1、2023年6期研究视界科技创新与应用Technology Innovation and Application南宁机场 20142022 年初雷统计分析谢忠妙（民航广西空管分局，南宁 530048）初雷指的是每年首次发生的雷暴，多发生在春季，其出现意味着雷雨季节的到来，在航空气象中，意味着预报员的保障思路要从冬季低能见度保障转变为雷雨天气保障，因此，能够及时准确预报出初雷是非常重要的1。相对广西初春来说，夏季由于大气环境非常容易满足高温高湿和位势不稳定层结条件，所以夏季强对流天气较为多见，影响系统也较为清晰。而由于广西初春的地面气温相对较低和水汽输送较少，且影响系统一般强度较弱、厚度较为浅薄，
2、较难判断是否达到产生强对流天气的水汽、热力和动力条件，预报难度较大2。本文通过对南宁机场 20142022 年的初雷进行统计分析，以期降低此类天气的漏报率。1资料与方法南宁机场从 2013 年 10 月 1 日开始实行实施 24 h人工观测，因此本文选取 20142022 年南宁机场地面观测月总簿资料和 ERA5 再分析资料（0.250.25）对9 个初雷个例从时空特征、天气形势分型和物理量场等方面进行诊断分析。具体方法为通过对个例最接近初雷发生时间的整点（以下统计均采用北京时）的地面至 500 hPa 天气图进行综合分析，得出初雷天气形势分型，然后对同一种类型的个例进行合成平均，进一步分析天
3、气形势和物理量特征。2初雷特征与分型2.1初雷时空特征经过统计可知，20142022 年南宁机场初雷最多发生在每年的 3 月，占比为 67%，其中最早发生在 2020年1 月 24 日，最晚出现在 2015 年 4 月 7 日。从发生时间来看，初雷最多发生在早晨和下午，占比均为 33%。摘要：该文利用天气诊断分析方法，采用 20142022 年南宁机场地面观测月总簿资料、ERA5 再分析资料（0.25x0.25），对20142022 年南宁机场的初雷天气过程进行综合诊断分析。结果表明，南宁机场初雷主要发生在 3 月，早晨和下午是易发时段，单次雷暴过程持续时间多数小于 30 min。初雷分为 4
4、 种类型，冷锋型、暖区型、高压后部型和高架型，其中出现最多的是冷锋型雷暴。充足的水汽、位势不稳定层结、低层辐合和中层辐散的垂直结构是雷暴发生的有利条件。假相当位温对于初雷的指示意义较好；除高架雷暴外，其他类型初雷发生时的 K 指数在 30以上。关键词：初雷；统计分析；影响系统；天气特征；南宁机场中图分类号：P49文献标志码：A文章编号：2095-2945（2023）06-0104-04Abstract:Using the method of weather diagnosis and analysis,this paper makes a comprehensive diagnosis and
5、 analysis ofthe initial thunderstorm weather process of the monthly total book data of ground observation of Nanning Airport from 2014 to2022 and ERA5 reanalysis data(0.250.25).The results show that:The first thunderstorm in Nanning Airport mainly occursin March,and the morning and afternoon are pro
6、ne to occur.The duration of a single thunderstorm is mostly less than 30minutes.The initial thunderstorm can be divided into four types:cold front type,warm zone type,high-pressure rear type andelevated type,of which the cold front thunderstorm appears most.Sufficient water vapor,potential unstable
7、stratification,low-level convergence and middle-level divergence are the favorable conditions for thunderstorms.The false equivalent potentialtemperature has a good indication for the initial thunder;and except for overhead thunderstorms,the K index of other types ofinitial thunderstorms is above 30
8、.Keywords:initial thunder;statistical analysis;impact system;weather characteristics;Nanning Airport作者简介：谢忠妙（1995-），女，助理工程师。研究方向为航空气象预报。DOI：10.19981/j.CN23-1581/G3.2023.06.024104-研究视界科技创新与应用Technology Innovation and Application2023年6期初雷的平均持续时间为 71min，最短为 20min（2020 年），最长为 192 min（2018 年），其中持续时间小于 30
