李文清

摘?要：2016年4月16日河西走廊中部張掖機場出現(xiàn)了一次短時大風降水低能見度天氣過程，文章綜合利用高空地面環(huán)流形勢，探空資料，衛(wèi)星云圖和雷達圖等常規(guī)資料分析發(fā)現(xiàn)：繞高原東側(cè)東南暖濕氣流的輸送，為天氣過程提供了必備的水汽;張掖機場16日早上處在冷槽前暖舌后，槽后冷區(qū)明顯，后傾斜壓和槽附近氣流的輻合造成位勢不穩(wěn)定;河西走廊地形狹管效應(yīng)加強了近地面冷空氣的迅速入侵和沖擊，是大風的成因以及對流過程的觸發(fā)機制;外推法對河西地區(qū)冷空氣的東移有積極指導作用。

關(guān)鍵詞：短時大風低能見度;降水;環(huán)流形勢;衛(wèi)星云圖;雷達回波

張掖機場處在甘肅省河西走廊中段，距張掖市區(qū)20多公里，隨著民航的發(fā)展，機場對氣象保障服務(wù)的準確度和精細度要求也越來越高，尤其是嚴重影響航班起降的一些極端天氣和對流天氣，諸如雷暴，風切變，冰雹大風等。[1]張掖機場所處的河西走廊山地，綠洲，荒漠，戈壁等下墊面相對多變復雜，又受祁連山區(qū)的影響，使得中小尺度危險天氣的發(fā)生率相對來講也比較高，目前大部分中小機場能夠獲得和使用的氣象資料較少，文章對此次天氣過程的分析，有助于幫助中小機場預報員在天氣尺度環(huán)流的背景下，利用常規(guī)資料，分析和預報由于冷空氣入侵而形成的影響機場航班運行的突發(fā)性天氣。

1 天氣概況

2016年4月16日上午，張掖機場發(fā)生了一次以大風和短時降水為主的突發(fā)性天氣，根據(jù)機場氣象臺實時監(jiān)測顯示，上午11-12時，機場西北風3-4m/s，能見度大于等于10公里，在13時，西北風增大到13m/s陣風18m/s，觀測到少量CB，能見度降低到1200m，到13：22短短二十幾分鐘的時間里能見度突然降到400m左右，并且由之前的小陣雨轉(zhuǎn)為中雪，氣象條件已經(jīng)降到航班的起降標準以下，14時以后氣象條件逐漸好轉(zhuǎn)，達到航班起降標準。14m/s及以上的風維持一個小時四十分鐘左右，降水到下午16時以后結(jié)束，從12時到16時，氣溫從9℃下降到0℃，氣壓從1019hp變化到1027hp上升了8hp，降水主要是中等強度雨夾雪的形勢，機場能見度從10公里以上迅速下降到400米左右，各種氣象要素變化劇烈，出現(xiàn)的CB以及18m/s的大風在張掖機場氣象臺同期記錄中比較少見，雖然是小概率事件，但是此類天氣一旦發(fā)生預報員也不容易應(yīng)付，其對航班的危害性也不容忽視。

2 環(huán)流背景分析

2.1 高空形勢分析

從4月15日晚上北京時20點到16日早上08點（圖1a），在500hp的高空資料圖上顯示，亞歐大陸中高緯上空屬于典型的“兩槽一脊”的形勢，亞歐交界處的烏拉爾河、里海、黑海上空是明顯的高空冷槽，我國華北、內(nèi)蒙東部一直到長江黃河中下游地區(qū)也是深厚的冷槽，并且溫度場明顯落后于高度場。兩槽之間是暖高脊，暖高脊的主體部位處在黑海到我國新疆之間，河西走廊及張掖機場上空、內(nèi)蒙西部地區(qū)處在高空橫槽后的西風氣流中。新疆甘肅分界處有西風淺槽，并且小槽分裂東南移動攜帶的冷空氣也較為明顯，溫度場落后于高度場，等高線和等溫線交叉角度明顯，大氣斜壓作用也容易造成大風的發(fā)生。[2]

