徐娓

中國(guó)民航飛行學(xué)院廣漢分院，廣漢 618307

FY-2衛(wèi)星資料在廣漢機(jī)場(chǎng)一次雷暴預(yù)報(bào)中的應(yīng)用

徐娓

中國(guó)民航飛行學(xué)院廣漢分院，廣漢 618307

利用NCAR/NCEP、 NCEP/NOE再分析資料和國(guó)家衛(wèi)星氣象中心下發(fā)的0.1°×0.1°的FY-2衛(wèi)星資料對(duì)廣漢機(jī)場(chǎng)一次雷暴天氣過(guò)程進(jìn)行分析。結(jié)果表明此次過(guò)程是由冷鋒和副高共同影響產(chǎn)生；衛(wèi)星產(chǎn)品如云導(dǎo)風(fēng)（AWV）、由云分析出的濕度廓線(HPF)和云頂亮溫(TBB)在雷暴發(fā)生的短時(shí)和臨近預(yù)報(bào)中有較好的指導(dǎo)作用。

雷暴；衛(wèi)星產(chǎn)品；云導(dǎo)風(fēng)；云分析出的濕度廓線；云頂亮溫

引言

廣漢機(jī)場(chǎng)是一個(gè)以飛行訓(xùn)練為主的機(jī)場(chǎng)，機(jī)型包括高、中、低級(jí)教練機(jī)，對(duì)氣象條件要求十分苛刻[1]。衛(wèi)星資料以其高時(shí)空分辨率在天氣預(yù)報(bào)中具有非常重要的作用，其數(shù)值產(chǎn)品如云導(dǎo)風(fēng)（AWV），由云分析出的濕度廓線(HPF)和云頂亮溫(TBB)等為定量化分析提供了依據(jù)，在短期和臨近預(yù)報(bào)中發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。近年來(lái)較多的專家和學(xué)者進(jìn)行了這一方面的研究。如李森[2]等將衛(wèi)星資料運(yùn)用于臨近預(yù)報(bào)，陳紅[3]等將衛(wèi)星資料運(yùn)用于熱帶風(fēng)暴降水的預(yù)報(bào)。廣漢機(jī)場(chǎng)2010年7月24日～25日發(fā)生了雷暴天氣過(guò)程，首先利用常規(guī)資料進(jìn)行分析，初步判定雷暴發(fā)生的可能，利用衛(wèi)星云圖、HPF、AWV和TBB對(duì)雷暴發(fā)生進(jìn)行短時(shí)和臨近預(yù)報(bào)分析。

圖片中標(biāo)注“GH”處為廣漢機(jī)場(chǎng)位置；圖片左上角為時(shí)間，格式為：日.小時(shí):分鐘；文中時(shí)間為北京時(shí)。

1 常規(guī)資料分析

1.1 天氣概況

廣漢機(jī)場(chǎng)地處川西平原，川外四面環(huán)山。機(jī)場(chǎng)周圍河流交錯(cuò)，水汽充沛，夏季多雷暴[1]。雷暴引起的顛簸、低能見(jiàn)度、結(jié)冰、電擊、大風(fēng)和下?lián)舯┝鲗?duì)飛行安全造成極大的威脅。此次雷暴過(guò)程從24日20時(shí)50分開(kāi)始至25日05時(shí)40分結(jié)束。整個(gè)過(guò)程中及過(guò)程前后廣漢機(jī)場(chǎng)均有降水，雷暴發(fā)生過(guò)程中降水強(qiáng)度達(dá)中雨。

