2018年8月8日天津地区多次雷雨天气过程分析
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摘要 利用NCEP再分析资料、多普勒雷达资料和风廓线雷达资料，对2018年8月8日发生在天津地区的多次雷雨天气过程进行了综合分析。结果表明，多次雷雨过程是副高边缘的高温高湿与高空槽东移冷空气扰动共同作用造成的，一次是副高边缘和弱冷空气扰动造成的雷雨，自西南向东北方向移动，一次是高空槽过境造成的雷雨，自西北向东南方向移动;物理量诊断显示雷雨发生时大气中存在不稳定层结，有源源不断的水汽供应和上升运动的维持;风廓线雷达能够很好地监测到风场的变化，捕捉高空的扰动信息，风廓线雷达探测到的低层下沉速度的强度变化基本上与降水强度变化有很好的对应关系。
关键词 雷雨天气;风廓线;雷达;天津地区;2018年8月8日
中图分类号 P458.121 文献标识码 A
文章编号 1007-5739（2020）06-0186-03 开放科学（资源服务）标识码（OSID）
雷雨天气伴有雷电，时常伴随出现短时强降水、大风和冰雹等灾害性天气，对航空飞行安全和人们的出行造成一定的影响，也对地方经济造成较为严重的损失。因此，如何准确预报出雷雨天气并提前预警，成为气象人员关注的重点。多年来，针对雷雨天气预报经验进行总结和分析，有学者通过统计的方法总结了雷雨天气的气候特征[1-3]，有学者利用常规资料、卫星资料和雷达资料等探测资料对一些强对流天气进行了个例分析[4-5]，为雷雨天气的预报提供了思路。
2018年8月8日，天津地区一日之内发生了多次雷雨，雷雨发生在早晨上班和中午航班密集的时间，对航班的安全运行和民航旅客的出行造成了严重的影响。雷雨的反复出现，也为航空气象服务增加了难度。本文通过NCEP再分析资料、天津机场的多普雷达资料和风廓线雷达资料进行了综合分析，找到多次雷雨天气过程的特点和物理量诊断参数，以期对以后多雷雨天气的预报提供参考。
1 天气实况
第1次雷雨天气过程中雷电从3：06开始，8：46结束，中间小有间歇，雷电最长持续2.83 h;降水从3：51开始，9：06结束，其中在5：47出现强降水，持续10 min。第2次雷雨過程中雷电从11：14开始，13：18结束;降水从10：41开始，12：43结束，雷雨持续2 h，其中在11：23出现强降水，持续3 min。2次雷雨过程总降水量26.7 mm，共造成了18架航班外出备降，大量航班延误。
2 天气形势分析
分析此次天气过程的天气形势，从地面图上看，天津地区一直处在弱的低压区，高空形势则表现明显的500 hPa副高边缘控制（图1），2：00—14：00时间段，副高位置少动。从图1（a）可以看出，2：00天津地区北部850 hPa和700 hPa上都有横槽存在，而在天津地区500 hPa上则有暖平流，有利于增温增湿，积蓄不稳定能量。从图1（b）可以看出，8：00 500 hPa天津地区处在冷平流和暖平流的交汇地带，850 hPa和700 hPa的槽线东移南压，逼近天津地区。从图1（c）可以看出，14：00 500 hPa天津地区是冷平流，850 hPa和700 hPa的槽东移出天津地区。因此，此次多雷雨天气过程是副高边缘系统的高温高湿与高空槽东移冷空气扰动共同作用造成的。
3 物理量场分析
3.1 不稳定层结条件
通过对NCEP再分析资料数据处理，计算出天津地区探空数据（表1）。2：00和8：00天津地区的沙氏指数都<0，大气层结不稳定，14：00沙氏指数>0，大气层结趋于稳定。CAPE值从2：00到14：00逐渐减小，不稳定能量得到释放。
