西安咸阳国际机场夏季对流参数特征的研究ppt课件

1、 姜琳姜琳 何小东何小东 2019年年10月月主要内容主要内容1、引言；2、夏季雷暴天气统计；3、夏季对流参数统计分析；4、结论 强对流天气是夏季严重要挟飞行平安的天气，具有空间尺度小、强对流天气是夏季严重要挟飞行平安的天气，具有空间尺度小、生命史短、突发性强、破坏力大的特点。雷暴云能产生各种各样的生命史短、突发性强、破坏力大的特点。雷暴云能产生各种各样的危及飞行平安的天气景象危及飞行平安的天气景象剧烈的湍流、积冰、闪电剧烈的湍流、积冰、闪电(雷击雷击) 、雷雨、雷雨、大风、下击暴流、低空风切变大风、下击暴流、低空风切变,有时甚至伴有冰雹和龙卷风，假设飞有时甚至伴有冰雹和龙卷风，假设飞机误入雷

2、暴区内其后果不堪想象。机误入雷暴区内其后果不堪想象。 据估计据估计,全球每年发生雷暴约全球每年发生雷暴约1600 万次，每小时约发生万次，每小时约发生1820 次。次。在世界航空史上，由雷暴呵斥的飞行事故最多。雷暴天气经常影响在世界航空史上，由雷暴呵斥的飞行事故最多。雷暴天气经常影响航班的正常率，而每延误、返航一架次航班损失在航班的正常率，而每延误、返航一架次航班损失在2000-5000元之元之间。因此，做好强对流天气的预告，预防强对流天气的忽然袭击，间。因此，做好强对流天气的预告，预防强对流天气的忽然袭击，不仅能保证航空飞行平安，而且对提高航空公司的经济效益也有重不仅能保证航空飞行平安，而且

3、对提高航空公司的经济效益也有重要的意义。要的意义。 引引 言言 强对流天气的研讨历来是气候领域关注的重点，近年来，国内外气候任务者和气候学者对此做了大量的研讨任务，提示了强对流天气的一些重要特征。强对流天气的发生必需具备三个根本条件：不稳定层结环境、充足的水汽、适当的抬升力。其中，各种热力和动力不稳定的环境是对流开展的前提。为了表述强对流天气也称强天气发生、开展的环境，经常用到各种对流参数。 由研讨可以看出，与对流有关的很多对流参数，在强对流日和非对流日存在不同的气候特征，在强对流日具有明显的日变化特征，与强对流天气的开展演化具有良好的对应关系。因此，研讨这些对流参数的变化特征，对于了解强对流

4、天气的特征和演化规律，具有重要作用，可以为我们准确预告强对流天气提供根据。 本文在统计西安咸阳机场夏季2019-2019雷暴天气特征的根底上计算了夏季各种对流参数，对咸阳机场夏季重要对流参数进展详细的统计，分析不同对流参数在夏季各月的分布特征以及在强对流日与非强对流日的变化特征，为运用对流参数进展强对流天气的分析和预告提供根据。 夏季雷暴天气统计夏季雷暴天气统计 2019年至2019年夏季6-8咸阳机场共发生雷暴60日。从逐年雷暴日数分布来看，如图1 所示，2019年夏季雷暴日数最多，到达10日；2019年最少，只需3日。从变化趋势来看，98-06年夏季雷暴日数呈缓慢上升的趋势。 图1 201

5、9至2019年6至8月雷暴日数变化趋势 从从9年平均各月雷暴日数分布图年平均各月雷暴日数分布图2可以看出，可以看出，6至至8月的雷暴日月的雷暴日数占总雷暴日数的数占总雷暴日数的67%，夏季雷暴最多。从，夏季雷暴最多。从4月开场月雷暴日数呈上月开场月雷暴日数呈上升阶段，到升阶段，到7月盛夏时到达最多，过去月盛夏时到达最多，过去9年到达年到达25日，平均日，平均2.8日，其日，其次是次是8月有月有23日，日，6月最少只需月最少只需12日，平均不到日，平均不到1.5日。日。 图2 2019-2019年6至8月各月总雷暴日数及年平均雷暴日数图图3 2019至至2019年年6至至8月雷迸发生时段分布图月

