浅谈哈尔滨机场雷暴天气的观测

2011-12-25袁少华王加平

黑龙江气象 2011年3期

关键词：低云积雨云气象要素

袁少华，王加平

（黑龙江空管分局气象台,黑龙江哈尔滨 150079）

浅谈哈尔滨机场雷暴天气的观测

袁少华，王加平

（黑龙江空管分局气象台,黑龙江哈尔滨 150079）

本文结合哈尔滨机场的地理位置及其雷暴天气特征，根据多年积累的观测经验，分析了雷暴过境前后各种气象要素的演变，对雷暴天气进行初步识别，并着重探讨了观测雷暴天气时的几个难点问题，为今后更好地做好雷暴天气的观测工作提供一些借鉴和帮助。

观测；雷暴；风速；云

1 引言

雷暴是积雨云云中、云间、云地之间产生的放电现象，是从积云或积雨云集合体中发展起来的。雷暴及其所伴随的冰雹、低云、低能见度和低空风切变等，是威胁飞行安全、影响正常飞行的主要灾害性天气。它不但使飞机机身可能遭受电击的危险，而且还在航路和机场上空形成恶劣的气象条件，是造成航班返航、备降、延误的主要原因之一。

据统计全球每小时发生雷暴1 820次，平均每天约发生4.4万次，全球每年发生雷暴约1 600万次。航空器在暖季，尤其是夏季飞行常会遭遇雷暴天气，若航空器误入雷暴区内其后果不堪设想。因此，了解雷暴及其伴随的各种天气现象的演变规律，做好雷暴天气条件下的气象观测工作，对保障飞行安全具有重要意义。

2 哈尔滨机场的地理位置及雷暴天气特征

哈尔滨太平国际机场（以下简称机场）位于黑龙江省哈尔滨市西南，地理坐标为45°37′20″N、126°14′55″E；机场处于我国东北平原东北部、松花江流域中段南侧。对哈尔滨太平国际机场2000～2005年4～11月出现的影响飞行的重要天气现象的日数进行统计发现，6 a来，共有雷暴日数为161.4 d，平均每年26.9 d；4～11月份诸多影响飞行的重要天气现象中雷暴天气是最主要的（见表1）。并查找了机场初、终期雷暴的发生时间及年份，最早的初期为2002年4月21日、终期为2000年9月23日；最晚的初期为2003年5月25日、终期为2004年11月9日。本场产生的强对流云有明显的日变化，其主要发生在午后，早晨至上午出现频率较小，夏季强对流云出现较频繁，但主要时间出现在12：00～22：00，以14：00～18：00出现的频率最多，其中7月份的16：00出现的机率达到了33.3%，其次是19：00～ 22：00，再次为12：00～13：00，11：00以前出现的频率较小。但近几年来早08：00之前产生强对流云的情况也时有发生，如2004年8月31日早06：30就出现了强对流云，06：56产生了雷暴，这就要求早晨04：00接班的人员要特别注意，要密切观测云的演变。

表1 2000～2005年累年各月逐时出现强对流云的频率

续上表

详细了解哈尔滨地理位置和雷暴天气特征对观测员从宏观上把握雷暴天气，做好雷暴天气观测具有重要意义。

3 雷暴过境前后各种气象要素的演变分析及雷暴的初步识别

3.1 气温的演变

40%的雷暴气温变化在3℃以上，雷暴过境前，气温高，湿度大，天气闷热。雷暴来临，下降的冷空气吹过，气温骤然降低，有时甚至降低10℃以上。雷暴过境或消失以后，气温逐渐恢复正常。

3.2 风的演变

90%的雷暴伴有大风，雷暴过境前，一般地面风很弱，风向指向雷暴云。当雷暴来临时，风速突然增大，阵风风速可达到10～30 m/s，风向急转为相反方向，自雷暴云向外吹，就是雷暴大风。它虽然维持不长（几分钟至十几分钟），但严重威胁着航空器起飞、着陆和地面设施的安全。

3.3 降水的演变

有50%的雷暴伴有降水，雷暴大风到达后几分钟，就会产生倾盆大雨，然后慢慢减小。雷暴过后，降水随之结束。降水量大小和降水时间的长短，取决于雷暴的强度、移速以及测站与雷暴的相对位置。雷暴降水以阵雨最多，有时会有冰雹，偶有降雪。

3.4 气压的演变

70%的雷暴气压变化在3 hPa以上，雷暴在发展阶段，地面气压一直下降。到了成熟阶段，产生下降的冷空气堆，称雷暴高压。在雷暴高压的后部有一个伴生的雷暴低压。它们伴随雷暴云一起移动，所到之地，地面气压突然上升，有时1 min可上升3 hPa，然后下降。雷暴过后，气压即恢复正常。以上是强雷暴引起的地面气象要素变化的典型情况。一般来说，普通雷暴强度相对较弱，由它引起的气象要素的变化要小些。

