Open Journal of Natural Science Vol. 10 No. 01 ( 2022 ), Article ID: 47968 , 11 pages 10.12677/OJNS.2022.101010
2021年5月29~30日乌鲁木齐机场雷暴天气分析
张天成，杜安妮，郭俊含，尹才虎
●Abstract●Full-Text PDF●Full-Text HTML●Full-Text ePUB●Linked References●How to Cite this Article民航新疆空中交通管理局，新疆 乌鲁木齐
收稿日期：2021年12月9日；录用日期：2022年1月7日；发布日期：2022年1月14日
摘要
针对2021年5月29~30日发生在乌鲁木齐国际机场的一次雷雨天气，利用常规观测资、FNL再分析资料、多普勒雷达以及机场跑道自动观测系统(AWOS)采集的实时观测资料，对此次天气发生的环流背景、热力及动力条件、水汽条件等进行分析，得出以下结论：1) 此次雷暴过程前，本场温度较高，当有弱短波活动带来弱冷空气活动时，冷暖空气交汇，为天气的发生提供大量不稳定能量；2) 雷暴天气发生时，乌鲁木齐机场跑道两端出现了短暂的风向风速不连续，形成了水平风切变；3) 500~850 hPa三层均为西北气流控制，多短波活动。低层沿天山北坡一带有偏北风，结合地形特点，利于上升运动；4) 乌鲁木齐南部山区为强的水汽辐合中心，为此次雷雨天气提供良好的水汽条件；5) 此次本场雷暴持续较长时间的原因主要是因为不断有新的对流云团生成。
关键词
环流形势，AWOS，K指数，对流云团
Thunderstorm Weather Analysis of Urumqi Airport from May 29 to 30, 2021
Tiancheng Zhang, Anni Du, Junhan Guo, Caihu Yin
Xinjiang ATMB, CAAC, Urumqi Xinjiang
Received: Dec. 9th, 2021; accepted: Jan. 7th, 2022; published: Jan. 14th, 2022
ABSTRACT
In view of a thunderstorm at Urumqi International Airport from May 29 to 30, 2021, the circulation background, thermal and dynamic conditions and water vapor conditions of the weather are analyzed by using conventional observation data, FNL reanalysis data, Doppler radar and real-time observation data collected by the airport runway automatic observation system, and the following conclusions are drawn: 1) Before the thunderstorm process, the temperature in this field was high. When there was weak short wave activity and weak cold air activity, the cold and warm air converged, providing a lot of unstable energy for the occurrence of the weather; 2) During the thunderstorm, there was a short wind direction and wind speed discontinuity at both ends of the runway of Urumqi Airport, forming a horizontal wind shear; 3) The three floors of 500~850 hpa are controlled by Northwest air flow, with multi-short wave activities. The lower layer has northerly wind along the north slope of Tianshan Mountain, which is conducive to upward movement in combination with topographic characteristics; 4) The southern mountainous area of Urumqi is a strong water vapor convergence center, which provides good water vapor conditions for the thunderstorm; 5) The reason why the thunderstorm lasted for a long time was mainly due to the continuous formation of new convective clouds.
Keywords:Circulation Situation, AWOS, K-Index, Convective Cloud
Copyright © 2022 by author(s) and Hans Publishers Inc.
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1. 引言
夏季是新疆旅游业的高峰期，因此雷暴天气对航班安全、正常运行的影响日益凸显。雷雨大风是夏季影响飞行安全和正常的主要天气。积雨云覆盖进近区航路航线时，常造成航空器大范围绕飞，并出现中度以上的颠簸和积冰。积雨云影响本场时，本场有时会出现雷暴、大风、强降水和强烈的低空风切变等，偶尔也会出现冰雹，严重影响航班的正常起降 [1]。
近年来，不少学者对新疆短时强降水及雷暴天气进行了研究。洪月 [2] 等指出，天山北坡短时强降水主要受低槽(涡)及其分裂短波影响，多发生在沿山、山地迎风坡、戈壁湖泊绿洲交界等地附近；当500 hPa影响系统为西西伯利亚低槽时，乌鲁木齐出现短时强降水次数最多，大部分情况下有200 hPa高空急流、700 hPa切变线、850 hPa西北急流及地面冷锋等系统配合 [3]；张萌 [4] 等研究表明，发生短时强降水前K指数基本>20℃，4~9月短时强降水的K指数基本呈先增大后减小的趋势。
对于乌鲁木齐机场的强对流天气，胡建军 [5] 等认为乌鲁木齐机场雷暴天气分系统性雷暴和局地热力性雷暴两大类；当有逆温层存在时，热量和水汽在垂直方向上的输送和扩散被抑制，使低层变得更暖更湿，高层相对的更冷更干，不稳定能量得以大量积累。强雷暴出现前后，乌鲁木齐近地层处于高温高湿的不稳定状态 [6]；张利平，黄海波 [6] [7] 的研究均表明当雷暴来临时，乌鲁木齐机场地面气象要素变化剧烈，气温骤降，气压涌升，湿度剧增，并伴有风场的突变。
针对2021年5月29~30日发生在乌鲁木齐国际机场的一次雷雨天气，利用常规观测资、FNL再分析资料、多普勒雷达、卫星云图以及机场跑道自动观测系统(AWOS)采集的实时观测资料，对此次天气发生的环流背景、热力及动力条件、水汽条件等进行分析与总结，力求能更加深入地认识雷暴发生的成因和机制，以及其移动和演变规律，以期为今后对于雷暴天气的预警预报能力有所提升。下文中所用时间，如无特别说明，均为北京时间。此外，本次文章中所有资料来源，均来自杜安妮 [8] 等开发的新疆航空气象数据检索平台。新疆航空气象数据检索平台以新疆航空气象中心的各类航空气象数据为基础，通过数据分类构建航空气象数据池，对这些数据进行统计和查询。该平台的实现，向用户提供了标准、便捷的历史数据查询及统计方案和平台，弥补了新疆空管气象在历史数据查询、检索和可视化上的不足，为新疆民航航空气象数据服务提供有力的支撑。
2. 天气实况与概述
5月29日午后至傍晚，伊犁河谷、南疆西部、天山山区及其南北两侧、乌鲁木齐本场及终端区对流发展旺盛，部分地区出现雷暴或雷雨天气(图1)。
(a)(b)
Figure 1. May 29 Urumqi automatic station
图1. 5月29日乌鲁木齐自动站
乌鲁木齐机场19:00~19:30出现8 m/s的西南风，且19:30出现弱雷雨，20:11再次出现干雷暴，弱雷雨及干雷暴天气持续至30日00:41，期间21:00为8 m/s的西北风，21:11为中雷雨天气，并且随后风向再次由西北风转为4~7 m/s的偏南风；30日01:00后，本场雷雨天气结束；过程降水量为1.4 mm。
受此次雷雨天气影响，乌鲁木齐机场延误航班34架次(延误2小时以上5架次)，备降10架次。
3. 机场气象要素演变分析
机场跑道自动观测系统(AWOS)安装于机场两端，可以实时监测跑道附近气象环境变化。