通過圖3 可知，近10 年長沙黃花機場雷暴天氣的日變化比較顯著，從12 時到20 時雷暴頻次不斷增多，到20 時達到高峰，雷暴頻次達84 次，而從20 時到次日12時，雷暴頻次不斷減少或者波動減少。通過長沙黃花機場雷暴頻次日變化不難發現，機場各個時刻均可能出現雷暴天氣，大部分雷暴出現在午后至前半夜（12 時～24 時），該時段雷暴頻次達821 次，占日總頻次的66.05%。特別是傍晚前后出現頻次最多，17 時、18 時、20 時累計雷暴頻次均達到80 次以上。而從日變化來看，中午至前半夜出現雷暴天氣的頻次多，一是因為太陽輻射的日變化造成氣溫發生變化，中午至傍晚前后是長沙黃花機場一天中熱力條件和不穩定性條件最佳的時間；二是因為夜晚高空槽的過境配合西南暖濕氣流的加強增加了雷暴發生的可能。

圖3 2012—2021年長沙黃花機場雷暴頻次日變化

1.4 雷暴持續時間

2012—2021 年中，持續時間在0h ～1h 的雷暴最多，為334 次，約占累年平均雷暴次數的57.79%；其次是持續時間在1h ～2h 的雷暴，為152 次，約占總數的26.30%；2h ～4h的雷暴排第三，為76 次，約占總次數的13.15%；4h ～6h 和6h ～12h 的雷暴很少出現，僅占總次數的2.77%；長沙黃花機場沒有出現持續時間超過12h 的雷暴。

長沙黃花機場除了春夏季有出現雷暴持續時間在4h～12h 外，其余季節多以持續時間4h 以內的雷暴為主。其中持續時間0h ～1h 的雷暴最多是在3 月份，平均7.2次，其次是5 月份和7 月份（平均5.3 次）；而持續時間為1h ～2h 的雷暴最多出現在8 月份，平均為3.2 次，其次是3 月份（平均2.8 次）；持續時間為2h ～4h 的雷暴最多出現在4 月份和9 月份，平均為1.6 次，其次是6 月份，平均為1.2 次；4h 以上的雷暴僅出現在3 月～8 月。長沙黃花機場雷暴一是在夏季觸發或加強機場東面的午后熱力對流天氣；二是在春季和夏初配合冷空氣和西南急流形成獨特的強對流天氣，主要影響系統為冷暖鋒、低渦、高空槽和切變線在這些時期，長沙黃花機場的熱力作用旺盛，有時伴有系統性天氣（如鋒面、高空槽、切變線等），因此雷暴發生時間較長。

2.雷暴天氣的應對措施

雷暴天氣是中小尺度天氣共同作用的結果，其出現往往伴隨雷電、強降雨、大風、低云低能見度等天氣現象，會造成機場航班延誤、返航、備降，甚至會引發航空安全事故。長沙黃花機場主要出現雷暴的季節是春季和夏季，春季多以系統性雷暴為主，夏季多以熱力性雷暴為主，做好雷暴天氣下的氣象預報服務工作，對保障航空正常安全至關重要。

2.1 春季雷暴

春季雷暴所屬于系統性雷暴，單次雷暴持續時間長，影響較大。春季長沙黃花機場主要影響系統有：高空槽、中低空切變線、冷鋒、靜止鋒、中低層西南急流、西南渦、地面氣旋、西南倒槽。

長沙黃花機場春季處于南方暖濕氣流與北方冷空氣的交綏地帶，冷暖空氣的活動都很頻繁，兩者交替控制機場地區。當暖濕空氣勢力較強時，強冷空氣的過境，容易產生較強的雷暴天氣。當冷空氣過境后，冷高壓東移南下入海，西南氣流重新加強控制機場，西南倒槽發展，造成不穩定能量的聚集，也容易觸發雷暴天氣。

春季需要密切關注冷暖空氣交匯時造成的雷暴以及冷空氣過境后西南氣流加強配合中低層槽線切變線過境時的雷暴天氣。

2.2 夏季雷暴

夏季雷暴所屬于系統性雷暴和熱力性雷暴，其中以熱力性雷暴居多。夏季長沙黃花機場主要影響系統有：副熱帶高壓、臺風、高空槽、中低空切變線、中低層西南急流、西南渦、東風波、熱帶低壓。

機場處于初夏時期，低槽和切變線活動依舊頻繁，西南急流活躍，常有西南低渦沿著切變線東移，天氣形勢不穩定，容易產生大范圍的雷雨天氣。6 月底至7 月初，副高第一次北跳，機場主要受副高或其北側控制，受副高外圍的西南暖濕氣流、低槽和切變線共同影響，容易引發雷暴天氣。7 月下旬至8 月上旬副高第二次北跳，機場受副高或副高南側控制，受熱帶低值系統上的東風波、倒槽、熱帶低壓、臺風等影響，容易有雷雨天氣發生。

夏季需要密切關注副高的跳躍以及各種系統的影響，由于熱力雷暴主要出現在05UTC 至11UTC 這個時段內，持續時間短，時間位置隨機，需要在雷達上密切關注對流回波的發展動態。熱力雷暴常伴隨有陣風鋒和風切變，對航空安全威脅較大，在雷達圖上需要密切監測強回波前沿的外流邊界，常容易引發大風天氣，同時對雷暴的發展和消亡也有一定的指導作用。

3.結論

（1）長沙黃花機場年平均雷暴日數為 41.5d，屬于多雷區，2012-2021 年雷暴日數總體呈波動減少趨勢。雷暴有明顯的季節和月份差異，全年均可能出現雷暴，主要出現在春夏季（3 月～8 月），占全年雷暴的90.6%。

（2）長沙黃花機場的雷暴出現次數有明顯的日變化，雷暴較為集中出現的時段為12 時～24 時，持續時間在0h ～1h 的機場雷暴最多，約占累年平均雷暴次數的57.79%。

（3）春季需要關注冷暖空氣交匯以及冷空氣過境后西南氣流加強配合中低層槽線切變線過境時的雷暴天氣，夏季需要密切關注副高的跳躍以及各種系統的影響，加強雷達監測，及時發布預警信息。