1.2 環(huán)流形勢(shì)概況

1.2.1 高低空配置情況分析

7月23日08時(shí)，200 hpa上我國(guó)整個(gè)中部至南部受青藏高壓控制，廣漢機(jī)場(chǎng)位于高壓東部邊緣。500 hpa上，588線控制于我國(guó)江蘇，陜西，貴州西部，云南東部，海南一線，廣漢機(jī)場(chǎng)位于588線西北側(cè)西南氣流中，700 hpa上我國(guó)大陸整個(gè)呈東西高中部低的形勢(shì)，廣漢機(jī)場(chǎng)處于東部高壓西側(cè)邊緣低壓區(qū)西南氣流中，廣闊的西南氣流打通了來(lái)自海上的水汽通道，帶來(lái)豐富的水汽。地面上有一冷鋒位于秦嶺一線，廣漢機(jī)場(chǎng)位于鋒前低壓區(qū)。這種高空輻散低層輻合的形勢(shì)有利于垂直運(yùn)動(dòng)的發(fā)展。2010年第三號(hào)熱帶風(fēng)暴“燦都”23日17時(shí)在廣西西部減弱為熱帶低壓，受熱帶低壓的影響，7月24日20時(shí)500 hpa上西副高有所變形，中心位置北抬東上至華北一帶，廣漢機(jī)場(chǎng)處于高壓西南側(cè)低壓區(qū)中，西南氣流為這次雷暴天氣提供豐富的水汽條件。我國(guó)中部低壓區(qū)范圍加大，最低壓中心南移至銀川西寧蘭州一帶，地面圖上冷空氣已有所南下，但廣漢機(jī)場(chǎng)仍處于相對(duì)低壓區(qū)。圖1是7月23日08時(shí)至25日08時(shí)的平均位勢(shì)高度圖，200 hpa上(圖1a)藏高十分強(qiáng)大，500hpa(圖1b)廣漢機(jī)場(chǎng)處于西太平洋副熱帶高壓西部邊緣低壓區(qū)，受熱帶低壓的影響副高偏東北。700 hpa圖(圖1c)上和地面平均氣壓場(chǎng)（圖1d）均有高壓南壓，廣漢機(jī)場(chǎng)處于相對(duì)低壓區(qū)。受熱帶低壓和西副高的影響，南下冷鋒在西南地區(qū)一帶受阻，移速減慢甚至停滯不前，使得不穩(wěn)定能量得以再次蓄積。跟蹤分析23日08時(shí)至25日08時(shí)形勢(shì)場(chǎng)及相關(guān)物理量得出，廣漢機(jī)場(chǎng)這次雷暴過(guò)程由冷鋒和西副高共同作用產(chǎn)生。

圖1 平均形勢(shì)場(chǎng)

1.2.2 相對(duì)濕度分析

圖2a是2010年6月至8月700百帕的平均相對(duì)濕度圖，圖2b是2010年7月23日 08時(shí)至7月25日08時(shí)700百帕的平均相對(duì)濕度圖，比較可見(jiàn)這次過(guò)程濕區(qū)范圍更大一些，濕區(qū)極大值也更大，達(dá)95%，北面冷空氣勢(shì)力較強(qiáng)，南壓了約3個(gè)緯度；北面和西面的干區(qū)極小值更大小，低至15%且干濕區(qū)交界處梯度更大，廣漢機(jī)場(chǎng)平均相對(duì)濕度高達(dá)90%，且南部濕區(qū)直接和孟加拉灣及海相通，即水汽由孟加拉灣及南部海面得到了源源不斷的輸送?？梢?jiàn)這次過(guò)程水汽條件十分充足。

1.2.3 不穩(wěn)定能量分析

從7月23日08時(shí)至24日20時(shí)溫江站（距廣漢最近的探空站）4個(gè)時(shí)次的T—lnp圖（圖略）演變可以看出不穩(wěn)定能量的變化：23日08時(shí)已有不穩(wěn)定能量存在。從24日08時(shí)到24日20時(shí)不穩(wěn)定能量增加最快，20時(shí)正不穩(wěn)定面積增大，遠(yuǎn)大于負(fù)不穩(wěn)定面積。而且K指數(shù)的增加和沙氏指數(shù)的減小都很明顯。

綜上，北部冷鋒和西副高共同作產(chǎn)生了這次雷暴過(guò)程。南下冷鋒受熱帶低壓和西副高的影響在西南地區(qū)一帶維持使得這次雷暴過(guò)程持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)。高層輻散低層輻合形勢(shì)下的垂直運(yùn)動(dòng)，加之充足的水汽條件充足以及不穩(wěn)定能量的蓄積，可通過(guò)常規(guī)資料初步斷定雷暴發(fā)生的可能性較大。

圖2 相對(duì)濕度圖

2 衛(wèi)星資料分析

2.1 云圖及由云分析出的濕度廓線分析

濕度廓線可直觀的表現(xiàn)出云區(qū)的濕度大小，其區(qū)域和大小的變化對(duì)云團(tuán)中水汽條件的判斷有非常重要的作用。由第二階段云圖及由云分析出的濕度廓線的疊加圖（圖3，部分圖略）可見(jiàn)，24日19時(shí)15分云團(tuán)A西南邊緣已達(dá)廣漢機(jī)場(chǎng)，云團(tuán)B由西南臨近本場(chǎng)。高濕區(qū)與云團(tuán)基本重合，且位置少動(dòng)。雷暴發(fā)生前數(shù)小時(shí)這一情況已存在，這一情況與形勢(shì)場(chǎng)低壓中心基本吻合。20時(shí)15分云圖較之19時(shí)15分強(qiáng)對(duì)流云團(tuán)明顯加強(qiáng)且廣漢機(jī)場(chǎng)上空相鄰A、B兩云團(tuán)有所靠近。20時(shí)50分雷暴發(fā)生。02時(shí)左右兩云團(tuán)完全合并，加長(zhǎng)了對(duì)流云團(tuán)的生命史，使得該階段雷暴得以較長(zhǎng)時(shí)間持續(xù)。