在16日早上08點700hp及以下的各層中（圖1b、圖2），上述暖高脊區(qū)域是閉合的高壓，并且暖高脊的東部正在逐漸崩潰南掉，也為此次大風提供了高層氣流的引導作用，加上在此之前14日到15日，700hp高空繞高原東側(cè)有8-12m/s的暖濕急流的輸送，整個16日上午河西地區(qū)上空各層中相對濕度達到90%左右，張掖位于暖脊之前溫度梯度較大，冷平流很強的橫槽之中，空氣層的后傾斜壓不穩(wěn)定和槽附近氣流輻合也為此次天氣過程的形成提供了有利的水汽和抬升因素。

15日20點到16日08點的中低空的實況資料中（圖1b、圖2a），在850hp到700hp河西走廊中部到阿拉善高原有一個北伸的暖舌存在，底層暖舌的出現(xiàn)與河西地區(qū)的和阿拉善高原的沙石下墊面有較大的關(guān)系，15日的時候，暖舌部分甚至是閉合的暖中心，700hp河西走廊上游高空淺槽后部是十分明顯的溫度槽，根據(jù)天氣學原理和短期天氣預報方法，冷槽前是暖舌區(qū)，槽后冷區(qū)明顯，槽線附近溫度梯度很大，從理論上來講十分有利于對流的發(fā)展，[3]這些落區(qū)正好集中到河西走廊，所以也造成這次大風低能見度天氣的形成和發(fā)展。

2.2 地面形勢分析及變壓分析

地面圖上（圖2），巴湖貝湖之間以北疆和外蒙古地區(qū)都是強大冷高壓的控制，從15日20時和16日08時的地面圖上可以看出，與高空槽相對應(yīng)的我國中東部地區(qū)正好是鋒面的主體部位，鋒面在14日早上已經(jīng)經(jīng)過張掖，但是從15日20時開始，張掖上游已形成的一股新的冷空氣下掉，并且在甘肅西部敦煌到嘉峪關(guān)地區(qū)形成閉合小高壓，16日早上隨著新疆上空橫槽后部暖高壓的崩潰，新疆北部與甘肅交接處的近地面冷空氣迅速東移，16日12時張掖氣壓1019hp，到下午16時達到1027hp，氣壓上升顯著，溫度下降迅速，河西走廊上游與下游之間有4-5條等壓線通過，強大的氣壓梯度使張掖最大風速達到18m/s，由于張掖上空空氣接近飽和，加之底層強冷空氣的快速輸入和沖擊，為此次天氣過程提供了觸發(fā)機制。

3 物理量場分析

3.1 水汽分析

由16日早上08時的探空資料顯示（圖略），張掖探空站上空相對濕度500hp是82%，700hp是86%，近地面基本上接近飽和，500hp及以下溫度露點差T-Td≤2℃，中低空比濕≥4.5g/kg，整個河西走廊敦煌到張掖探空資料上從近地面到500hp之間相對濕度都在80%以上，T-Td≤4℃，是一明顯的濕區(qū)，這得益于14日700hp及以上東南暖濕氣流的輸送，深厚的濕層也為此次天氣過程提供了必備的水汽條件。

3.2 層結(jié)和動力條件

K指數(shù)和沙氏指數(shù)SI通常是大氣穩(wěn)定與否的重要判定標準，根據(jù)天氣學原理和河西走廊對流性天氣相關(guān)經(jīng)驗總結(jié)，K指數(shù)大于30，沙氏指數(shù)SI小于3，可用于對流性天氣發(fā)生的預報，[4]16日早上08時，本地區(qū)K指數(shù)達到28沙氏指數(shù)SI趨近于0，這在張掖春季較為少見，也說明空氣含有潛在的不穩(wěn)定能量。

突發(fā)性天氣的發(fā)生必須有足夠的不穩(wěn)定能量，15日晚上到16日早上，張掖上空有不穩(wěn)定能量的蓄積，16日早上08時，張掖和上游酒泉探空站，對流有效位能CAPE達到35-50

J/kg，雖然不是很大，但是在河西走廊春季夜間到早上已經(jīng)很少見了，CAPE表示在自由對流高度上，空氣塊由于正浮力對其做功而獲得的能量，[5]它對空氣的對流運動和輻合有著很大的作用，也是這次天氣過程空氣不穩(wěn)定的一個強有力的數(shù)據(jù)顯示，K指數(shù)、沙氏指數(shù)SI、CAPE等對河西地區(qū)突發(fā)性天氣的發(fā)生有一定的預報指示性。

