2016年11月10日大连机场飑线天气过程浅析

陈 晨

（中国民用航空大连空中交通管理站，大连 辽宁 116033）

1 引言

飑线是具有强烈对流的中尺度对流系统，其水平尺度约150～300km，生命期一般4～10h。飑线是线状的中尺度对流系统，它是强天气中破坏性最强和最大的，沿飑线经常可见到大风、强雷暴、强降水和冰雹等天气现象，有时还伴有下击暴流或龙卷，带来灾害性的破坏，造成人员伤亡和巨大的经济损失，同时也对航空飞行安全造成极大威胁，严重影响飞行正常和机场安全运营。因此在强天气分析预报中是气象人员详细分析和重点预报的对象[1]。

飑线是在有利的大尺度环境条件下形成的，这些条件主要包括：大气层结呈条件性不稳定；低层水汽丰富；高、低层存在强风带或急流，风向通常向上顺转；中空有干、冷空气入侵大气中具有某些动力机制以释放不稳定能等[2]。总结表明，飑线最可能在发展中的地面低压东南方湿舌附近发生；高、低空急流相交区是最有可能发生飑线的落取[3]。

本文利用常规观测和自动站观测资料、NCEP再分析资料、MICAPS资料、大连机场毫米波雷达探测资料和大连市气象局多普勒雷达探测等资料，从天气学条件、物理量场诊断和遥感图像判识等方面全方位分析这次飑线的活动规律和物理成因，力求加强对该类天气过程的认识，提高其预报准确率。

2 实况

2.1 天气实况

2016年11月10日大连机场经历了一次较为少见的飑线天气过程，10日下午出现小雨天气，北京时间（下同）17：15左右转为小阵雨，17:28出现弱雷雨，17:35转为弱雷雨伴有雷暴大风，瞬时最大风速18.3m/s，17:59出现冰雹天气，18:05冰雹结束，18:45雷暴解除。此次过程中出现了小阵雨、雷暴、冰雹和大风天。由于本次过程时间较短，因此对大连机场运行未造成较大影响，共计致使航班返航4架次。

2.2 气象要素变化

镶嵌在飑线中的强雷暴常常引起局部地面风向突变、风速剧增、气压涌升和温度骤降，有时还伴有冰雹、龙卷风等灾害天气。2016年11月10日大连机场经历的飑线过境前后也经历了明显的气象要素突变，包括温度骤降和风速剧烈变化，并伴有冰雹天气。

图1 2016 年 11 月 10 日 17∶35～18∶10大连机场28号跑道温度变化

利用大连机场自动观测系统28号跑道的气温观测数据做10日17:37～18:09的温度变化折线图 （图1）可以得出，大连机场飑线过境之前，气温值均在9.2℃左右，当17:47左右机场雷雨加强飑线过境开始时，气温出现了明显变化，28号跑道气温下降至8.4℃。且在飑线过境后气温开始上升，恢复至9℃左右。

图2 2016 年 11 月 10 日 17∶35～18∶10大连机场28号跑道风速变化

利用大连机场自动观测系统28号跑道的风速观测数据做10日17:37～18:09的2min风速变化折线图（图2）可以得出，大连机场飑线过境之前，28号跑道风速基本维持在6m/s左右，强飑线过境开始时，风速徒增，28号跑道极大值为18.3m/s，飑线过境后风速下降趋于平稳。

通过以上对大连机场飑线过境前后风速和温度的分析结果可以看出，大连机场在10日晚17:49～18:03左右过境期间，气温下降，风速徒增，雷暴强烈这些都与飑线特征相吻合。

图3 2016年11月10日北京时08时高空500hPa、700hPa、850hPa环流形势

图4 2016年11月10日北京时11、14、17地面气压场形势

3 有利的环流形势

3.1 高空形势分析

飑线的形成与大尺度环流形势和天气尺度影响系统密切相关。如图3所示，2016年11月10日08时欧亚地区500hPa高空表现为一槽一脊的环流形势，高压脊位于我国河套地区至西伯利亚地区，高空低槽位于我国内蒙古北部至我国黄海一带，并且呈阶梯状分布，温度槽落后于高度槽，有利于高空槽的发展。大连处于超前的西南暖湿气流中，其后有较强的西北气流，冷空气不断南下影响我国东北地区；700hPa本场形势与500hPa类似，低压槽位置与500hPa槽线位置基本重合，本场处于槽前暖湿气流控制；850hPa在我国东北地区出现闭合环流，低压槽位置领先于高空槽线位置，槽线可延伸至我国长江下游地区。低槽的迅速南压，引导冷空气南下。冷空气前沿已经到达我国长江下游地区。本场处于槽前西南暖湿气流和暖脊的共同控制，为近地面层增温提供了有力条件。

由以上天气系统分析可见，大范围的上升气流为飑线发生发展提供了背景，槽前的西南暖湿气流使近地面层空气强烈增温为飑线的生成提供了不稳定层结，冷空气南下、高空辐散和低空辐合为这次飑线过程提供了动力机制，利于触发强烈上升运动。

