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2018年5月28日烟台机场一次冰雹大风强对流天气过程分析

发表时间：2021/8/9 来源：《探索科学》2021年6月作者：王小蕴

[导读] 本文利用常规观测资料、多普勒天气雷达资料和自动站观测资料，对2018年5月28日烟台机场一次冰雹大风强对流天气过程进行分析。

烟台蓬莱国际机场王小蕴 265704

摘要：本文利用常规观测资料、多普勒天气雷达资料和自动站观测资料，对2018年5月28日烟台机场一次冰雹大风强对流天气过程进行分析。结果表明：烟台机场高空处存在高层干冷、低层暖湿的配置，对于冰雹大风强对流天气的出现提供了有利条件；低层处的层结曲线与露点曲线较为接近，但是中层处则相互分开，呈现出上干下湿的喇叭状。这种上层干冷，下层暖湿的配置，对于短时强降水、雷雨大风等强对流天气的出现提供了有利条件；在辽宁半岛到济南的槽线附近触发了对流单体，同时有小片的强回波形成，受到风暴承载层的作用不断向偏东方向转移，此时的对流单体强度增加，同时排列成线状，促进了强对流天气的出现。
关键词：强对流天气    环流形势   物理量   烟台机场
        1、引言
        虽然强对流天气是中小尺度天气系统的产物，但出现的过程中却离不开有利的大尺度环流形势，这种类型的强对流天气只要掌握大尺度环流形势，并在天气云图和多普勒雷达的基础上，就能对其进行准确预报，稳定天气形势下的局地强对流天气，主要特点是空间尺度小、突发性强，预报过程中有很大难度存在。航空飞行过程中受强对流天气的影响较大，往往会导致航班延误、取消甚至返航。烟台机场属于民用运输机场，冰雹、大风等强对流天气出现不利于航空飞行的正常开展，针对冰雹大风强对流天气过程进行研究对于确保飞行训练安全具有十分重要的意义。2018年5月28日烟台机场出现了冰雹大风强对流天气过程，对航空安全的影响极大。本文结合常规观测资料、多普勒天气雷达资料和自动站观测资料，对烟台机场这次的强对流天气过程进行分析，以期为日后同类型天气过程提供参考借鉴。
        2、环流形势
        对于烟台机场此次的冰雹大风强对流天气来说，主要出现在东北冷涡背景下。5月28日08时500hPa中高纬度地区存在冷涡，高空槽呈现出南北走向，且从冷涡不断向山东中部到江苏西部地区伸展，此时的烟台机场出现在冷涡的东南部地区，冷涡后部不断有西北气流分裂，且逐渐向南方地区转移，促进了冷空气不断扩散南下进而聚集在烟台上空，此时烟台机场的中高层具有干冷特征。700hPa和500hPa不同高度处均有高空冷涡存在，且位置基本保持一致。自冷涡到达山西省中部地区则存在东西走向的冷式切变线，且切变线北侧存在西北气流，同时还有较大的风速，同等温线之间的夹角几乎垂直，冷平流强度较大。在850hPa低空处，35°N附近有南下分裂的偏北气流与西南暖湿气流交汇，进而形成了一条从低涡不断向河套南部延伸的切变线，该切变线呈现出东西走向，在切变线南侧存在西南暖湿气流，并不断向烟台地区输送大量的水汽和不稳定能量，此时烟台大部分地区的比湿数值在8k/kg以上，而烟台机场的比湿数值则超过了14g/kg，同时还有暖脊向烟台机场延伸，低层处的高湿高温特征较为明显。
        烟台850hPa和500hPa不同高度处的温度差在34℃以上，说明上层干冷下层暖湿的特征较为明显，层结极不稳定，在该温度场的配置下，烟台机场出现强对流天气的概率较大。925hPa和850hPa不同高度处切变线位置偏东，且南侧存在西到西南气流，湿舌从河南不断朝着山东中部地区进行伸展，同时暖脊也开始伸向烟台地区，此时近地面层的高温高湿特征明显。结合整层的大气条件，烟台机场高空处存在高层干冷、低层暖湿的配置，对于冰雹大风强对流天气的出现提供了有利条件。