3.5 建立在本站多个气象要素演变规律上的雷暴的识别

依据本场平时地面观测工作积累的经验，通过分析气压、气温和湿度等单个气象要素在闻雷前后的变化以及各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（见表2），以便更好地对雷暴天气进行识别。

表2 雷电出现前后多种气象要素的变化规律

当出现雷暴天气时，通常满天都会布满云，各种低云遮挡观测员观测积雨云，这时就要通过以上的各种气象要素（风、气温、气压等）来判断是否在本场上空或周围存在积雨云或强的对流云。

4 观测雷暴天气时的难点

4.1 云状的观测

云状的观测，是雷暴天气观测工作中的难点之一。如何确定云状，除了水平宽度和垂直高度比较之外，观测员主要是通过云的外貌特征来确定积雨云。

通常来说，观测云状可以分为两种情况：（1）积雨云距离本场有一定距离，并非在本场上空。此时观测云状相对比较简单，因为观测员可以完整看到云的侧面（在没有其它云遮蔽视线的情况下），对对流云的高度也比较容易判定。（2）积雨云正好在本场上空，也就是观测中所说的“天顶”位置。此时观测对流云的难度会增大。主要体现在以下几个方面：①只能看到云底，无法观测到云的侧面；②通常受大风、吹尘（或吹雪）、降水等天气现象影响，很难区分云状；③通常伴有其它低云出现，由于遮蔽作用，更增加了观测的难度。

针对这种情况，首先，观测员应该本着最重要的一条原则——连续观测原则。只有坚持连续观测，才能监视云的演变情况。这样，观测员才能对即将发生的天气具有预见性。

其次，应该充分了解积雨云底的外貌特征。比如滚轴状、悬球状的特征，准确判断云状。同时，要特别注意区分积雨云和层积云等其它云的特征，做到准确判别。

要结合其它资料，综合分析。比如云高仪、卫星云图、雷达回波以及其它临近机场的天气实况等等，做出综合判断。

最后，要注重气象基础理论的学习，了解必要的天气学原理，结合实际观测工作，掌握雷暴的生消演变规律，增强预见性。

4.2 云量的观测

云量的观测通常比较简单，主要难点在于天空出现复杂云况时要注意区分和辨别，此处不赘述。

4.3 云高的观测

关于云高的观测，更多的是观测员经验积累的结果。在实际工作中，可以参考云高仪的数据，同时也可以根据温湿数据，利用对流云云高的近似公式来判定云高。

需要注意的是，观测云高的误差主要是由于视觉上的错觉造成的。比如，一个面积不大的单体积雨云，往往会被观测员判定云高很高；反之，连片的积雨云容易被观测员认为云高很低，这是由于人的错觉造成的。在实际工作中，观测员必须尽量排除这种错觉的影响，多看多练，逐渐使判定云高趋于准确。

4.4 夜间观测

夜间观测历来是观测工作中的难点和重点。缺乏经验的观测员往往对夜间观测没有信心，形成恶性循环。

在夜间观测雷暴，最直接的困难在于缺乏足够的光线，观测员根本不可能看清积雨云的全貌；如果同时还伴有其它低云和天气现象比如大风、降水等，观测就更加困难。

在此情况下，观测员除了必须坚持连续观测之外，还应该掌握必要的观测技巧。

（1）必须要在暗处观测，让眼睛充分适应黑暗环境后再进行观测。

（2）观测云状时，应充分考虑相关的参考资料，比如卫星云图、雷达回波等等。

（3）在有其它低云同时存在的情况下，要首先密切观测低云。借助地面灯光或可能存在的闪电准确判断出低云的云量，之后再用排除法判定积雨云的云量以及其它的中、高云。

（4）观测必须掌握好一定的提前量。也就是说，当积雨云不在天顶位置时，借助闪电尽可能仔细观察积雨云的云体结构以及高度、面积等要素。否则当积雨云移动至天顶位置时，由于有其它云和天气现象，将很难进行准确的观测。

（5）观测员应该尽量掌握一些必要的天文学的知识，能够识别星座和著名的星体，并且知道在什么季节应该可以看到什么星座和星体。这样在夜间观测时如果发现应该出现的星座和星体没有出现，就肯定是被云体遮蔽。这样，对云量的判定很有帮助。

（6）尽可能利用有利的信息。不利的天气并非一成不变，其中包含的有利于观测的信息要尽量应用。比如天空出现发展完好的积雨云，固然对飞行有不利影响，但观测员不应该把工作仅仅停留在这种不利上面，应该充分利用信息，增加预见性。比如观测员可以通过云蛅的伸展方向，结合地面风向风速，判断出积雨云的移动方向和移动速度，为即将到来的复杂天气做好准备；可以通过对对流层顶高度的判断，对大气状况进行初步的判定。而这些资料，在不出现积雨云的情况下是无法得到的。