4 臨近檢測

4.1 衛(wèi)星云圖分析

分析16日午后河西地區(qū)的紅外云圖（圖3）和水汽圖像（圖略），從酒泉到張掖有明顯的中尺度對流云團，從上午09：00時就已經(jīng)開始形成，云頂亮溫大于230K，并且隨著下滑冷空氣的引導向下游地區(qū)（張掖所處位置）迅速發(fā)展，13：00時移到張掖上空，造成張掖氣象條件迅速惡化，陣雨轉(zhuǎn)為中雪，由于云團移速較快，并未在張掖上空長時間滯留，云團移出張掖機場后，機場降水基本停止，中尺度云團是河西地區(qū)此次天氣降水的直接形成系統(tǒng)。

4.2 雷達圖像分析

在雷達分析資料中，由于資料的限制，此處只分析雷達平顯圖像（圖3），張掖雷達資料采用1.5°仰角，對比早上10：34酒泉雷達站的平顯圖，酒泉地區(qū)特別是沿著祁連山區(qū)有回波生成，回波強度接近30dbz，并且向東南一路移動，根據(jù)嘉峪關(guān)機場實時觀測資料顯示，10：00-11：00嘉峪關(guān)機場能見度600m，中雪，三個小時左右，13：00張掖地區(qū)雷達出現(xiàn)回波，回波強度在30dbz以下，造成張掖的大風和中雪。

5 結(jié)論

本文通過這些常規(guī)資料的分析，對河西地區(qū)冷空氣入侵引起的氣象要素地突然變化做了討論，對于機場氣象臺的臨近預報來講，在中小尺度對流天氣的預報工作中，特別要留意K指數(shù)、沙氏指數(shù)SI和CAPE以及CIN等特定的指數(shù)，以及衛(wèi)星云圖和雷達回波平顯圖像的演變等，對它們準確及時地判斷和運用，對中小尺度天氣的演變和預報有積極的指導作用;中小尺度天氣引起氣象要素的劇烈變化對航班的影響值得警惕。

（1）700hp及以上繞高原東側(cè)偏南暖濕氣流的輸送，為此次天氣過程提供了必備的水汽條件。

（2）700hp河西走廊西部高空淺槽后是十分明顯的溫度槽，張掖處在冷槽前暖舌后，槽后冷區(qū)明顯，后傾斜壓不穩(wěn)定和槽附近氣流的輻合造成位勢不穩(wěn)定。

（3）河西走廊地形狹管效應(yīng)加強了底層冷空氣快速輸入和沖擊，是大風的成因以及對次對流過程的觸發(fā)機制，甘肅上游新疆北部上空暖高脊東部的崩潰，也為此次冷空氣地快速入侵提供了有力的引導作用。

（4）K指數(shù)接近30，沙氏指數(shù)SI小于3，CAPE有不穩(wěn)定能量的顯示，對河西地區(qū)突發(fā)性天氣的發(fā)生有一定的預報指示性。

（5）衛(wèi)星雷達資料有效地利用和實況外推，對冷空氣入侵引起河西地區(qū)的短臨預報有積極的指導作用，尤其是大風天氣，從嘉峪關(guān)到張掖，一般是3個小時左右。

參考文獻：

[1]曾祥耀，陳永旭，等.西北地區(qū)一次強雹暴天氣過程特征分析[J].現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技，2013，（07）：265-266.

[2]劉春云，趙克明，等.新疆一次大風個例分析[J].現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技，2010，（19）：258-259.

[3]朱乾根，等.天氣學原理和方法（第四版）[M].氣象出版社，2007，47-52.

[4]韓露露，李萬榮，等.甘肅河西東部8月3日局地強對流天氣特性分析[N].天文與地理，2016，（03）：256-257.

[5]錢傳海，張金艷，應(yīng)冬梅，等.2003年4月江西一次典型強對流天氣過程的診斷分析.應(yīng)用氣象學報[J].2007，（04）：460-467.