6、雷迸发生时段分布图 经过对60个雷暴日雷迸发生时段、继续时间和起始方位的统计发现，如图3，西安咸阳机场发生的雷暴在13时到16时最多，其次是07时到10时和10时到13时，从下午到午夜是雷暴的高发时段，占到了一切雷迸发生时间的65%；午夜之后发生概率开场下降，后半夜19时之前还有18%，清晨到中午只需14%；而中午发生雷暴的概率最低。 从从雷暴继续时间来看，如图从从雷暴继续时间来看，如图4，33%的雷暴短于半个小时，的雷暴短于半个小时，58%的雷暴短于的雷暴短于1个小时，随着继续时间的增长，发生的概率逐渐降低，继个小时，随着继续时间的增长，发生的概率逐渐降低，继续续1到到2个小时的概率为个小时

7、的概率为28%。9年间夏季西安咸阳机场继续时间最长的年间夏季西安咸阳机场继续时间最长的雷迸发生于雷迸发生于2019年年7月月4日，合计日，合计227分钟。分钟。 图4 2019至2019年6至8月雷暴继续时间分布图 夏季继续时间超越1小时的雷暴9年间共发生了23次，其中8月最多，有11次，7月次之，有7次，6月有5次；从6至8月9年平均雷暴继续时间来看，6月到达61.9分钟，7月到达了62.8分钟，8月最长为64.7分钟，所以夏季不仅是雷暴的多发季节，雷暴的继续时间也较长。 根据雷迸发生的起始方位的统计发现，西北方向最多，其次是西方、根据雷迸发生的起始方位的统计发现，西北方向最多，其次是西方、

8、北方，这三个方位合计在一切方位中比重超越了北方，这三个方位合计在一切方位中比重超越了60%，是机场产生雷暴最，是机场产生雷暴最多的区域，这与关中平原大部分天气系统自西北向东南方向挪动相符合。多的区域，这与关中平原大部分天气系统自西北向东南方向挪动相符合。相较于西北方向，其他方位的雷暴概率较小，均在相较于西北方向，其他方位的雷暴概率较小，均在10%以下，只需天顶的以下，只需天顶的雷暴占到了雷暴占到了10%。图图5 2019至至2019年年6至至8月雷暴起始方位分布月雷暴起始方位分布 夏季对流参数统计特征分析夏季对流参数统计特征分析3.1 对流参数引见；3.2 对流参数月平均分析；3.3 对流参数

9、在强对流日的分布特征；3.4 对流参数的日变化对流参数引见对流参数引见3.1.1 常用热力不稳定参数K指数,沙氏(SI)指数,抬升指数(LI),深对流指数(DCI),修正的K指数，对流稳定度指数IL3.1.2 能量参数 对流有效位能(CAPE),对流抑制能量(CIN),下沉对流有效位能(DCAPE)3.1.3 动力及组合型参数风暴相对螺旋度(SRH),风暴强度指数(SSI),能量螺旋度指数(EHI) 夏季对流参数统计特征分析夏季对流参数统计特征分析3.1 对流参数引见；3.2 对流参数月平均分析；3.3 对流参数在强对流日的分布特征；3.4 对流参数的日变化3.2 对流参数月平均分析 1热力不

10、稳定参数的月平均 2能量参数的月平均 3动力及组合型参数的月平均热力不稳定参数的月平均 表表1 咸阳机场热力不稳定参数的多年月平均咸阳机场热力不稳定参数的多年月平均总的来看，表征大气中低层温湿情况的热力不稳定参数，总的来看，表征大气中低层温湿情况的热力不稳定参数，K K 指数、指数、mK mK 指数、指数、DCI DCI 指数，在夏季指数，在夏季7 7 月份的平均值最大，月份的平均值最大，SI SI 指数和指数和LI LI 指数、指数、ILIL指数在指数在7 7 月份的平均值最小，阐明咸阳机场夏季月份的平均值最小，阐明咸阳机场夏季7 7 月份月份与与6 6、8 8 月份相比，处于较强的热力不稳

