趙芳 侯振奎 侯曾譯

（民航河南空管分局，鄭州 450000）

0 引言

雷雨是夏季影響飛行安全最主要的天氣之一。雷雨天氣出現(xiàn)的強對流和大風具有強度大、空間尺度小、突發(fā)性強等特點，對于航空運輸來說，容易造成飛行中、起飛和著陸的航空器遭遇低空風切變和雷擊，對航空器和地面設備設施帶來損害。目前關于雷雨天氣的特點和成因分析已經(jīng)很成熟。隨著探測技術的發(fā)展，越來越多的非常規(guī)資料也被應用于研究中。多普勒雙偏振雷達、微波輻射計、閃電定位儀、風廓線雷達等都對近時強對流天氣的變化和發(fā)展有一定的預報意義。

鄭州機場2019年共發(fā)生雷雨天氣總計14次，氣候年平均次數(shù)為17次，2019年雷雨次數(shù)略低于氣候平均。大部分雷雨天氣是發(fā)生在下午至前半夜，正是航班量的高峰期，雷雨天氣從發(fā)生到結束對機場安全運行的影響一般約為3～5 h，這就要求預報員需準確把握雷雨發(fā)生和結束時間，移動速度和方向及強度變化情況，并將這些信息及時準確地傳遞給管制部門及機場相關單位，為雷雨天氣的飛行保障做好充分的準備。通過分析總結夏季雷雨爆發(fā)的天氣形勢和天氣特征，提前對雷雨天氣造成影響做出預判和預警，有效的提高民航氣象保障服務，提升航班準點率。2019年鄭州機場因雷雨啟動大面積航班延誤顏色預警（MDRS）共2次。

2019年8月6日16—19時鄭州機場受雷雨天氣影響，自觀采集降水量為43 mm，最大陣風達15 m/s。鄭州機場啟動大面積航班延誤（MDRS）黃色預警，因為天氣原因致使135架次航班受到影響，返航114架次，備降21架次。但是此次雷雨天氣過程預報員前期準備工作充足，預報結論準確，服務和通報及時，大大縮減了預期受影響的航班量，出色地完成了氣象保障工作。將本次雷雨過程進行特征分析和總結，為今后雷雨天氣預報工作提供參考依據(jù)和經(jīng)驗，提高極端天氣的預報和預警能力。

1 資料說明

本次過程的分析資料采用ERA再分析資料，空間分辨率為0.25°×0.25°，時間間隔為1 h。多普勒雷達為鄭州機場S波段多普勒雷達仰角0.5°，探測范圍300 km，時間間隔為6 min。風廓線雷達為鄭州機場對流層風廓線雷達，探測高度為5 km，時間間隔為5 min。

溫度過高,幼苗下胚軸伸長過快,易導致徒長,溫度過低,幼苗生長緩慢。由表2可以看出,株高和下胚軸長度隨溫度升高,增長明顯; 晝溫為30℃時,隨著夜溫的降低,植株矮化明顯; 夜溫固定為15℃時,隨晝溫的升高,植株高度明顯增加。莖粗隨溫度升高呈變細趨勢,適當?shù)蜏赜欣谔岣哂酌绱謮殉潭取?/p>

2 降水過程成因分析

2.1 降水環(huán)流特征

像李英這樣能以基準利率貸款的民營企業(yè)還算“幸運兒”?！半m然近段時間銀行貸款利率稍微穩(wěn)定下來了，但前陣子一直在漲?！绷硪皇》菽翅t(yī)藥公司董事長劉成貴說，他們公司主要通過銀行貸款進行融資，“以前企業(yè)效益好，找銀行貸款多少還給點優(yōu)惠，今年可能是整個社會資金吃緊，各家貸款銀行利率普遍上浮了5到10個百分點?！?/p>

這次過程主要影響系統(tǒng)為高空蒙古冷渦后部的干冷空氣，它隨短波槽東移南下，河南省位于槽前上升氣流控制區(qū)。底層存在切變輻合，并伴有暖空氣，但是暖空氣濕度較小，所以本次過程造成河南地區(qū)的雷暴大風天氣而非強降水為主的強對流天氣。

