沈阳桃仙国际机场一次冰雹天气的环境条件分析

李木杉 张靖

摘要：对2017年5月11日傍晚发生在沈阳的一次冰雹天气的环境场条件进行了分析，发现：（1）高空冷涡底部偏西北气流携小股冷空气向东扩散进入辽宁省是此次过程的环流背景；底层西南气流和中高层的偏西气流提供了对流发展的垂直风切变条件；底层辐合高层辐散为对流提供了必要的动力条件。（2）底层狭长温度脊上空有弱的冷槽，形成上冷下暖结构；底层浅薄湿层上空为深厚干层，是典型的雷暴大风和冰雹天气湿度层结特征；湿区后部干线是此次强对流天气的触发条件之一。（3）不稳定能量较强且集中在-10℃层以上非常有利于冰雹的产生。

关键词：沈阳桃仙国际机场；冰雹；环流背景；层结条件；不稳定能量

冰雹是从强烈发展的积雨云中降落到地面的固体降水物，直径一般5-50mm，大的可达300mm以上。此外，冰雹作为对流强烈发展的产物，经常与雷电、大风等其他类型强对流天气相伴。在航空运输方面，冰雹等强对流天气对民航客机的飞行安全构成巨大威胁，因此加强对机场冰雹天气的预报能力是必要的。一般来说，产生强对流天气需具备基本的不稳定能量、水汽条件、触发机制。此外冰雹天气还有其形成所需的独特环境条件，一般可归纳为三个预报指标：1）-10°C到-20°C之间的CAPE值；2）0-6公里垂直风切变；3）0°C层的高度。本文从沈阳桃仙国际机场发生的一次冰雹天气个例分析入手，浅析此次冰雹天气的环流背景，为今后的冰雹天气的潜势预报提供参考。

1.冰雹实况概述

2017年5月11日沈阳桃仙国际机场出现了一场冰雹天气，同时伴随着雷电、大风、较强阵雨等多种强对流天气，对桃仙机场的正常运行造成了一定影响。根据机场观测记录，雷暴时段为16：51至19：49；阵雨时段为16：57至19：38以及21：10-22：15（阵雨时段中18：15-18：26为中阵雨，其余时段为小阵雨）；小冰雹时段为18：15-18：24；大風时段为18：17-18：26，最大风速在18：17出现，为西北风17m/s（接近8级）。

2.环流背景场分析

此次冰雹天气发生在沈阳的傍晚前后，因此着重分析强对流发生之前（11日08时）的环流配置对强对流天气产生的作用。

2.1动力环境场

2017年5月11日08时在贝加尔湖东侧有高空冷涡存在，且呈稳定少动态势，辽宁省位于冷涡的东南象限。冷涡发展过程中不断有小股冷空气随底部偏西北气流向东扩散，因此在冷涡前部辽宁东部有浅槽，且存在一定的前倾结构，有利于辽宁省中部地区热力不稳定条件发展。风场上，在辽宁省中部底层为西南气流，而对流层中层和高层都为偏西气流，垂直风切变较大；同时底层925hPa在沈阳北部存在较强西南风速的辐合；对应的高层则位于200hPa高空急流出口区左侧，高空地转偏差造成高空辐散；底层辐合高层辐散的动力结构配置有利于垂直速度的发展加强，也预示着对流活动可以得到充分的发展加强。

2.2温度层结条件

在上述动力环境场背景下，在温度层结上表现为与冷涡对应的冷空气主体位于蒙古东部至河套一线，辽宁省底层700hPa和850hPa有东北西南向温度脊，特别是850hPa温度脊东西向尺度很小，呈狭长状，而中层500hPa为弱的冷槽，上冷下暖结构明显。而且底层正变温对应高层负变温预示着不稳定热力层结条件仍在发展。

2.3湿度层结条件

湿度场上，11日08时沈阳上空925hPa有明显湿层，但湿层较浅薄，700hPa以上即为干层，是较为典型的雷暴大风和冰雹的湿度层结条件。同时底层湿区后部对应明显干区，形成东北西南向干线，干线是此次强对流天气的触发条件之一。

2.4关键环境条件和不稳定能量条件

首先在探空图上发现，零度层高度约为3km，-20度层高度5.6km这两个条件也可以判断午后对流的发展的条件亦符合冰雹发生的关键环境条件。利用沈阳站11日14时温度和露点对08时的探空曲线进行订正，发现08时到14时不稳定能量明显增加，CAPE午后增加到780焦耳/kg；且不稳定能量集中在0℃层以上，-10℃到-30℃层CAPE值在500焦耳/kg左右，说明对流条件在-10℃以上仍有较强发展的潜力，有利于冰雹的发生。沈阳925hPa-700hPa假相当位温随高度降低，也是存在对流不稳定条件判据，午后受热力动力的共同作用容易触发较强对流。

3.小结

对2017年5月11日傍晚发生在沈阳的一次冰雹天气的环境场条件进行了分析，发现：

（1）贝加尔湖东部高空冷涡底部偏西北气流携带小股冷空气向东扩散，在辽宁东部形成具有前倾结构的浅槽是此次过程的环流背景。风场上，底层西南气流和中高层的偏西气流提供了对流发展的垂直风切变条件；底层风速辐合高层地转偏差辐散利于垂直运动的强烈发展，为对流提供了必要的动力条件。

（2）底层狭长温度脊上空有弱的冷槽，形成上冷下暖结构；底层较浅薄，700hPa以上为干层，是较为典型的雷暴大风和冰雹的湿度层结条件。底层湿区后部干线是此次强对流天气的触发条件之一。

（3）零度层高度位于3km左右，不稳定能量在-10℃到-30℃层CAPE值达到500焦耳/kg左右，说明对流条件在-10℃层以上仍有较强发展的潜力，有利于冰雹的发生。

参考文献：

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