11、定形状，这种不稳定的层结环境，假设配合有适当的触发月份相比，处于较强的热力不稳定形状，这种不稳定的层结环境，假设配合有适当的触发机制，极易发生强对流性天气。机制，极易发生强对流性天气。能量参数的月平均 表表2 咸阳机场夏季历年能量参数的月平均咸阳机场夏季历年能量参数的月平均可以看出，可以看出，CAPE CAPE 和和DCAPE DCAPE 均是均是7 7月份的平均值最大，月份的平均值最大，8 8 月份次之，月份次之，6 6 月份最小；月份最小；CIN CIN 那那么是么是7 7月份的平均值最小，月份的平均值最小，8 8月份次之，月份次之，6 6 月份最大。阐明月份最大。阐明7 7 月份大气中具

12、有较高的不稳月份大气中具有较高的不稳定能量，容易发生强对流天气。对流抑制能量定能量，容易发生强对流天气。对流抑制能量CIN CIN 和下沉对流有效位能和下沉对流有效位能DCAPE DCAPE 在夏季最在夏季最大值均出如今大值均出如今8 8月。月。动力及组合型参数的月平均 表表3 动力及组合型参数的多年月平均动力及组合型参数的多年月平均可以看出，可以看出，SRHSRH、SSISSI、EHIEHI夏季在夏季在7 7月份的平均值都是最大，月份的平均值都是最大，6 6月最小，阐明月最小，阐明7 7月份相比其月份相比其他两个月份更有利于强对流天气的发生。他两个月份更有利于强对流天气的发生。 夏季对流参数

13、统计特征分析夏季对流参数统计特征分析3.1 对流参数引见；3.2 对流参数月平均分析；3.3 对流参数在强对流日的分布特征；3.4 对流参数的日变化3.3 对流参数在强对流日的分布特征 1热力参数在强对流日的特征 2能量参数在强对流日的特征 3动力及组合型参数在强对流日的特征热力参数在强对流发生前后的变化 表表4 热力参数在强对流发生前后的变化热力参数在强对流发生前后的变化 可以看出可以看出K K指数、指数、mKmK指数、指数、DCIDCI指数无论从最大值还是平均值都高于强对流发生后。指数无论从最大值还是平均值都高于强对流发生后。K K 指数在强对流发生后普通变化不大，平均减小不到指数在强对流

14、发生后普通变化不大，平均减小不到11左右，这是由于雷暴等强对流左右，这是由于雷暴等强对流天气，普通都伴有降水，会使得空中的湿度增大。天气，普通都伴有降水，会使得空中的湿度增大。mK mK 指数与指数与K K 指数相比，思索了地面指数相比，思索了地面的温湿情况，更具有代表性，从强对流发生后的温湿情况，更具有代表性，从强对流发生后mK mK 指数的变化来看，指数的变化来看，mK mK 指数均有不同指数均有不同程度的下降，平均降幅都在程度的下降，平均降幅都在33以上。以上。 SI SI、LILI、ILIL等参数在强对流发生前平均值均为负值，小于强对流发生后的值，这等参数在强对流发生前平均值均为负值，

15、小于强对流发生后的值，这阐明在雷迸发生前大气中曾经具有较强的热力不稳定。阐明在雷迸发生前大气中曾经具有较强的热力不稳定。热力参数在强对流发生前时辰的累计分布与多年平均对比热力参数在强对流发生前时辰的累计分布与多年平均对比 图图7 热力参数在强对流发生前时辰的累计分布与多年平均对比热力参数在强对流发生前时辰的累计分布与多年平均对比能量参数在强对流发生前后的变化能量参数在强对流发生前后的变化 表表5 能量参数在强对流发生前后的变化能量参数在强对流发生前后的变化 可以看到在强对流发生前可以看到在强对流发生前CAPECAPE的最小值可以很小，甚至为的最小值可以很小，甚至为0 0，这阐明，这阐明CAPE