圖1 2019年8月6日08時（a，北京時，下同）及14時（b）500 hPa位勢高度（黑色實線，單位：dagpm）、溫度（紅色虛線，單位：℃），850 hPa風場（箭頭，單位：m/s）Fig.1 Geopotential height (black solid lines,unit:dagpm)and temperature (red solid lines,unit:℃)at 500 hPa,850 hPa wind (arrows,unit:m/s) at 08:00 BT(a) and 14:00 BT (b) on 6 August 2019

經(jīng)計算，28個荸薺土壤中鋅、銅和鉻的污染指數(shù)均小于1，沒有污染指數(shù)大于1的樣品，可見，在采用《食用農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)地環(huán)境質(zhì)量評價標準》進行單因子污染指數(shù)評價時，荸薺土壤未受到鋅、銅和鉻元素的污染。荸薺土壤中鋅、銅和鉻污染評價的具體計算與評價結果見表6。

雷暴的抬升觸發(fā)多位于地面附近，地面氣象要素場的變化對觸發(fā)雷暴有重要的指示意義。地面要素場變化主要為高溫亂流和地面輻合線的影響。對6日白天，由于輻射增溫，中午陜西、河南局部地區(qū)的氣溫已達30 ℃，位于切變線和低壓槽區(qū)的陜西東部、河南西部由于局地加熱作用開始產(chǎn)生零散的局地對流。鄭州機場6日早上出現(xiàn)輕霧天氣，底層層結和濕度條件較好。白天輻射增溫明顯，溫度從06時25.5 ℃增加至14時的31 ℃，從鄭州站加密探空資料發(fā)現(xiàn)，14時鄭州站的K指數(shù)為39 ℃，沙氏指數(shù)為-11.4 ℃，CAPE值為1099.7 J/kg，這表明測站上空已經(jīng)聚集較強的不穩(wěn)定能量，熱力條件較好，陜西東部和豫西地區(qū)的雷暴隨引導氣流東移。14時的地面風場及溫度露點差分布（圖2）圖上可以看出，在豫西洛陽、三門峽附近有明顯的風場輻合，并且輻合區(qū)又處在高濕區(qū)內(nèi)，高溫高濕利于不穩(wěn)定能量增加，地面輻合線促成了雷雨的爆發(fā)。

2.2 觸發(fā)條件

大學課堂教學，尤其是思想政治理論課課堂教學是對大學生進行理想信念教育的主渠道。高校教師要堅持言教與身教相結合，堅持繼承傳統(tǒng)與創(chuàng)新手段相結合，著力提升課堂教學的說服力和感染力，著力增強大學生思想政治教育的時代性和實效性。尤其是思想政治課教師，要在真知、真懂、真信、真講上下功夫，在培養(yǎng)真情、付出真愛上下功夫，緊密結合青年學生的思想實際，大力推進社會主義核心價值體系大眾化、通俗化、具體化，推進社會主義核心價值體系進教材、進課堂、進頭腦，從而引導大學生正確處理好個人利益與國家利益、個人需求與社會責任之間的關系，培養(yǎng)他們關注祖國的前途和命運的愛國情懷和責任意識。

圖2 2019年8月6日14時地面風場（風向桿，單位：m/s）及溫度露點差（陰影，單位：℃）分布Fig.2 The surface wind (wind vane,unit:m/s) and the depression of the dew point (shaded,unit :℃)at 14:00 BT on 6 August 2019