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        对流性天气的强弱同大气条件的不稳定性有很大关系。这里主要针对对流有效位能、下沉对流有效位能值、风随着高度变化、层结曲线分布特征等对大气条件不稳定性进行分析。结合青岛探空站资料来分析烟台地区强对流天气产生的大气层结状况。5月28日08时，青岛近地面层出现逆温，进而形成了干暖盖。干暖盖指数主要是表征局地暴雨、强风暴等的强度大小，干暖盖指数是逆温层顶处的最大饱和湿球位温与地面至500 hPa气层中的湿球位温的平均值之差，反应了低层大气稳定结构对于对流抑制的强度，干暖盖越强对于不稳定能量和水汽条件积累越为有利。08时青岛探空站的干暖盖指数为-22.6℃，对于不稳定能量的积累较为有利。下沉对流有效位能可以将下沉气流的热力不稳定参数反映出来，一旦该数值超过600J/kg时，地面出现雷暴大风的概率较大。28日08时，青岛探空站下沉对流有效位能数值为1191.4J/kg，雷暴大风出现的概率大幅度增加。通过对订正之后的探空图进行分析，对流有效位能数值增大较为明显，高达1184.5 J/kg，说明午后雷暴天气发生的可能性明显增加。结合风随着高度的变化情况进行分析，从地面到850hPa处随着高度的变化风向呈现出顺时针旋转，850hPa到500hPa处的风向呈现出逆时针旋转，说明低层、中层分别有暖平流、冷空气侵入，使得对流层中低层形成了上冷下暖的形势。低层处的层结曲线与露点曲线较为接近，但是中层处则相互分开，呈现出上干下湿的喇叭状。这种上层干冷，下层暖湿的配置，对于短时强降水、雷雨大风等强对流天气的出现提供了有利条件。
        相关研究结果表明，冰雹的融化层同0℃层较为接近，尤其是当干冷空气出现在中层时，蒸发过程中的降温作用会使冰雹融化层高度下降，使得冰雹融化层高度比0℃层高度偏低。湿球温度0℃层高度会对冰雹尺寸产生影响。28日08时，青岛探空站的干球温度0℃层、-20℃层高度分别在600hPa和400hPa高度附近，高度分别达到了3.9km、7.3km，湿球温度0℃层高度为2.3km，该高度对于烟台机场来说属于较低融化层高度，特征层高度的这种分布形式促进了大冰雹的发生发展。
        4、强风暴演变特征
        结合雷达反射率产品，14时49分开始，受辽东半岛到济南的高空槽影响，其附近触发了对流单体，同时有小片的强回波生成，受到风暴承载层的作用不断向偏东方向移动，此时的对流单体强度增加；15时，地面中尺度涡旋形成并发展，触发的对流单体发展的也较为迅速；15:12左右，强风暴位于莱州地区，此时最大反射率为66 dBz；15：36，雷达回波强度进一步增强，同时排列成线状，并逐渐对烟台机场产生影响，雷达的最大反射率为65 dBz；15:50雷暴到达烟台机场，最大反射率为67dBz，且65 dBz以上强反射率面积呈现出界弱回波区，表明云层中有冰雹粒子生成。
        结论：
        （1）结合整层的大气条件，烟台机场高空处存在高层干冷、低层暖湿的配置，对于冰雹大风强对流天气的出现提供了有利条件。
        （2）低层处的层结曲线与露点曲线较为接近，但是中层处则相互分开，呈现出上干下湿的喇叭状。这种上层干冷，下层暖湿的配置，为短时强降水、雷雨大风等强对流天气的出现提供了有利条件。
        （3）在辽宁半岛到济南的高空槽线附近触发了对流单体，同时有小片的强回波形成，受到风暴承载层的作用不断向偏东方向转移，此时的对流单体强度增加，同时排列成线状，促进了强对流天气的出现。
参考文献：
[1]何晓燕.阿勒泰机场2012年6月中旬强对流天气过程分析[J].科技风,2014(3):198.
[2]李浩.呼和浩特白塔机场一次强对流天气过程分析[J].中国航班,2019(10):138-139.
作者简介：王小蕴（1993.11）女，汉族，山东省烟台人，本科学历，助理工程师，从事研究方向或职业：气象预报。