9、 min的占比最高，为 44%。此外，统计初雷发生前 1 h 的地面气温发现，除 2019 年外，其余年份均为 1523。南宁机场初雷发生的方位有 6 个，分别为 Z、SW、W、NW、N、S，常见方位为 SW、W、NW，说明上游系统的影响是导致雷暴产生的重要原因。2.2初雷类型划分对 20142022 年初雷发生当日最接近初雷发生时间的整点的地面至 500 hPa 天气图进行综合分析，根据主要影响系统进行分型，得出初雷主要分为 4 类，分别为冷锋型、暖区型、高压后部型和高架型，其中，占比最高的是冷锋型雷暴，达到 44%，其次为暖区型雷暴和高压后部型雷暴，均为 22%，最低的是高架型雷暴。下面对
10、 4 种初雷类型的天气形势进行特征分析。2.2.1冷锋型雷暴冷锋型雷暴的天气形势（图略）：500 hPa 中高纬地区为“一槽一脊”形势，中低纬地区，陕西到四川一带存在明显的高空槽，南支槽位于 95E 附近，槽线纬向距离长达 18 个纬距，南宁机场处于南支槽前较强的西南暖湿气流中。850 hPa 南宁机场处于桂北切变线南侧的偏南气流中。925 hPa 南宁机场位于切变线附近。地面图上，冷高压中心位于北京附近，中心强度大于等于1 030 hPa，锋面位于梧州、玉林、南宁一带。2.2.2暖区型雷暴暖区型雷暴的天气形势（图略）：500 hPa 中高纬地区为“一槽一脊”形势，中低纬地区，副热带高压（以下
11、简称“副高”）位于菲律宾东部，四川和济南地区分别存在高空小槽，南支槽位于 102E 附近，槽线纬向距离为8 个纬距，南宁机场处于南支槽前较强的西南暖湿气流中。850 hPa 西南急流轴位于钦州到桂林一带，整个广西地区受急流影响，南宁机场位于急流轴左侧。925 hPa 湛江、南宁、柳州一带存在超低空偏南急流。地面图上，长江中下游地区以南为低压槽形势，西南低压中心位于贵州附近，中心强度小于等于 1 005 hPa，南宁机场处于西南低压外围。2.2.3高压后部型雷暴高压后部型雷暴的天气形势（图略）：500 hPa 中高纬地区为“一槽一脊”形势，中低纬地区，副高位于菲律宾东部，兰州到四川一带存在高空小
12、槽，南支槽位于95E 附近，槽线纬向距离长达 15 个纬距，南宁机场处于南支槽前较强的西南暖湿气流中。850 hPa 西南急流轴位于崇左到河池一带，南宁机场位于急流轴附近。925 hPa 切变线位于桂北，南宁机场位于东南急流前方风速辐合区中。地面图上，冷高压中心已经东移到黄海，中心强度大于等于 1 025 hPa，南宁机场处于高压后部。2.2.4高架型雷暴高架型雷暴的天气形势（图略）：500 hPa 中高纬地区为“一槽一脊”形势，中低纬地区，副高位于菲律宾东部，陕西到四川存在高空槽，槽线纬向距离长达 12 个纬距，南支槽位于 105E 附近，槽线纬向距离长达 16个纬距，南宁机场处于南支槽前较
13、强的西南暖湿气流中。850 hPa 西南急流轴位于两广交界附近，南宁机场处于急流轴左侧较强的西南暖湿气流中，且位于暖脊附近。925 hPa 切变线位于桂北，湛江、玉林一带存在超低空偏南急流，南宁机场处于急流左侧。地面图上，前期冷空气已经南下过境南宁机场，冷高压中心位于蒙古东南部，中心强度大于等于 1 027.5 hPa，南宁机场受冷高脊控制。综上分析可知，冷锋型雷暴主要受高空槽、桂北切变线和冷锋共同影响；暖区型雷暴受南支槽、低空西南急流、超低空偏南急流共同影响，地面形势处于西南低压中；高压后部型雷暴主要受南支槽、低空偏南急流、超低空东南急流共同影响，地面处于入海高压后部；高架型雷暴的主要影响系
14、统为南支槽、低空西南急流、超低空偏南急流和地面冷高脊。3物理量场分析雷暴发生的 3 个必要物理条件是丰富的水汽、层结不稳定和气块抬升到凝结高度的触发机制3，下面将从这 3 个方面进行分析和对比。3.1水汽条件分析由水汽通量垂直剖面图（图略）可以看出，冷锋型雷暴整层水汽通量值偏低，在 2.57 g/（s hPa cm），这与其低层较弱的偏南气流有关；其他类型的水汽通量整体呈现出“近地面和高层低，中低层明显高”的特征，900700 hPa 均达到 10 g/（s hPa cm）以上，暖区型雷暴的水汽通量高值区的厚度更为深厚，高架型雷暴相对较薄，结合风场分析可知，这 3 种类型都有较强西南到东南低空
15、急流作为主要的水汽输送通道。分析水汽通量散度垂直剖面图（图略）可知，冷锋型雷暴整体水105-2023年6期研究视界科技创新与应用Technology Innovation and Application汽通量散度绝对值较小，仅在 925 hPa 以下水汽通量散度为负值；其他类型的水汽通量散度在 975850 hPa均为负值，为-410-7g/（s hPa cm2）左右。以上分析表明初雷发生时南宁上空有充足的水汽输送并出现辐合抬升，但整体水汽辐合偏弱，因此初雷发生时伴随的降水强度较弱。3.2层结稳定度分析大气层结不稳定是强对流天气发生的必要条件之一，表征和衡量大气层结稳定度的指标有很多4。前人研
16、究指出，CAPE 数值越大，发生强对流天气的可能性越大，但由于春季近地层相对稳定，所以初雷发生时表征意义不大；K 指数能够反映环境大气温湿层结，数值越大，越有利于雷暴的发生发展。冷锋型雷暴、暖区型雷暴、高压后部型雷暴、高架型雷暴的 K 指数分别为34、37、34、28，且暖区型雷暴 K 指数高值范围更广，因此对应的对流覆盖面积更大。假相当位温 se 能比较好地显示能量的积累与释放，是温度、水汽含量、气压的函数，在相同气压条件下其数值越大表明空气越暖湿，反之则空气越干冷；且se 在 500 hPa 与 850 hPa 之间的差值能够指示大气层结的稳定性，值越大表明大气层结越趋于不稳定1，5。分析图 1 可知，对于冷锋型雷暴和高压后部型雷暴，南宁机场处于等 se 线密集带中，南宁机场及其以南低层为 se 高值区，随着高度增加往北倾斜，中层为 se 低值区；对于暖区型雷暴，整体南宁机场及其以北低层为se 高值区，随着高度增加往南倾斜，中层为 se 低值区；而对于高架型雷暴，南宁机场近地层为 se 低值区，925750 hPa 为 se 高值区，随着高度增加往北倾斜，再往上为 se 低值区。以
