浅析济南机场一次强对流过程
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摘要：利用MICAPS、雷达回波、欧洲中心（EC）数值模式预报、T639等常规气象资料，分析2018年6月13日济南机场强对流天气的成因。发现主要是受高空槽与中低层低涡相配合，引导北方中高层干冷空气南下与南方浅层暖湿空气在山东地区汇合，同时高空槽有明显的前倾结构，由此共同造成此次强对流天气，并且伴随冰雹、短时强降水、大风等极端天气。此次强对流天气强度大、范围广、持续时间长，给济南机场的航班正常运行带来了极大的影响。
关键词：强对流；高空槽；低涡
1 天气实况介绍
2018年6月13日，济南机场经历了一次强对流天气过程，该强对流天气过程从中午的12：50开始，一直持续至下午17：00前后结束，历时4个多小时，期间机场或机场周边出现了短时强降水、大风、冰雹和风切变等天气。天气过程期间，民航山东空管分局气象台预报室共发布机场警报4份，重要天气预警2份，灾害性天气预警1份，终端区天气预警2份，组织天气会商5次。
2 天气形势分析
从2018年6月13日08时500hPa高度场与850风场综合图（图1）可以看出，此次天气过程，其主要影响系统为500hPa华北高空槽和中低层的低涡气旋系统，低空气旋前部的前倾槽结构所具有的强烈对流不稳定以及对应的低空急流水汽输送为此次强对流天气的发生、发展和维持提供了充沛的能量和水汽条件。同时中高层干冷空气的入侵，浅层还是维持暖湿的状态，济南地区形成“上干冷、下暖湿”的层结结构，这种不稳定的层结状态堆积了极高的不稳定能量，非常容易爆发强对流天气，而且干冷空气的持续入侵有利于维持强对流天气。
在T-logP图上（图2），正不稳定能量面积远远大于负不稳定能量面积，而且0℃层高度在600hPa（4公里）上下，有利于降雹，-20℃层高度在400hPa附近或以下，有利于降雹[1]。一般情况下20℃层与0℃层之间的厚度较小（小于160hPa）也有利于降雹。12km以下，由低层到高层风向一直按顺时针方向变化，10km以下温度直减率为-6℃/100m～1℃/100m有利于降雹。由此可见，此次济南机场的天气形势不仅容易爆发强对流天气，而且有利于降雹。
总体来看，此次天气过程可分为3个阶段。
（1）系统主体位于华北，缓慢南压
13日早晨高空槽和低渦主体位于华北，其外围云系及对流开始影响鲁西北的北部地区。之后随着系统的缓慢南压，其外围云系及对流逐渐逼近济南终端区，上午11时之后，对流云团开始进入济南机场终端区。
（2）覆盖机场阶段
13日13时随着系统的进一步南压，其外围的对流云团开始影响济南机场，此时济南机场闻雷，但对流降水的强度并不大，对流回波的主体仍位于机场北侧。15时之后，系统加速南压，机场的对流降水强度迅速增大，闪电频繁。16时对流回波继续增强，本场短时出现大阵雨和冰雹天气。
（3）减弱东移阶段
13日16：30高空槽和低涡进一步的东移南压，济南逐渐转为槽后和涡后的偏北气流，对流降水回波随之快速东移南压，机场及终端区转为多云天气，此次雷雨天气过程结束。
强对流天气中，雷暴对飞行的影响固然很大，但冰雹更具威胁。目前国内外多参量雷达（偏振、多普勒）陆续用于对冰雹云的探测，使雷达对冰雹云的工作进入了一个新的阶段[2-4]。济南机场利用济南市气象局位于齐河的多普勒天气雷达探测强对流天气的实时变化。
从13日15时的雷达回波图（图3）可以看出，强的雷达回波中心在济南市东北方向遥墙机场附近，强度达到66dbz，回波顶高度达到14km左右，整体回波向东南偏东方向移动，移速约35km/h。此时济南机场相继出现了冰雹大风，之后回波有所减弱。
在这次的雷达跟踪探测过程中，不论是从平面（PPI），还是高度（RHI），或体扫（VOL）的显示都可十分明显的反映冰雹云的形态特征，即回波前部结构紧密、边缘整齐、强度梯度大，中心强度达60dbz以上，最强时达到66dbz，回波高度>10km，最高达14km左右。
3 数值模式检验
对于此次强对流天气过程，EC和T639数值模式都做出了提前预报，但在降水的开始时间、降水强度和结束时间上存在较大的差异。EC数值模式预报的降水开始时间在08时至11时，较实况明显偏早，但其预报的降水强度与实况较为接近，特别是强对流集中出现的时段EC预报都较好的将其体现出来。T639模式预报的降水开始时间在14时附近，较实况要偏晚一些，其预报的降水强度比实况要明显偏小，在整个降水的强度预报上T639的表现明显要差于EC模式。
4 结论
此次强对流天气过程共持续4个小时，伴有大风、冰雹、强降水和风切变等复杂天气，对济南机场的运行造成较大的影响。现小结如下：
（1）造成此次强对流的主要系统是高空槽和低涡，在不同高度层上，系统为明显的前倾结构，机场处于明显的层结不稳定区域，K指数在35以上。强降水主要发生在低涡的暖区一侧。
（2）当雷达组合反射率因子强度达到60dbz以上，雷达回波顶高度达到11km以上，垂直积分含水达到35kg/m2，时，极有出现冰雹大风可能.
（3）EC模式和T639模式对此次过程的预报表现差异较大，EC模式较好地把握住了降水的强度变化以及主要强降水出现的时段，不足之处是对降水的开始和结束时间偏差较大，T639模式对降水起止时间和降水强度预报都不太理想，总体预报效果不如EC模式。
5 经验总结
当前，强对流天气的准确预报难度很大，特别是航空气象的定点定时预报。当前航空气象保障一般是提前一天就对流天气的出现概率做出预报，当日利用云图、雷达等探测资料进行短时临近预报，并对原预报结论进行不断修订。总的来看，13日天气警报基本把握住了危险天气发生的主要时段，对雷雨的起止时间的预报误差控制在2小时之内。
此次强对流天气预报和服务总体较为成功。成功的经验主要为：
（1）对复杂气象资料的准确分析和预判；积极与民航华东地区气象中心及省、市地方气象部门、军方气象通力协作。
（2）预警信息发布和通报及时，强化了气象与管制、机场和航空公司等用户的密切协同。
（3）对天气掌握较好的情况下，要尽快发布预警信息，尽早通报相关单位就会将损失降得越低。对外服务要大胆准确，反对盲目自信。天气形势变化快导致预报有偏差的时候，要及时更正，根据天气变化不断修正预报结果。
参考文献
[1]朱乾根，林锦瑞，寿绍文，等. 天气学原理和方法[M]. 北京：气象出版社，1992
[2]张鸿发，郑秀书，王致君等.偏振雷达观测强对流雹暴云[J].大气科学，2001，24（1）：38-48
作者简介：杨思祥（1987-）男，汉族，江苏省连云港人，本科学历，工程师，从事民航气象工作。
（1中国民用航空华东地区空中交通管理局山东分局
2 中国民用航空温州空中交通管理站）
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