圖3 第二階段云圖及由云分析出的濕度廓線

2.2 云導(dǎo)風(fēng)分析

云導(dǎo)風(fēng)（AWV）是根據(jù)連續(xù)三幅云圖中同一圖像塊的移動(dòng)，估算出大氣的運(yùn)動(dòng)，并推算出某個(gè)區(qū)域的平均運(yùn)行矢量。云導(dǎo)風(fēng)產(chǎn)品對(duì)流層上部的環(huán)流形勢(shì)特征補(bǔ)充了更多的資料，對(duì)云系形成的環(huán)流系統(tǒng)表現(xiàn)較為直觀，對(duì)強(qiáng)對(duì)流性天氣的預(yù)報(bào)有較強(qiáng)的指示意義。24日14時(shí)甘肅南部和四川中東部地區(qū)處于大氣運(yùn)動(dòng)的氣旋場(chǎng)中，廣漢機(jī)場(chǎng)處于風(fēng)速的氣旋場(chǎng)中心，25日02時(shí)，氣旋場(chǎng)東南部西南氣流風(fēng)速較大，氣旋場(chǎng)中心有所北上西進(jìn)，中心移至青海東南和四川西北部，廣漢機(jī)場(chǎng)位于氣旋場(chǎng)東南部的西南氣流中，西南氣流中豐富的水汽供應(yīng)及不不穩(wěn)定能量的輸送以及氣流擾動(dòng)引發(fā)的觸發(fā)機(jī)制導(dǎo)致了第二階段雷暴的爆發(fā)。

2.3 TBB資料分析

2.3.1 單站TBB逐時(shí)變化分析特征

TBB 是相當(dāng)黑體溫度, 通常稱為亮溫或亮度溫度, 用以表示云頂和無(wú)云區(qū)或少云區(qū)的地球表面向太空發(fā)射的輻射。TBB溫度越低, 對(duì)應(yīng)的云頂越高, 對(duì)流越旺盛.通過(guò)TBB 資料的這些特征可以判斷對(duì)流云發(fā)展的旺盛程度和所處的階段，依據(jù)TBB數(shù)值大小的演變及TBB等值線變化的強(qiáng)度及方向，可推斷天氣系統(tǒng)的強(qiáng)度、移動(dòng),進(jìn)一步診斷預(yù)報(bào)可能發(fā)生的天氣現(xiàn)象及強(qiáng)度。有結(jié)論表明TBB 值越低，對(duì)應(yīng)云頂越高，對(duì)流越旺盛[4]。圖5是雷暴發(fā)生前后廣漢機(jī)場(chǎng)亮溫的逐時(shí)變化圖。雷暴發(fā)生前兩到三小時(shí)云頂亮溫有一緩慢升高的過(guò)程，雷暴發(fā)生后升速減緩或保持不變，亮溫突然升高對(duì)應(yīng)雷暴結(jié)束。

圖4 云導(dǎo)風(fēng)場(chǎng)

2.3.2 MCS演變特征分析

通過(guò)衛(wèi)星觀測(cè)的中尺度對(duì)流系統(tǒng)（MCS）定義為：紅外云圖上，云頂亮溫TBB≤-52 ℃（即TBB≤221 K），且展現(xiàn)出持續(xù)、密合結(jié)構(gòu)的云系稱之為MCS[5]。根據(jù)該定義此次雷暴過(guò)程對(duì)流云團(tuán)已達(dá)MCS。取TBB≤221 K的區(qū)域?yàn)镸CS范圍。從逐時(shí)TBB圖（圖5）和MCS演變圖（圖6）看出，第二階段雷暴發(fā)生前數(shù)小時(shí)廣漢機(jī)場(chǎng)上游已形成MCS,24日17時(shí)15分MCS位于廣漢機(jī)場(chǎng)上空東北部，19時(shí)范圍明顯增大，廣漢機(jī)場(chǎng)上空TBB=204K,達(dá)階段最低，MCS開(kāi)始侵入本場(chǎng)，20時(shí)MCS中心已移至廣漢機(jī)場(chǎng)上空，20時(shí)50分廣漢機(jī)場(chǎng)雷暴發(fā)生，隨后的4小時(shí)內(nèi)MCS繼續(xù)向西南方向移動(dòng)。21時(shí)MCS范圍達(dá)最大，22時(shí)發(fā)生分裂，分裂為東北西南走向三塊，中塊范圍最大，廣漢機(jī)場(chǎng)處于中塊北部偏東邊緣，25日00時(shí)前后主體移經(jīng)本場(chǎng)，東塊消散，西塊范圍急劇縮小，趨于消散，廣漢機(jī)場(chǎng)位于MCS南側(cè)邊緣。01時(shí)西塊消散，中塊逐步南移，面積變化不大，02時(shí)后廣漢機(jī)場(chǎng)脫離中塊，此后中塊繼續(xù)緩慢南移且范圍逐步縮小，強(qiáng)度也開(kāi)始減弱。至05時(shí)MCS已趨于消散，基本減弱為普通對(duì)流云團(tuán)。此階段雷暴是由MCS造成，從MCS強(qiáng)盛期開(kāi)始持續(xù)至消散，依次發(fā)生于MCS中部、北部邊緣。