2.3 水汽和動力條件

風廓線雷達可以探測對流層中各層的風，從風的垂直分布和其隨時間的演變可以判斷溫度和濕度平流狀況；根據(jù)垂直風切變的變化和大小可以估算對流天氣的發(fā)展和強弱變化。鄭州機場的風廓線雷達是CFL-03邊界層雷達，是監(jiān)測5000 m以下的風場變化，從垂直風廓線圖（圖6）可以看出，在雷雨階段4000 m以上的風場基本是西南或偏西氣流，鄭州機場處在高空的槽前正渦度平流區(qū)，與高空形勢場一致。如圖在08：00—10：30 UTC（16：00—18：30 BT），位于高空2500～3500 m（約700 hPa附近），水平風場由偏南氣流轉為西北或偏北氣流，說明此時上空有短波槽過境。高空1500 m附近在中雨期間，西南氣流加強帶來部分水汽，但是未達到急流強度，也說明本次降水過程主要是短時的中雨。在雷暴階段風廓線雷達出現(xiàn)缺測，但是在09：00—09：20 UTC（17：00—17：20 BT），高空1000 m以下出現(xiàn)強的垂直風切變，紅色框內(nèi)標示出了在出現(xiàn)強擾動切變時的情況，此時兩個雷暴單體在鄭州機場合并，遂出現(xiàn)復雜的風場分布情況。這對雷暴的內(nèi)部風場結構起到一定的指示作用。

對2019年8月6日河南省雷雨過程進行環(huán)流背景、水汽條件、常規(guī)動熱力變量及多普勒雷達和風廓線雷達等多種資料特征分析，得到以下結論：

2019年8月6日08時，500 hPa中高緯地區(qū)的天氣形勢為兩槽一脊，西部槽在巴爾克什湖附近，緩慢東移，東部槽位于鄂霍次克海西側并有逐漸加強的趨勢。由于冷空氣的堆積，兩槽之間中高緯大范圍地區(qū)為阻塞高壓，中心位置位于貝加爾湖附近。高壓底部有兩個明顯的切斷冷渦（圖1）。一個位于新疆西北部，另一個位于內(nèi)蒙古中部形成蒙古氣旋，氣旋位置少動，其后部的橫槽不斷引導冷空氣南下，橫槽北部有明顯的冷平流。氣旋南部位于山西與陜西省界至秦嶺附近有一南支短波槽；在700 hPa表現(xiàn)為明顯的風切變輻合區(qū)（圖略），河南省上空為暖脊控制；850 hPa河南北部到陜西東南部有弱的低渦切變存在，河南位于暖中心附近。6日14時，500 hPa中高緯地區(qū)仍然是兩槽一脊的形勢，受臺風利奇馬和范斯高外圍氣流的共同影響，位于內(nèi)蒙古中部的冷渦中心位置少動，強度略有加強，短波槽緩慢東移至河南省西部，冷空氣跟隨南下；700 hPa上的風切變輻合區(qū)位置也隨之緩慢東移，移動到河南省西部。切變線兩側的風速比08時明顯增大。河南省東部仍為暖脊控制；850 hPa低渦切變和位置變化不明顯。顯著濕區(qū)的位置偏南，穩(wěn)定在江南附近，北方水汽條件較差。

圖3 2019年8月6日08時（a）和14時（b）850 hPa水汽輸送通量（箭頭，單位：g·kg-1·m·s-1）、水汽通量散度（陰影，單位：10-7 g·hPa-1·cm-2·s-1，紅點為鄭州機場位置）和相對濕度（黑色實線，單位：%）Fig.3 Water vapor transport fluxes(arrows,unit:g·kg-1·m·s-1) and,water vapor flux divergences (shaded,units:10-7 g·hPa-1·cm-2·s-1) and relative humidity (black solid lines,units:%) at 850 hPa at 08:00 BT(a) and 14:00 BT (b) on 6 August(Red point is Zhengzhou Airport)

