潘 佳，王清平

民航寧夏空管分局，寧夏銀川 750009

暴雨是我國主要的災害性天氣之一，陶詩言[1-2]、朱乾根[3]等對西太平洋副熱帶高壓短期活動影響西北暴雨和暴雨發(fā)生機理等研究成果，在河套地區(qū)暴雨預報中具有較好的指導作用；俞小鼎[4]分析地形迎風坡形成大暴雨表明，地形增強了迎風坡的上升運動，有利于低層水汽輻合。

銀川河東國際機場位于銀川市區(qū)老城古樓真方位147°，直線距離18.7 km處，靈武市臨河鄉(xiāng)境內(nèi)。機場地處靈武市臨河鄉(xiāng)鄂爾多斯沖擊區(qū)二級臺地、東臨毛烏素沙漠邊緣。機場南、西、北三側(cè)地形平坦；東、東南側(cè)為海拔1 512 m的小山丘。機場西北方（磁向306°）53.4 km處為南北走向的賀蘭山[5]。受賀蘭山的阻擋作用，銀川市區(qū)及機場夏季易出現(xiàn)雷暴天氣。

2018年7月23日，銀川地區(qū)出現(xiàn)大范圍雷雨天氣，本次雷暴天氣造成銀川地區(qū)局地出現(xiàn)中到大雨，河東機場因雷暴天氣，航班運行受到影響[6]。利用常規(guī)觀測、地面自動氣象站、NCEP/FNL1°×1°再分析、C波段多普勒雷達及FY4A新一代靜止氣象衛(wèi)星資料，從環(huán)流形勢背景、物理量診斷及雷達遙感探測特征對本次發(fā)生于銀川河東國際機場的雷雨天氣進行了分析。以期提高對雷暴天氣的預報預警服務效率，保障航空飛行安全[7]。

河東機場在預報強降水天氣的發(fā)生、發(fā)展、強度和落區(qū)等方面仍存在不足之處，需要通過系統(tǒng)、全面地分析降水情況積累預報經(jīng)驗，從而建立預報思路和預報著眼點，尋找切實有效的預報指標，進一步提高對強對流天氣的預報水平[8]。

1 資料來源和天氣實況

1.1 資料來源

使用MICAPS4的常規(guī)資料、NCEP再分析資料（NCEP2.5°×2.5°）、歐洲中心關鍵物理量和對流不穩(wěn)定指數(shù)，實況資料包括地面、高空、銀川多普勒雷達、自動站逐時觀測資料，以及河東機場風廓線雷達資料。

1.2 天氣實況

7月23日13:00西南方向有少量CB云，從雷達圖上很明顯地看到西南處有兩波對流云團，在自西南向東北方向發(fā)展移動的過程中，出現(xiàn)強對流天氣（圖1）。13:12出現(xiàn)降水，并且直接達到中雨量級；13:33出現(xiàn)雷暴伴大雨天氣，能見度迅速下降至1.5 km，輕霧；13:47能見度繼續(xù)下降至600 m出現(xiàn)大霧天氣，后在14:00能見度升至1 200 m，轉(zhuǎn)為輕霧；14:22雷雨強度減弱，轉(zhuǎn)為雷暴伴小雨，能見度轉(zhuǎn)好至8 km，14:29第一波雷雨結(jié)束；14:55自西南方向移來第二波積雨云，轉(zhuǎn)為偏南風，出現(xiàn)雷暴伴中雨天氣，能見度下降至2.6 km；15:21受雷暴主體影響，出現(xiàn)雷暴伴大雨天氣，能見度迅速降至700 m，出現(xiàn)大霧；15:28對流開始減弱，轉(zhuǎn)成小雨，積雨云減少；15:44雷暴結(jié)束；16:00降水過程結(jié)束。過程降水量34.1 mm，受兩波對流云影響，雷暴共持續(xù)時間1 h 45 min，期間出現(xiàn)大霧天氣，最低能見度為600 m（表1）。

表1 7月23日風、能見度、云、雷及趨勢預報統(tǒng)計

圖1 7月23日13:26時雷達圖

2 環(huán)流形勢分析

在23日500 hPa的高空圖上，中高緯度地區(qū)大體環(huán)流形勢為一槽一脊型，烏山受高脊控制，西伯利亞地區(qū)受寬廣的低壓槽區(qū)控制，貝湖和巴湖地區(qū)有冷槽活動，臺風在山東半島地區(qū)減弱成熱低壓，中緯度地區(qū)河西地區(qū)有高空槽東移，本次暴雨過程受高空槽過境影響（圖2a）。貝加爾湖南側(cè)為一深厚大槽，鄂霍次克海附近有一個低壓中心，兩者之間為高壓脊控制，河套北部地區(qū)有冷空氣堆積，不斷有小波動東移南下。

在700 hPa上，河套地區(qū)西部有低渦并伴有弱槽活動，從渤海和黃海輸送的水汽通道暢通（圖2b）。在偏南氣流控制下，700 hPa處全區(qū)增濕明顯。水汽大值區(qū)在寧夏西北部，并且從700 hPa風場上可以看到，本場上游有一低渦，本次暴雨過程受該低渦影響。