3.2 地面形势分析

由2016年11月10日11～17时分析可见，气压场为鞍型场，本场位于两高之间低压带控制，盛行西南风。高压中心位于内蒙古与辽宁交界地带，高压所携带的冷空气已经开始南下入侵本场。地面锋面附近有较强的冷空气扰动，激发了本场周围的对流扰动的发生发展。飑线位置位于锋面前沿的地面低压暖区中，为锋前飑线。随着高空槽发展和冷空气入侵，大连机场在随后两小时内收到飑线系统影响，从而产生了雷雨冰雹大风等强对流天气。

4 水平物理量场分析

图5 2016年11月10日水平物理量分析图

利用NCEP的逐6h分析资料计算物理量场，对飑线过程发生前的时间和区域进行诊断分析，发现飑线生成和发展的重要条件。

从图5中的（a）图700hPa的温度平流分析图上可以发现，700hPa上的槽后偏北风强盛，给大连西北的渤海海域及其西北地区带来充分的冷平流扰动，中层有干冷空气入侵为飑线产生和发展，释放大气中的不稳定能量提供重要条件。

图5（b）是850hPa水汽输送图，可以看出整个渤海海域及大连内陆地区高空槽前和槽后区域水汽条件都很充沛，良好的水汽条件为渤海和辽东半岛地区产生较强降水和雷暴等强对流天气提供了有利条件。

5 雷达回波特征分析

飑线是成线状排列的对流单体族，其长宽比大于5:1。在典型的组完好的飑线中，上升气流先以很陡的角度上升，然后向后斜升直至云顶，下沉气流形成于上升气流后的降水回波中，强烈的飑线的反射率因子垂直结构表现为低层对应于前侧入流的弱回波区和中高空的悬垂回波结构[4]。

图6 2016年11月10日飑线过程多普勒雷达图反射率图

根据大连气象局多普勒雷达资料显示，11月10日发生于大连地区的飑线移动方向主要为自西向东，移动速度约为50km/h，飑线产生的主要地区为大连地区及其北部地区。分别选取10日17:39、17:57、18:03和18:10的雷达反射率图对本次飑线过程进行诊断分析。由雷达反射率图分析可知，17:33（图略）在大连地区及北部有飑线形成且处于发展初期，还未形成明显的“弓”型回波。本场处于飑线系统的西侧，但在本场周围有强度50dbz以上强对流单体已经形成并已经影响本场，导致本场出现雷雨，大风天气。从图6（a）和（b）的多普勒雷达图中可以看出，在 17：39 和17:57飑线系统继续发展，“弓”型回波已经基本形成，呈南北走向分布，长约200km，宽约20～30km，移动速度约为30km/h，移动方向为东南方向。本场依旧位于飑线系统西侧。受飑线系统影响，从图6（c）和（d）的多普勒雷达图中可以看出，在18:03～18:09飑线继续发展东移，对流单体主体已经位于黄海海域，对本场的影响基本结束。

由多普勒雷达资料可以看出本场在飑线发生发展的过程中基本位于飑线西侧，受飑线发展时的超级单体影响，这也是为什么本场气压变化不大，天气现象剧烈的主要原因。

图7 毫米波雷达反射率因子图

由毫米波雷达反射率因子图（图7）分析可见，在17:32时本场东侧由对流单体开始发展且强度较大，至17:39时对流单体继续发展东移，对流顶高度在3km左右，17:49时对流单体发展至成熟时期，对流顶高度达5km左右，回波强度都在30dbz以上。18:09对流单体东移至本场东侧6～9km左右，本场强对流天气基本结束。与多普勒雷达资料时间基本吻合。

图8 垂直速度图

由垂直速度图（图8）可以看出本场在飑线系统发生前有长时间的上升运动，由于暖平流可以产生上升运动，所以可以判断本场近地层存在明显的暖平流，提供了强对流发生发展前的能量积累，而且在17:36左右本场有强烈的上升运动，这种上升运动也为飑线的发生发展提供了不稳定的层结条件。有利于飑线系统的发生。18:03左右飑线已经离开本场，近地面层暖平流消失转入下沉气流即冷平流的控制，天气基本稳定。

6 结论

飑线过程有大尺度环流形势相配合,此次飑线天气过程发生在欧亚中高纬度一槽一脊的环流形势，高空槽线、中低空切变线和地面冷锋是天气尺度的主要影响系统。天气爆发前期有明显的能量积累,且低层充沛的水汽输送,为中小尺度对流云的发生、发展提供了大的环流背景。飑线过程开始前边界层的强烈的上升气流是对强对流天气的触发机制。

飑线为线性结构,以强降水、降雹是由飑线中的小尺度超级单体发展产生，并且在飑线移动过程中没有小尺度单体弥合并入,不属于后续线形飑线。本次飑线天气过程为锋前飑线,由一个飑线过程构成,这是这次天气过程维持时间短的原因。

对回波反射率因子分析表明，本次回波为南北向带状回波增强为“弓”型回波，地面大风产生在“弓”型回波凸起部位。