3 總結(jié)

3.1 廣漢機(jī)場(chǎng)此次雷暴過(guò)程分為冷鋒和副高共同作用產(chǎn)生。受第三號(hào)熱帶風(fēng)暴“燦都“登陸減弱后的熱帶低壓影響，副高變形北抬東上，鋒面受阻，廣漢機(jī)場(chǎng)處于副高西南側(cè)的偏南氣流中，水汽得到源源不斷的輸送。整個(gè)過(guò)程高層藏高控制，低層為低值區(qū)，低層輻合高層輻散的形勢(shì)有利于垂直運(yùn)動(dòng)的發(fā)展，加之不穩(wěn)定能量的蓄積使雷暴的發(fā)生極為可能。

圖5廣漢機(jī)場(chǎng)單站TBB逐時(shí)變化圖

圖6 第二階段MCS演變圖

3.2 衛(wèi)星資料在這次雷暴發(fā)生的短時(shí)和臨近預(yù)報(bào)中有非常好的作用：結(jié)合形勢(shì)場(chǎng)可從衛(wèi)星云圖上看出可能影響廣漢機(jī)場(chǎng)的云系及云團(tuán)。由云導(dǎo)風(fēng)場(chǎng)可判斷影響廣漢機(jī)場(chǎng)的大氣移動(dòng)矢量呈氣旋型曲率，非常有利于垂直運(yùn)動(dòng)的發(fā)展，兩個(gè)對(duì)流云團(tuán)的靠近并逐漸合并使得雷暴持續(xù)時(shí)間增長(zhǎng)。濕度廓線分析表明云團(tuán)中濕度很大，滿足了雷暴發(fā)生的水汽條件。雷暴發(fā)生前兩到三小時(shí)云頂亮溫有一緩慢升高的過(guò)程，雷暴發(fā)生后升速減緩或保持不變，亮溫突然升高對(duì)應(yīng)雷暴結(jié)束。此次雷暴過(guò)程是由MCS造成，從MCS強(qiáng)盛期開(kāi)始持續(xù)至消散，依次發(fā)生于MCS中部、北部邊緣。

[1]徐娓.廣漢機(jī)場(chǎng)2008年雷暴天氣分析.中國(guó)民航飛行學(xué)院學(xué)報(bào)，2010,21(3):34-36

[2]李森,劉健文,劉玉玲.強(qiáng)對(duì)流天氣臨近預(yù)報(bào)技術(shù)研究［J］.氣象與環(huán)學(xué)，2010,33(2):85-89

[3]陳紅,趙員春.FY-2C 衛(wèi)星資料在熱帶風(fēng)暴“范斯高”預(yù)報(bào)分析中的應(yīng)用［J］.氣象研究與應(yīng)用，2008，26(2):38－41

[4]金米娜,陳云輝,徐星生.2007 年夏季兩次強(qiáng)雷電過(guò)程的氣象衛(wèi)星資料分析［J］.氣象與減災(zāi)研究，2009,32(3):32-35

[5]Jirak I L，Cotton W R，Mcanelly R L.Satellite and radarsurvey of mesoscale convective system development［J］.Mon Wea Rev，2003，131（10）：2428-2449.

The Appication of FY-2 Satellite Products in Shot-time Forecasting and Nowcasting of a Thunderstorm of Guanghan Airport

Xu Wei
Guanghan Subcollege of Civil Aviation Flight University of China,Guanghan,618307

V321.2

A

10.3969/j.issn.1001-8972.2012.18.013

中國(guó)民用航空飛行學(xué)院青年基金項(xiàng)目：衛(wèi)星數(shù)據(jù)產(chǎn)品在強(qiáng)對(duì)流天氣預(yù)報(bào)中的應(yīng)用（Q2010109）

徐娓，女，高級(jí)工程師，從事航空氣象預(yù)報(bào)工作。

AbstractBased on NCEP/NCAR,NCEP/NOE reanalysis data and 0.1°×0.1°FY-2 satellite data,the thunderstorm event occurred on Jul 23 rd -25th of 2010 over Guanghan Airport was analyzed.The results shows that this process was causted by joint influences of front and westerm Pacific subtropical high； HPF、AWV and TBB is very important in Short-time forcasting and Nowcasting.Keywordsthunderstorm；satellite products；HPF；AWV；TBB