850 hPa上，在沿賀蘭山一帶有一明顯低渦，與700 hPa低渦相對應，從22日下午開始移進。23日午后隨著低渦移出，本次降水逐漸結(jié)束（圖2c）。

地面上，銀川河東機場受到冷鋒前的熱低壓控制，日出后地面迅速增溫，整個上午的熱能累積有利于午后強對流天氣的發(fā)展（圖2d）。

圖2 7月23日00:00 500 hPa（a）、700 hPa（b）、850 hPa（c）及地面（d）的環(huán)流形勢

3 物理量場分析

3.1 不穩(wěn)定能量

分析7月23日08:00—23日14:00各項不穩(wěn)定能量指標可知，從23日早上到午后，CAPE、K指數(shù)存在明顯變小的過程，這是不穩(wěn)定能量得到釋放的標志。研究表明，在CAPE和K指數(shù)變化劇烈時一般是強對流天氣發(fā)生的明顯特征（表2）。

表2 CAPE與K指數(shù)

3.2 渦度、散度、垂直速度分析

由圖3a可以看出，暴雨發(fā)生前，河東機場渦度處于逐漸增大的趨勢。23日，300～500 hPa附近存在一正渦度中心，說明這個時段上升氣流發(fā)展旺盛，與強降水發(fā)生時段一致。由散度—時間剖面圖上可以看出，22日夜間至23日白天，河東機場處于低層輻合、高層輻散的控制下，這種配置增強了高低層的抽吸效應，有利于上升運動的產(chǎn)生與維持，有利于增強降水強度（圖3b）。

圖3 7月22—23日暴雨過程渦度（a）和散度（b）

3.3 水汽條件分析

水汽通量場和水汽通量散度場顯示：從水汽通量圖上可以看到，22—23日，從低層到500 hPa有明顯的偏南水汽輸送，水汽輸送條件較好，較好的水汽輸送條件有利于良好的水汽條件的維持（圖4）。23日08:00在500 hPa附近有一個水汽通量散度的負值中心，表明處于水汽的匯聚區(qū)，有利于降水的維持。

圖4 水汽通量場和水汽通量散度場

700 hPa上西南地區(qū)至河套地區(qū)的偏南氣流不斷增強，22日20:00形成一條南風的低空急流，大風區(qū)從四川盆地一直延伸至河套地區(qū)，急流中心（平?jīng)稣荆┳畲箫L速達19 m/s，同時850 hPa上也配合出現(xiàn)了偏東風低空急流，此低空急流從西南地區(qū)一直延伸至河套地區(qū)，到達銀川河東機場上空的急流風速達11 m/s，高速的偏南氣流不僅將水汽源源不斷輸向甘肅南部和寧夏地區(qū)，為強對流天氣的發(fā)生發(fā)展提供了充足的水汽條件，同時急流中心的強風速帶造成的中尺度擾動在位勢不穩(wěn)定層結(jié)中引發(fā)了這次強對流天氣。受此強對流影響寧夏大部分地區(qū)出現(xiàn)了雷雨和冰雹天氣。

4 風廓線雷達

在本次暴雨過程的風廓線雷達垂直速度圖上，深顏色藍線為降水開始和結(jié)束時間，淺顏色藍線為大雨開始和結(jié)束時間，下沉氣流強度與降水的開始與結(jié)束時間對應得非常好（圖5）。當下沉氣流速度大于2 m/s時，降水開始；當下沉氣流速度小于2 m/s時，降水結(jié)束。而且下沉氣流大值區(qū)達到的高度越高，降水強度越大，當在5 km以上出現(xiàn)下沉氣流大于4 m/s時，河東機場出現(xiàn)大雨天氣。說明風廓線雷達圖對降水的起止時間起到較好的指示作用。

圖5 7月23日13:00~16:00風廓線圖

5 地形影響

銀川河東機場地處靈武市臨河鄉(xiāng)鄂爾多斯沖擊區(qū)二級臺地、東臨毛烏素沙漠邊緣。機場西面有縱貫寧夏平原的黃河常年不斷流。機場南、西、北三側(cè)地形平坦。機場西北方（磁向306°）53.4 km處為賀蘭山主峰，海拔3 150 m,高出機場平面2 010 m。賀蘭山脈呈南北走向，縱跨整個銀川平原，是一道天然屏障，有效地阻擋騰格里大沙漠東移，也對銀川河東機場區(qū)域天氣氣候產(chǎn)生一定的影響。暴雨期間，隨著副熱帶高壓的北抬，700 hPa偏南急流和850 hPa偏東急流的發(fā)展加強，兩支急流攜帶水汽輸送過程中，受到賀蘭山的阻擋，在賀蘭山東麓地區(qū)堆積，低層形成與賀蘭山脈走向一致的水汽輸送帶和水汽輻合區(qū)。

6 結(jié)論

（1）本次暴雨過程為對流層高層南亞高壓東側(cè)北風急流出口區(qū)左側(cè)形成強輻散，低層受低渦影響輻合，這樣高低空系統(tǒng)耦合，在暴雨區(qū)上空形成強大的上升運動，在臺風和副熱帶高壓的作用下， 偏南風低空急流源源不斷地向西北地區(qū)東部輸送水汽，造成大氣層結(jié)不穩(wěn)定。

（2）分析周邊的渦度、散度及水汽輸送狀況等情況，對強降水的預報具有指示意義。

（3）風廓線雷達圖對降水的起止時間起到較好的指示作用。

（4）賀蘭山地形的阻擋作用有利于本次暴雨的發(fā)生。