天津地区位于东经117°、北纬39°。沿117°对假相当位温和垂直速度做垂直剖面（图2），阴影区是垂直速度，正的为上升速度，等值线为假相当位温。可以看出，假相当位温随高度变化，2：00天津地区（图中黑色三角地区）700 hPa以下的假相当位温随着高度升高而降低，说明700 hPa以下大气层结不稳定。同理，8：00天津地区850 hPa以下大气层结不稳定。14：00天津地区的925 hPa以下层结不稳定。2：00—14：00，不稳定层结厚度越来越薄，14：00不稳定层结比较低，不利于雷雨发生。
3.2 水汽条件
沿117°对散度和水汽通量散度做垂直剖面图（图3），图中阴影区是水汽通量辐合区，等值线为散度。可以看出，2：00和8：00天津地区有明显的水汽通量辐合，有源源不断的水汽供应，为雷雨的发生提供了比较好的水汽条件。14：00有水汽通量辐散，水汽条件不利于雷雨产生。
3.3 触发条件
从图2可以看出，2：00和8：00 850 hPa以上都是上升运动，有利于不稳定能量的释放，为雷雨的发生提供触发条件。14：00在400 hPa以下都是下沉运动，不利于雷雨的发生。从图3可以看出，2：00和8：00天津地区低层的散度为辐合，高层辐散，有利于上升运动的维持，从而为雷雨发生提供动力触发条件。14：00地面是辐散，中层是辐合，不利于上升运动维持。 4 雷达图分析
从雷达回波分析可知，由于过滤掉30 dBZ以下的回波，表明天津机场大部分降水时的回波在30 dBZ以下，降水回波强度不强，在5：47和11：23强降水发生时正好是本场上空覆盖强回波的时间。第1次雷雨过程雷达回波自西南向东北方向移动，见图4（a），与500 hPa副高外围偏西风的引导气流方向一致，而且回波比较分散、组织性不强，是弱冷空气与高温高湿空气共同产生的普通单体回波。第2次雷雨過程自西北向东南方向移动，见图4（b），与850 hPa和700 hPa高空槽移动方向一致，槽后有冷空气，回波发展前期有组织性，呈带状，由于大气中垂直切变不强，在移动过程中能量释放，回波有所减弱。
5 风廓线雷达图分析
天津机场风廓线雷达图（图5）中阴影部分是垂直速度。如图5所示，在第1次雷雨过程中，4：00—8：00，从低层到中高层由扰动带来的冷空气与副高边缘的高温高湿空气共同作用下造成雷雨天气，刚开始时扰动层浅薄，在6：00左右，扰动层在2 000 m以上，厚度变厚。7：30—8：00，扰动加深，从低层到中高层都有扰动。9：00—11：00，大气层没有明显扰动，表现为槽前的西南气流，在低层800 m以下出现东风区（大的黑色方框区），为天津地区输送了水汽。从11：00以后第2次雷雨过程开始，高空浅槽扰动出现，12：20低层800 m以下出现了北风，但850 hPa槽还未过境，机场仍处于降水状态，伴有明显的下沉速度区（小的黑色方框区）。13：00以后大气层没有了扰动，整个雷雨过程结束。分析降水比较大的时段，基本上与低层下沉速度大值区有很好的对应关系。
6 结论
（1）多次雷雨过程是副高边缘的高温高湿与高空槽东移冷空气扰动共同作用造成的。一次是副高边缘和弱冷空气扰动造成的雷雨，自西南向东北方向移动;一次是高空槽过境造成的雷雨，自西北向东南方向移动。因此，副高边缘雷雨过后，要特别关注高空槽的发展变化，提前做好雷雨反复发生的气象服务预案。
（2）物理量场诊断分析表明，低层的水汽通量辐合为雷雨发生提供了源源不断的水汽供应。副高边缘控制下的高温高湿的环境以及假相当位温随着高度升高而降低，为雷雨发生提供了不稳定的层结。高层辐散、低层辐合促进和维持的上升运动，为雷雨发生提供了动力触发条件。
（3）多普勒雷达图像分析表明，机场强降水发生的时间与强回波覆盖机场有关，回波的移动与500hPa的引导气流和高空槽过境的移动有关，由于冷空气和风的垂直切变不强，主要表现为普通单体回波。
（4）风廓线雷达能够很好地监测到风场的变化，捕捉高空的扰动信息，风廓线雷达探测到的低层下沉速度的强度变化基本上与降水强度变化有很好的对应关系。
7 参考文献
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