16、CAPE并不是发生强对流的必要条件。并不是发生强对流的必要条件。 下沉对流有效位能下沉对流有效位能DCAPEDCAPE在强对流发生前与强对流发生后减小幅度不大。在强对流发生前与强对流发生后减小幅度不大。 对流抑制能量对流抑制能量CINCIN太大会抑制对流开展，太小那么不利于能量积聚。太大会抑制对流开展，太小那么不利于能量积聚。在强对流发生前的平均值与最大值均小于强对流发生后的值，这阐明在强对在强对流发生前的平均值与最大值均小于强对流发生后的值，这阐明在强对流发生后对流抑制能量加大，对流不易发生。流发生后对流抑制能量加大，对流不易发生。能量参数在强对流发生前时辰的累计分布与多年平均能量参数在强对

17、流发生前时辰的累计分布与多年平均对比对比 图图8 能量参数在强对流发生前时辰的累计分布与多年平均对比能量参数在强对流发生前时辰的累计分布与多年平均对比在雷迸发生前在雷迸发生前CAPE700CAPE700的占的占70%70%远大于多年平均的远大于多年平均的35%35%，阐明强对流发，阐明强对流发生前的大气中通常积聚着较高的不稳定能量，生前的大气中通常积聚着较高的不稳定能量，CAPE700CAPE700对西安夏季的对西安夏季的强对流天气有一定的指表示义。强对流天气有一定的指表示义。动力及组合型参数在强对流发生前后的变化动力及组合型参数在强对流发生前后的变化 表表6 组合型参数在强对流发生前后的变化

18、组合型参数在强对流发生前后的变化从最大值和最小值来看，雷迸发生后从最大值和最小值来看，雷迸发生后SRH SRH 的最大值超越了强对流发生前的最大值超越了强对流发生前SRH SRH 的最大值，强对流发生前的最大值，强对流发生前SRH SRH 的最小值也可以为负值，阐明强的垂直风切变的最小值也可以为负值，阐明强的垂直风切变并不是诱发强对流天气的决议要素，还需求有利的天气情势和水汽条件的配并不是诱发强对流天气的决议要素，还需求有利的天气情势和水汽条件的配合。而合。而SSISSI指数和指数和EHIEHI指数在雷迸发生前的平均值也是明显大于强对流发生后指数在雷迸发生前的平均值也是明显大于强对流发生后的平

19、均值。的平均值。 夏季对流参数统计特征分析夏季对流参数统计特征分析3.1 对流参数引见；3.2 对流参数月平均分析；3.3 对流参数在强对流日的分布特征；3.4 对流参数的日变化 各种对流参数各种对流参数08时时20时多年平均时多年平均对比对比 表表7 各种对流参数各种对流参数08时时20时多年平均对比时多年平均对比 由表由表7 7比较可粗略得知，比较可粗略得知，K K指数、指数、SISI指数、指数、ILIL指数的日变化不明显，平均早晚指数的日变化不明显，平均早晚变化不到变化不到11；而；而mKmK指数、指数、LILI指数、指数、DCIDCI指数、指数、CAPECAPE指数、指数、CINCIN指数、指数、DCAPEDCAPE指数的指数的日变化较为明显。日变化较为明显。 日变化明显的参数不仅与中低层的温湿情况有关，还思索了地面的温湿形状，日变化明显的参数不仅与中低层的温湿情况有关，还思索了地面的温湿形状，由于地面温湿形状日变化大，因此具有明显的日变化特征。由于地面温湿形状日变化大，因此具有明显的日变化特征。 结结 论论 198-06年夏季西安咸阳机场总共发生雷暴日数为年夏季西安咸阳机场总共发生雷暴日数为60日，其中日，其中7月发生雷暴日数最多，有月发生雷暴日数最多，有65%的雷迸发生在下午至午夜，雷的雷迸发生在下午至午夜，