对厦门机场一次罕见冬季大暴雨特征分析

沈华平 梁秋枫 王健治 刘瑞雯

（民航厦门空中交通管理站，福建 厦门 361006）

根据中国气象局的信息显示，2015年10月，厄尔力诺海温距平指数 （升温幅度） 累计达到18.4 ℃，已达到极强厄尔力诺事件标准。在冬季，我国南部降雨增多是厄尔力诺的典型表现。暴雨天气能形成严重自然灾害，给国民经济建设带来重大损失，对航空飞行来说，国内航空公司规定：在机场出现大雨的时候飞机不能起降。因此暴雨天气，特别是短时大雨观测和预报引起空管气象部门的高度关注。本文通过环流形势、物理量场和多普勒雷达图像等方面进行分析，对提高对冬季暴雨的认识，进而对今后厄尔力诺年出现气候异常提供一些借鉴。

1 大尺度环流背景分析

2015年12月9日8：00 850 hPa上，入海高压位于日本南部，华东地区均处于高压后部偏南气流控制，有槽线从河南经湖北伸到广东中北部，从菲律宾北部到闽南粤东交界有东南风急流。700 hPa处有一只北部湾到广东东部沿海的风速大于等于12 m/s的西南急流，南海中北部到福建南部有一只偏南风急流，本场正好处于两只急流的交汇处，存在强烈的风场辐合。500 hPa西太平洋副热带高压 （以下简称副高）稳定在南海中北部，高原东部有槽线发展东移，华南处于在副高北侧，为强盛的西南气流控制。地面在南海中北部有低值系统维持，南海中北部到台湾北部为低压倒槽控制。

从大尺度环境场分析，此次暴雨形成的有利条件：高空槽和低层的低压倒槽配合，存在天气尺度的上升运动；存在低空急流，有利于长时间低层暖湿平流的输送，本场位于急流的前方，有明显的水汽辐合和质量辐合。

2 物理量场分析

暴雨发生在低空辐合、高空辐散，低空为正涡度区、高空为负涡度区中，在深厚层次里，有较强的上升运动[1]（见图1）。通过水汽通量散度、涡度、相对湿度和假相当位温这四种物理量来分析暴雨发生时高低空垂直结构和动力特征。

图1 水汽通量散度、涡度、相对湿度、假相当位温时间剖面图

水汽通量散度剖面图中，9日8：00 500 hPa以下水汽通量散度均为负值，存在水汽辐合，20：00受冷空气影响，850 hPa以下水汽通量散度转为正值，水汽辐合最大值位于700 hPa，达到-33 g/（ hPa·cm2·s），因而低层水汽辐合是暴雨的主要水汽来源。

涡度剖面图中，9日8：00 200 hPa以下为负涡度，到了傍晚低层出现正涡度，250 hPa为负涡度中心，正涡度20：00零线抬高到925 hPa，并维持到10日凌晨，存在深厚的上升运动，到10日8：00 低空转为负涡度区，高空为正涡度区中心，转为一直的下沉气流，天气趋于结束。

相对湿度剖面图中，9日8：00 500 hPa以下相对湿度较大，20：00 850 hPa以下相对湿度减小，但500～850 hPa之间的相对湿度仍较大，有利于水汽凝结。

假相当位温剖面图中，假相当位温随高度增加，且低层到高层差值较小，中高层无明显降温，对流不稳定能量较小。

3 雷达回波特征分析

3.1 速度场回波分析

在1.5°仰角速度图中 （如图2所示），9日9：11，低层到高层呈现强烈的顺时针旋转，为暖平流很强，低层500 m高度上，负速度中心数值远远大于正速度中心数值，存在很强的风速辐合。速度图上显示，在测站正南方高度在3 km以上出现风速为24 m/s的偏南大风核，且负速度中心数值远远大于正速度中心数值，整层上升运动旺盛，同时在测站偏南50 km处速度出现近180°的折角，且呈顺时针旋转，表明此处风向切变很大，从折角开始有一条西北-东南方向长约150 km的零速度线，此处为中尺度切变线，并一直维持，正好位于本场上游，为辐合上升区。10：02开始低层负速度区完全被正速度区包围，呈现逆风区结构，并一直维持到22：00，较大范围的逆风区是出现暴雨天气的一个重要判据[2]。同时中层负速度区出现速度模糊，南风加大，且大风区高度下降到2.4 km，负速度中心数值远远大于正速度中心数值，该层上升气流较强。