對流天氣除了由強的水汽輸送給和輻合外，還要有低層的動力觸發(fā)條件及維持機制。大氣層結、冷暖平流及高低空輻合輻散的配合都可以成為觸發(fā)上升運動的原因。在垂直速度（圖略）的分布上，可見河南省中西部大部分地區(qū)中底層有明顯的上升運動。從6日鄭州機場（34.5°N，113.5°E）的散度和渦度的時間（UTC）剖面圖可見（圖4），前期垂直運動和輻合輻散均不明顯，04時（UTC）也就是北京時12時之后整體表現(xiàn)為低層輻合高層輻散的形勢。900 hPa以下上升運動開始加強，在雷雨天氣的發(fā)展階段存在850 hPa一下輻合、700～850 hPa輻散、700～500 hPa輻合，500 hPa以上輻散的兩個輻合輻散中心。在雷雨過程后期則是850 hPa以下輻合、850 hPa以上輻散的單值中心。同時雷雨期間900 hPa有兩個最大值中心，第一次最大中心對應雷雨的發(fā)展到旺盛階段，低層均是強的上升氣流促使雷雨發(fā)展形成，此時鄭州機場正是強雷雨天氣覆蓋。第二次最大值中心對應鄭州機場中雨階段，低層輻合更加劇烈，有利于地層水汽的整體輻合抬升。

圖4 2019年8月6日鄭州機場散度（陰影，單位：10-5s-1）、渦度（等值線，單位：10-5s-1）的高度—時間剖面圖（UTC）Fig.3 Divergence (shaded,unit:10-5s-1) and vorticity(contours,unit:10-5s-1) height-time cross section in Zhengzhou Airport on 6 August 2019（UTC）

3 雷達產(chǎn)品的應用

鄭州機場夏季對流天氣臨近預報主要采用機場多普勒雷達和風廓線雷達。14時的反射率因子雷達圖上（圖略），豫西地區(qū)輻合線前沿和漯河附近開始有分散性的雷暴單體陸續(xù)發(fā)展成熟，豫西主要在洛陽、濟源、登封等地形成，中心強度都在55 dBz以上，造成這些地區(qū)強雷雨天氣。隨著地面輻合線東移和引導氣流的共同影響下，在15時左右，在滎陽附近回波發(fā)展合并成西北東南走向距離10～15 km的兩個強回波中心，并以40～50 km/h的速度向鄭州機場移動，此時前端的雷暴單體發(fā)展出陣風鋒，并逐漸加強擴大，在雷達圖上為一條明顯的出流邊界。下午16：00（圖5a），位于雷暴單體前部20～30 km處的陣風鋒到達鄭州機場，風向變化大，鄭州機場出現(xiàn)強風切變，風向由南風（2 m/s）轉為西北大風，風速迅速增加至7 m/s，陣風為14 m/s，強烈的低層風切變觸發(fā)了不穩(wěn)定能量。16：10鄭州機場開始出現(xiàn)強對流天氣，上空聞雷，隨即出現(xiàn)中雨天氣。鄭州機場最大反射率（圖5b）此時的最大反射率超過60 dBz，回波頂高在12 km以上，回波移速30～40 km/h略有減慢，南部漯河附近的雷暴單體加強并北上至長葛附近，回波中心強度也在60 dBz以上。16：47鄭州機場的雷達回波強度減弱緩慢東移，機場本場也開始轉為小雨天氣，風速降至5 m/s。南部的雷暴單體強度也明顯減弱，位置移動至機場西南4 km處。17：10南部的雷暴單體開始兩個合并，低層強烈的風場輻合抬升使得合并后的回波強度迅速加強，移速降為25～30 km/h，本場東側又出現(xiàn)中雨天氣。19：00鄭州機場轉為小雨天氣，本次雷雨天氣過程結束。多普勒雷達很好的顯示了在雷雨到達前地面陣風鋒的變化和觸發(fā)過程，強中心的變化也反映了降水的強度的變化規(guī)律及雷暴合并發(fā)展的過程。

圖5 2019年8月6日鄭州機場多普勒雷達15：580.5°仰角基本反射率因子（a）和16：10最大反射率因子（b）Fig.5 Radar products of Zhengzhou Airport at 0.5°elevation angle(a) base reflectivity at 15:58 BT,(b) max reflectivity at 16:10 BT on 6 August 2019

