银川河东机场2018年7月23日暴雨成因分析

潘 佳，王清平

民航宁夏空管分局，宁夏银川 750009

暴雨是我国主要的灾害性天气之一，陶诗言[1-2]、朱乾根[3]等对西太平洋副热带高压短期活动影响西北暴雨和暴雨发生机理等研究成果，在河套地区暴雨预报中具有较好的指导作用；俞小鼎[4]分析地形迎风坡形成大暴雨表明，地形增强了迎风坡的上升运动，有利于低层水汽辐合。

银川河东国际机场位于银川市区老城古楼真方位147°，直线距离18.7 km处，灵武市临河乡境内。机场地处灵武市临河乡鄂尔多斯冲击区二级台地、东临毛乌素沙漠边缘。机场南、西、北三侧地形平坦；东、东南侧为海拔1 512 m的小山丘。机场西北方（磁向306°）53.4 km处为南北走向的贺兰山[5]。受贺兰山的阻挡作用，银川市区及机场夏季易出现雷暴天气。

2018年7月23日，银川地区出现大范围雷雨天气，本次雷暴天气造成银川地区局地出现中到大雨，河东机场因雷暴天气，航班运行受到影响[6]。利用常规观测、地面自动气象站、NCEP/FNL1°×1°再分析、C波段多普勒雷达及FY4A新一代静止气象卫星资料，从环流形势背景、物理量诊断及雷达遥感探测特征对本次发生于银川河东国际机场的雷雨天气进行了分析。以期提高对雷暴天气的预报预警服务效率，保障航空飞行安全[7]。

河东机场在预报强降水天气的发生、发展、强度和落区等方面仍存在不足之处，需要通过系统、全面地分析降水情况积累预报经验，从而建立预报思路和预报着眼点，寻找切实有效的预报指标，进一步提高对强对流天气的预报水平[8]。

1 资料来源和天气实况

1.1 资料来源

使用MICAPS4的常规资料、NCEP再分析资料（NCEP2.5°×2.5°）、欧洲中心关键物理量和对流不稳定指数，实况资料包括地面、高空、银川多普勒雷达、自动站逐时观测资料，以及河东机场风廓线雷达资料。

1.2 天气实况

7月23日13:00西南方向有少量CB云，从雷达图上很明显地看到西南处有两波对流云团，在自西南向东北方向发展移动的过程中，出现强对流天气（图1）。13:12出现降水，并且直接达到中雨量级；13:33出现雷暴伴大雨天气，能见度迅速下降至1.5 km，轻雾；13:47能见度继续下降至600 m出现大雾天气，后在14:00能见度升至1 200 m，转为轻雾；14:22雷雨强度减弱，转为雷暴伴小雨，能见度转好至8 km，14:29第一波雷雨结束；14:55自西南方向移来第二波积雨云，转为偏南风，出现雷暴伴中雨天气，能见度下降至2.6 km；15:21受雷暴主体影响，出现雷暴伴大雨天气，能见度迅速降至700 m，出现大雾；15:28对流开始减弱，转成小雨，积雨云减少；15:44雷暴结束；16:00降水过程结束。过程降水量34.1 mm，受两波对流云影响，雷暴共持续时间1 h 45 min，期间出现大雾天气，最低能见度为600 m（表1）。

表1 7月23日风、能见度、云、雷及趋势预报统计

图1 7月23日13:26时雷达图

2 环流形势分析

在23日500 hPa的高空图上，中高纬度地区大体环流形势为一槽一脊型，乌山受高脊控制，西伯利亚地区受宽广的低压槽区控制，贝湖和巴湖地区有冷槽活动，台风在山东半岛地区减弱成热低压，中纬度地区河西地区有高空槽东移，本次暴雨过程受高空槽过境影响（图2a）。贝加尔湖南侧为一深厚大槽，鄂霍次克海附近有一个低压中心，两者之间为高压脊控制，河套北部地区有冷空气堆积，不断有小波动东移南下。

在700 hPa上，河套地区西部有低涡并伴有弱槽活动，从渤海和黄海输送的水汽通道畅通（图2b）。在偏南气流控制下，700 hPa处全区增湿明显。水汽大值区在宁夏西北部，并且从700 hPa风场上可以看到，本场上游有一低涡，本次暴雨过程受该低涡影响。