16：02，中层正负速度中心向右发生偏转，由偏南风转为西南风，负速度区出现速度模糊，正速度区风速加大，低层逆风区有所破坏，17：00重新建立，雷达中心100 km范围等距离内，负速度区面积大于正速度区面积，且负速度中心数值仍大于正速度中心数值，存在风速辐合。20：02开始低层东北风加大，1 km高度以下正速度中心数值大于正速度中心数值，出现风速辐散，表明未来降水将趋于减弱。

图2 9日9：11、10：02、16：02、20：02 1．5°仰角速度图

3.2 强度场回波分析

通过组合反射率发现：9日全天在测站中心100 km范围内，有较大面积的絮状回波，在测站的上游西南方向不断有回波发展移到本场上空，形成列车效应。反射率因子梯度不大，整体强度不强，回波组织性较差，维持35 DBZ左右，降水较为均匀。在均匀回波区内，出现了一些较强回波中心，达到48 DBZ，当这些回波经过本场上空时，降水量明显加大，通过自动观测对比显示，主要出现了2个较强的降水时段，分别为13：00～14：00和16：00～17：00，1 h降水量达到8 mm以上，为大雨标准。厦门机场气象台分别于11：28发布机场暴雨警报和15：31启动暴雨四级预警，为航空气象用户提供了可靠的决策依据。

从本场实况资料显示，从9日7：00～17：00，厦门机场一直维持中到大雨天气，降水量累计达到80 mm，为主要降水时段，18：00～24：00为小到中雨天气，可能受到低层冷空气影响，整体上升运动减弱。

3.3 风廓线资料分析

从垂直风廓线图（ VWP） 发现，9日上午500 m以下高度均为偏东风，500～3 000 m高度为南风，3 000 m以上高度为一致的西南风，风随高度顺转，达到90°以上，存在强烈暖平流，并且低空维持垂直风切变，从0.3～1.8 km由4～14 m/s，即在低层1.5 km高度内的水平风垂直切变约为10 m/s。13：00开始3 000 m高度西南风由之前的16 m/s增加到20 m/s，2 400 m高度西南风由之前的10 m/s增加到14 m/s，急流高度下降，本场降水增强，强降水天气的发生与低空急流的迅速加强和向下扩展相对应[3]。

从16：30开始，低层东北风由4 m/s增加到10 m/s，此时冷空气刚从低层入侵，起“冷楔”作用，反而使得低层暖湿空气的对流不稳定发展，有利于降水加强。随着冷空气不断补充，高度逐渐抬高1 500 m，低层暖湿气流减弱，3 000 m高度西南气流旺盛，仍存在一定的上升气流，但降水较白天明显减弱。

4 结语

（1） 这次大暴雨过程在有利的天气背景条件下产生的，高空槽、低压倒槽和低空急流是影响天气系统的主要因素。

（2） 暴雨主要发生在较深厚的暖湿气团中，存在明显的低层水汽辐合，假相当位温随高度减小不明显，表现为对流不稳定条件要求不高。

（3） 分析雷达速度场时发现，暴雨发生时观测到有利于暴雨发展的中尺度切变线，中低空均出现急流，速度场上对应有大范围逆风区。

（4） 分析雷达强度场时发现，此次暴雨过程表现为大范围块状降水回波，强度弱、回波组织性较差，受逆风区的作用，出现了回波增强现象，伴有降水增大。

（5） 通过风廓线资料分析得知，暴雨出现低层垂直风切变，主要表现在风向的变化上，低层风随高度顺转达到90°以上，降水加强与低空急流高度下降期间密切相关。