水汽在對流天氣形成中起著非常重要的作用，一方面有利于強對流天氣的不穩(wěn)定能量增加，另一方面充足的水汽會形成強對流天氣下的強降水。從850 hPa水汽輸送（圖3）可以看出，6日低緯的西南氣流從我國的西南地區(qū)北上通過在四川到陜西省附近形成較大的水汽輻合區(qū)，并且呈加強的趨勢。另一方面臺風利奇馬和范斯高匯聚西太平洋上空的水汽，通過偏北和偏東氣流由黃海經(jīng)山東半島流入河南，使得洋面上的水汽向河南北中部輸送，兩股水汽通道在河南西部、北部匯合，形成較強的水汽輻合區(qū)。對比兩個時次可以發(fā)現(xiàn)，高濕區(qū)和水汽輸送通量輻合區(qū)有很好的對應關系。08時（圖3a）陜西和河南西部地區(qū)濕度都超過90%，且在西安附近出現(xiàn)了水汽通量散度中心，西南氣流的水汽供應較強。由于濕度條件較好，過程在西部三門峽、南陽附近產(chǎn)生了較強的降水。14時（圖3b），濕度略有減弱，高濕區(qū)的范圍也有所減小，西南的水汽輸送減緩，但是來自洋面的水汽輸送加強，高濕區(qū)也隨之向東發(fā)展，水汽通量散度中心也東移至三門峽附近，同時在鄭州附近對流運動加強，水汽通量散度明顯增加。

圖6 鄭州機場2019年8月6日08—12 UTC風廓線雷達水平風時間序列圖（紅框顯示強擾動切變區(qū)）Fig.6 Horizontal wind time series from 08:00-12:00 UTC on 6 August 2019 of wind profile radar of Zhengzhou Airport(Red box is the strongly disturbed shear region)

4 結論

通過前期的學習，學生已經(jīng)對知識可視化有了興趣與初步感知，又通過對知識可視化的分析獲得了視覺認知經(jīng)驗，最后，可以讓學生創(chuàng)作知識可視化的作品，真正掌握知識可視化的技能，并且要求和鼓勵學生把知識可視化進行網(wǎng)絡傳播，讓學生學會知識可視化形式網(wǎng)絡傳播的技能，比如，如何在網(wǎng)絡上發(fā)布圖片、視頻、動畫、圖形等技能。這樣，讓學生在創(chuàng)作中學習到網(wǎng)絡傳播的技能和知識可視化的技能，體會到知識可視化在網(wǎng)絡傳播中的優(yōu)勢，真正體現(xiàn)杜威的“在做中學”的教學思想。

1）本次過程500 hPa天氣形勢為兩槽一脊，河南省位于槽前的不穩(wěn)定區(qū)，主要天氣系統(tǒng)有緩慢東移加強的蒙古低渦、西太平洋熱帶氣旋。蒙古冷渦后部的干冷空氣東移南下，700 hPa有切變輻合，并伴有暖平流，但是暖空氣濕度較小，850 hPa配合有弱的低渦切變。由于水汽條件較差，鄭州機場主要以雷暴大風為主，而非強降水為主的一次低渦雷雨過程。

2）水汽輸送路徑主要是西南暖濕氣流直接沿西側、西南側流入河南省和臺風外圍水汽越山東半島沿東側流入河南省。水汽輻合中心位于河南省西側，提供了水汽條件。鄭州機場雷雨階段垂直方向上呈現(xiàn)出兩個輻合輻散中心，低層輻合明顯。

3）地面輻合線和出流邊界是本次過程的觸發(fā)條件。前期弱冷空氣入侵形成地面輻合線，使其近地面溫濕條件較好地區(qū)產(chǎn)生的局地熱對流向東移動。而后期雷暴單體發(fā)展前部產(chǎn)生出流邊界，與另一單體相互作用，合并發(fā)展，造成鄭州機場短時中雨和大風天氣。

4）風廓線雷達對研究雷雨的垂直結構效果較好。風廓線雷達可以反映高層氣流變化趨勢和低層垂直運動發(fā)展狀態(tài)，從而可以更準確地預計雷雨后續(xù)發(fā)展。

通過結合多種資料對不同天氣型產(chǎn)生的雷雨進行特征分析，總結其生成發(fā)展的變化規(guī)律，提高預報預警的提前量，有效的提供航空氣象保障服務，從而提高航班的準點率。