長春龍嘉國際機場雷暴氣象要素演變過程研究

長春龍嘉國際機場雷暴氣象要素演變過程研究

1影響因素與分類自2005年8月開通以來，長春龍嘉國際機場的雷暴氣候條件導致的飛行延遲占總氣候因素的51%，是由于氣候原因造成的飛行延遲的第一位置。本文利用雨強雨量和雷暴持續(xù)時間兩個要素,作為雷暴的分類依據(jù),同時和實際發(fā)生的飛行延誤掛鉤,把發(fā)生的雷暴劃分為影響類和非影響類。其中,同時滿足X≥90min,Y≥15mm兩個條件者,確定為影響類,反之則確定為非影響類。通過分析兩類雷暴的地面氣象要素演變過程及雷達回波，得到影響長春機場飛行活動的雷暴特征，為指揮飛機飛行提供依據(jù)。2類雷暴飛行延遲情況本場2006年發(fā)生初雷至8月份期間，共聞雷29日次,根據(jù)上述雙依據(jù)的劃分,影響類雷暴為16日次,非影響類雷暴為13日次,前者實際發(fā)生飛行延誤8日次,樣本準確率占50%,后者的13日次當中,發(fā)生1日次延誤,樣本準確率為92%。3在現(xiàn)場分析了雷暴土壤氣象因素發(fā)展的過程3.1雷暴識別能力的確定依據(jù)本場平時地面測報工作積累的經(jīng)驗認識，氣壓、氣溫和濕度等要素在聞雷前后有明顯變化。通過分析單個要素的變化以及要素之間的相互聯(lián)系,將雷暴的物理變化分解成為多個氣象要素的具體變化,把雷暴的識別能力建立在本站多個氣象要素的變化規(guī)律上（見表1）。采用歷元迭加方法,分別求取本場29日次聞雷前3小時到聞雷后1小時的氣溫、氣壓、相對濕度和露點溫度的逐小時變化百分率(氣壓用1/10000),從中看出,雷暴發(fā)生之前的早期,地面氣象要素的變化幅度比較小,聞雷前后,地面濕度增加,露點降低,方向分別向上和向下,整個圖形呈“三角翼”飛機形狀,反映了雷暴天氣的劇烈變化特點(見圖1)。3.3影響、非影響類地面要素的早期變化圖2左側(cè)是影響類雷暴的“三角翼”圖形，右側(cè)是非影響類的“三角翼”圖形，兩者主要區(qū)別有兩點，一是影響類雷暴氣象要素的早期變化幅度小，上下之間收窄，更類似于駕駛員的座艙形狀；而非影響類地面要素早期變化幅度稍寬，駕駛員座艙形狀不明顯。二是“三角翼”尾部結(jié)構(gòu)有明顯區(qū)別，影響類的濕度和溫度變化加速增大或縮小，使折線向上向下之間的張角加大，而非影響類的濕度和溫度卻出現(xiàn)了重新靠攏的趨勢。3.4高溫、低溫、高濕和高暴露點溫度是機場風暴的重要特征3.4.1高溫圖3第一副是兩類不同雷暴的溫度對比，影響類曲線位于非影響類上方，說明前者溫度較高。3.4.2降水壓圖3第二副是兩類不同雷暴的氣壓對比，影響類位于非影響類的下方，說明前者氣壓較低。3.4.3高濕圖3第三副是兩類不同雷暴的濕度對比，影響類位于非影響類的上方，說明前者濕度較高。3.4.4影響類的編碼圖3第四幅是兩類不同雷暴的露點對比，影響類位于非影響類的上方，說明達到飽和的路程比較短。以上對比說明高溫、低壓、高濕、高露點溫度是本場雷暴的重要特點。4雷達雷暴回波分析4.1最大回波頂高度2006年4～8月的29日次雷暴當中,本場雷達監(jiān)測到的有24日次,當最大回波頂高度達到6km,出現(xiàn)的日次是連續(xù)的,但7km的日次不及6km的日次多,所以,本場雷暴的回波頂最大高度取≥6.5km，樣本準確率為90%。4.2雷暴云的主要回波形式出現(xiàn)普查機場啟用以來的雷達回波圖像，看出雷暴的回波圖像與普通降水有較大區(qū)別，有代表性的雷暴回波圖像如圖4所示。4.3所在方位的飛行延遲圖5是雷達回波反射率(dBz)強中心的分布位置,橫軸是強中心所在方位,縱軸是強中心到本場雷達的距離,紅色數(shù)據(jù)點表示未曾發(fā)生過飛行延誤,圖中的直線把飛行延誤發(fā)生與否分成兩片區(qū)域,其中,右下方區(qū)域基本不出現(xiàn)飛行延誤,而左上方的區(qū)域出現(xiàn)飛行延誤的歷史確率為74%。5雷達波的形態(tài)與影響天氣系統(tǒng)之間的關系5.1槽配合的運用帶狀回波產(chǎn)生雷暴的情況比較常見,多數(shù)情況下與高空槽配合,往往呈NE—SW走向的一條帶,回波帶上有多個強中心。由于后部有強烈的冷空氣，前部有暖濕空氣的輸送，移動方向由西北向東南，見圖4左上方圖像。5.2交綏大氣條件由于本場處在中尺度氣旋的中心附近,氣壓值比較低，冷暖交綏的結(jié)構(gòu)較為復雜，大氣處于不穩(wěn)定狀態(tài)，容易產(chǎn)生波動，對流非常深厚，A指數(shù)超過30（見圖4右上圖像和圖6）。5.3雙下方回波的影響某些研究的成果指出，由于風切變的作用，使積雨云發(fā)生傾斜,于是，隨著雨滴下瀉的冷空氣不是直接和云體的上升氣流相遇,云體底部的暖濕氣流受不到下沉冷空氣的抑制,對流發(fā)展就格外旺盛，底部的輸送結(jié)構(gòu)的維持時間會延長，積雨云的生命史也會隨之而延長（見圖4的左下方回波RHI圖像）。5.4積雨云體充放電整理某些文獻指出,大氣對流活動的發(fā)展程度和回波的高度成正比例關系,雷達探測到砧狀體,說明實際的積雨云體頂部已經(jīng)向四外發(fā)散,對流活動旺盛。所以砧狀體是明確的雷暴回波標志之一（參見圖4的右下方RHI圖像）。5.5天氣發(fā)生嚴重冷渦是我國東北地區(qū)特有的天氣,高空冷空氣連續(xù)在東北上空打轉(zhuǎn)盤旋，甚至持續(xù)多日，通常是在下午出現(xiàn)強烈天氣，嚴重影響飛行活動。隨著日變化的地面升溫，開始出現(xiàn)絮狀回波,下午逐漸加強，強盛階段呈塊絮形狀，棉絮狀回波里帶有多個強中心，抬高雷達探測的仰角，能看到冷渦回波的類似棉絮形狀、植物葉片形狀等外部輪廓。6每次1000公里6.1航空雷暴報告實際航空業(yè)務的雷暴預報,當實況進入兩條直線以外的區(qū)域時,則預報未來可能發(fā)生飛行延誤。6.2“三角翼”形狀的特點雷暴總體樣本的四種地面要素的變化呈“三角翼”形狀，其中可影響類的“三角翼”形狀比樣本平均的形狀更加突出，非影響類的形狀尾部收攏表現(xiàn)了地面氣象要素的不同特點；高溫、低壓、高濕和高露點溫度是本場影響類雷暴的重要特點。6.3種或冷鋒回波龍嘉國際機場已經(jīng)出現(xiàn)的雷暴雷達回波主要有5種,即與高空槽或地面冷鋒配合