850 hPa上，在沿贺兰山一带有一明显低涡，与700 hPa低涡相对应，从22日下午开始移进。23日午后随着低涡移出，本次降水逐渐结束（图2c）。

地面上，银川河东机场受到冷锋前的热低压控制，日出后地面迅速增温，整个上午的热能累积有利于午后强对流天气的发展（图2d）。

图2 7月23日00:00 500 hPa（a）、700 hPa（b）、850 hPa（c）及地面（d）的环流形势

3 物理量场分析

3.1 不稳定能量

分析7月23日08:00—23日14:00各项不稳定能量指标可知，从23日早上到午后，CAPE、K指数存在明显变小的过程，这是不稳定能量得到释放的标志。研究表明，在CAPE和K指数变化剧烈时一般是强对流天气发生的明显特征（表2）。

表2 CAPE与K指数

3.2 涡度、散度、垂直速度分析

由图3a可以看出，暴雨发生前，河东机场涡度处于逐渐增大的趋势。23日，300～500 hPa附近存在一正涡度中心，说明这个时段上升气流发展旺盛，与强降水发生时段一致。由散度—时间剖面图上可以看出，22日夜间至23日白天，河东机场处于低层辐合、高层辐散的控制下，这种配置增强了高低层的抽吸效应，有利于上升运动的产生与维持，有利于增强降水强度（图3b）。

图3 7月22—23日暴雨过程涡度（a）和散度（b）

3.3 水汽条件分析

水汽通量场和水汽通量散度场显示：从水汽通量图上可以看到，22—23日，从低层到500 hPa有明显的偏南水汽输送，水汽输送条件较好，较好的水汽输送条件有利于良好的水汽条件的维持（图4）。23日08:00在500 hPa附近有一个水汽通量散度的负值中心，表明处于水汽的汇聚区，有利于降水的维持。

图4 水汽通量场和水汽通量散度场

700 hPa上西南地区至河套地区的偏南气流不断增强，22日20:00形成一条南风的低空急流，大风区从四川盆地一直延伸至河套地区，急流中心（平凉站）最大风速达19 m/s，同时850 hPa上也配合出现了偏东风低空急流，此低空急流从西南地区一直延伸至河套地区，到达银川河东机场上空的急流风速达11 m/s，高速的偏南气流不仅将水汽源源不断输向甘肃南部和宁夏地区，为强对流天气的发生发展提供了充足的水汽条件，同时急流中心的强风速带造成的中尺度扰动在位势不稳定层结中引发了这次强对流天气。受此强对流影响宁夏大部分地区出现了雷雨和冰雹天气。

4 风廓线雷达

在本次暴雨过程的风廓线雷达垂直速度图上，深颜色蓝线为降水开始和结束时间，浅颜色蓝线为大雨开始和结束时间，下沉气流强度与降水的开始与结束时间对应得非常好（图5）。当下沉气流速度大于2 m/s时，降水开始；当下沉气流速度小于2 m/s时，降水结束。而且下沉气流大值区达到的高度越高，降水强度越大，当在5 km以上出现下沉气流大于4 m/s时，河东机场出现大雨天气。说明风廓线雷达图对降水的起止时间起到较好的指示作用。

图5 7月23日13:00~16:00风廓线图

5 地形影响

银川河东机场地处灵武市临河乡鄂尔多斯冲击区二级台地、东临毛乌素沙漠边缘。机场西面有纵贯宁夏平原的黄河常年不断流。机场南、西、北三侧地形平坦。机场西北方（磁向306°）53.4 km处为贺兰山主峰，海拔3 150 m,高出机场平面2 010 m。贺兰山脉呈南北走向，纵跨整个银川平原，是一道天然屏障，有效地阻挡腾格里大沙漠东移，也对银川河东机场区域天气气候产生一定的影响。暴雨期间，随着副热带高压的北抬，700 hPa偏南急流和850 hPa偏东急流的发展加强，两支急流携带水汽输送过程中，受到贺兰山的阻挡，在贺兰山东麓地区堆积，低层形成与贺兰山脉走向一致的水汽输送带和水汽辐合区。

6 结论

（1）本次暴雨过程为对流层高层南亚高压东侧北风急流出口区左侧形成强辐散，低层受低涡影响辐合，这样高低空系统耦合，在暴雨区上空形成强大的上升运动，在台风和副热带高压的作用下， 偏南风低空急流源源不断地向西北地区东部输送水汽，造成大气层结不稳定。

（2）分析周边的涡度、散度及水汽输送状况等情况，对强降水的预报具有指示意义。

（3）风廓线雷达图对降水的起止时间起到较好的指示作用。

（4）贺兰山地形的阻挡作用有利于本次暴雨的发生。