长春龙嘉国际机场雷暴气象要素演变过程研究

长春龙嘉国际机场雷暴气象要素演变过程研究

1影响因素与分类自2005年8月开通以来，长春龙嘉国际机场的雷暴气候条件导致的飞行延迟占总气候因素的51%，是由于气候原因造成的飞行延迟的第一位置。本文利用雨强雨量和雷暴持续时间两个要素,作为雷暴的分类依据,同时和实际发生的飞行延误挂钩,把发生的雷暴划分为影响类和非影响类。其中,同时满足X≥90min,Y≥15mm两个条件者,确定为影响类,反之则确定为非影响类。通过分析两类雷暴的地面气象要素演变过程及雷达回波，得到影响长春机场飞行活动的雷暴特征，为指挥飞机飞行提供依据。2类雷暴飞行延迟情况本场2006年发生初雷至8月份期间，共闻雷29日次,根据上述双依据的划分,影响类雷暴为16日次,非影响类雷暴为13日次,前者实际发生飞行延误8日次,样本准确率占50%,后者的13日次当中,发生1日次延误,样本准确率为92%。3在现场分析了雷暴土壤气象因素发展的过程3.1雷暴识别能力的确定依据本场平时地面测报工作积累的经验认识，气压、气温和湿度等要素在闻雷前后有明显变化。通过分析单个要素的变化以及要素之间的相互联系,将雷暴的物理变化分解成为多个气象要素的具体变化,把雷暴的识别能力建立在本站多个气象要素的变化规律上（见表1）。采用历元迭加方法,分别求取本场29日次闻雷前3小时到闻雷后1小时的气温、气压、相对湿度和露点温度的逐小时变化百分率(气压用1/10000),从中看出,雷暴发生之前的早期,地面气象要素的变化幅度比较小,闻雷前后,地面湿度增加,露点降低,方向分别向上和向下,整个图形呈“三角翼”飞机形状,反映了雷暴天气的剧烈变化特点(见图1)。3.3影响、非影响类地面要素的早期变化图2左侧是影响类雷暴的“三角翼”图形，右侧是非影响类的“三角翼”图形，两者主要区别有两点，一是影响类雷暴气象要素的早期变化幅度小，上下之间收窄，更类似于驾驶员的座舱形状；而非影响类地面要素早期变化幅度稍宽，驾驶员座舱形状不明显。二是“三角翼”尾部结构有明显区别，影响类的湿度和温度变化加速增大或缩小，使折线向上向下之间的张角加大，而非影响类的湿度和温度却出现了重新靠拢的趋势。3.4高温、低温、高湿和高暴露点温度是机场风暴的重要特征3.4.1高温图3第一副是两类不同雷暴的温度对比，影响类曲线位于非影响类上方，说明前者温度较高。3.4.2降水压图3第二副是两类不同雷暴的气压对比，影响类位于非影响类的下方，说明前者气压较低。3.4.3高湿图3第三副是两类不同雷暴的湿度对比，影响类位于非影响类的上方，说明前者湿度较高。3.4.4影响类的编码图3第四幅是两类不同雷暴的露点对比，影响类位于非影响类的上方，说明达到饱和的路程比较短。以上对比说明高温、低压、高湿、高露点温度是本场雷暴的重要特点。4雷达雷暴回波分析4.1最大回波顶高度2006年4～8月的29日次雷暴当中,本场雷达监测到的有24日次,当最大回波顶高度达到6km,出现的日次是连续的,但7km的日次不及6km的日次多,所以,本场雷暴的回波顶最大高度取≥6.5km，样本准确率为90%。4.2雷暴云的主要回波形式出现普查机场启用以来的雷达回波图像，看出雷暴的回波图像与普通降水有较大区别，有代表性的雷暴回波图像如图4所示。4.3所在方位的飞行延迟图5是雷达回波反射率(dBz)强中心的分布位置,横轴是强中心所在方位,纵轴是强中心到本场雷达的距离,红色数据点表示未曾发生过飞行延误,图中的直线把飞行延误发生与否分成两片区域,其中,右下方区域基本不出现飞行延误,而左上方的区域出现飞行延误的历史确率为74%。5雷达波的形态与影响天气系统之间的关系5.1槽配合的运用带状回波产生雷暴的情况比较常见,多数情况下与高空槽配合,往往呈NE—SW走向的一条带,回波带上有多个强中心。由于后部有强烈的冷空气，前部有暖湿空气的输送，移动方向由西北向东南，见图4左上方图像。5.2交绥大气条件由于本场处在中尺度气旋的中心附近,气压值比较低，冷暖交绥的结构较为复杂，大气处于不稳定状态，容易产生波动，对流非常深厚，A指数超过30（见图4右上图像和图6）。5.3双下方回波的影响某些研究的成果指出，由于风切变的作用，使积雨云发生倾斜,于是，随着雨滴下泻的冷空气不是直接和云体的上升气流相遇,云体底部的暖湿气流受不到下沉冷空气的抑制,对流发展就格外旺盛，底部的输送结构的维持时间会延长，积雨云的生命史也会随之而延长（见图4的左下方回波RHI图像）。5.4积雨云体充放电整理某些文献指出,大气对流活动的发展程度和回波的高度成正比例关系,雷达探测到砧状体,说明实际的积雨云体顶部已经向四外发散,对流活动旺盛。所以砧状体是明确的雷暴回波标志之一（参见图4的右下方RHI图像）。5.5天气发生严重冷涡是我国东北地区特有的天气,高空冷空气连续在东北上空打转盘旋，甚至持续多日，通常是在下午出现强烈天气，严重影响飞行活动。随着日变化的地面升温，开始出现絮状回波,下午逐渐加强，强盛阶段呈块絮形状，棉絮状回波里带有多个强中心，抬高雷达探测的仰角，能看到冷涡回波的类似棉絮形状、植物叶片形状等外部轮廓。6每次1000公里6.1航空雷暴报告实际航空业务的雷暴预报,当实况进入两条直线以外的区域时,则预报未来可能发生飞行延误。6.2“三角翼”形状的特点雷暴总体样本的四种地面要素的变化呈“三角翼”形状，其中可影响类的“三角翼”形状比样本平均的形状更加突出，非影响类的形状尾部收拢表现了地面气象要素的不同特点；高温、低压、高湿和高露点温度是本场影响类雷暴的重要特点。6.3种或冷锋回波龙嘉国际机场已经出现的雷暴雷达回波主要有5种,即与高空槽或地面冷锋配合