FY-2卫星资料在广汉机场一次雷暴预报中的应用

徐娓

中国民航飞行学院广汉分院，广汉 618307

FY-2卫星资料在广汉机场一次雷暴预报中的应用

徐娓

中国民航飞行学院广汉分院，广汉 618307

利用NCAR/NCEP、 NCEP/NOE再分析资料和国家卫星气象中心下发的0.1°×0.1°的FY-2卫星资料对广汉机场一次雷暴天气过程进行分析。结果表明此次过程是由冷锋和副高共同影响产生；卫星产品如云导风（AWV）、由云分析出的湿度廓线(HPF)和云顶亮温(TBB)在雷暴发生的短时和临近预报中有较好的指导作用。

雷暴；卫星产品；云导风；云分析出的湿度廓线；云顶亮温

引言

广汉机场是一个以飞行训练为主的机场，机型包括高、中、低级教练机，对气象条件要求十分苛刻[1]。卫星资料以其高时空分辨率在天气预报中具有非常重要的作用，其数值产品如云导风（AWV），由云分析出的湿度廓线(HPF)和云顶亮温(TBB)等为定量化分析提供了依据，在短期和临近预报中发挥着越来越重要的作用。近年来较多的专家和学者进行了这一方面的研究。如李森[2]等将卫星资料运用于临近预报，陈红[3]等将卫星资料运用于热带风暴降水的预报。广汉机场2010年7月24日～25日发生了雷暴天气过程，首先利用常规资料进行分析，初步判定雷暴发生的可能，利用卫星云图、HPF、AWV和TBB对雷暴发生进行短时和临近预报分析。

图片中标注“GH”处为广汉机场位置；图片左上角为时间，格式为：日.小时:分钟；文中时间为北京时。

1 常规资料分析

1.1 天气概况

广汉机场地处川西平原，川外四面环山。机场周围河流交错，水汽充沛，夏季多雷暴[1]。雷暴引起的颠簸、低能见度、结冰、电击、大风和下击暴流对飞行安全造成极大的威胁。此次雷暴过程从24日20时50分开始至25日05时40分结束。整个过程中及过程前后广汉机场均有降水，雷暴发生过程中降水强度达中雨。

1.2 环流形势概况

1.2.1 高低空配置情况分析

7月23日08时，200 hpa上我国整个中部至南部受青藏高压控制，广汉机场位于高压东部边缘。500 hpa上，588线控制于我国江苏，陕西，贵州西部，云南东部，海南一线，广汉机场位于588线西北侧西南气流中，700 hpa上我国大陆整个呈东西高中部低的形势，广汉机场处于东部高压西侧边缘低压区西南气流中，广阔的西南气流打通了来自海上的水汽通道，带来丰富的水汽。地面上有一冷锋位于秦岭一线，广汉机场位于锋前低压区。这种高空辐散低层辐合的形势有利于垂直运动的发展。2010年第三号热带风暴“灿都”23日17时在广西西部减弱为热带低压，受热带低压的影响，7月24日20时500 hpa上西副高有所变形，中心位置北抬东上至华北一带，广汉机场处于高压西南侧低压区中，西南气流为这次雷暴天气提供丰富的水汽条件。我国中部低压区范围加大，最低压中心南移至银川西宁兰州一带，地面图上冷空气已有所南下，但广汉机场仍处于相对低压区。图1是7月23日08时至25日08时的平均位势高度图，200 hpa上(图1a)藏高十分强大，500hpa(图1b)广汉机场处于西太平洋副热带高压西部边缘低压区，受热带低压的影响副高偏东北。700 hpa图(图1c)上和地面平均气压场（图1d）均有高压南压，广汉机场处于相对低压区。受热带低压和西副高的影响，南下冷锋在西南地区一带受阻，移速减慢甚至停滞不前，使得不稳定能量得以再次蓄积。跟踪分析23日08时至25日08时形势场及相关物理量得出，广汉机场这次雷暴过程由冷锋和西副高共同作用产生。

图1 平均形势场

1.2.2 相对湿度分析

图2a是2010年6月至8月700百帕的平均相对湿度图，图2b是2010年7月23日 08时至7月25日08时700百帕的平均相对湿度图，比较可见这次过程湿区范围更大一些，湿区极大值也更大，达95%，北面冷空气势力较强，南压了约3个纬度；北面和西面的干区极小值更大小，低至15%且干湿区交界处梯度更大，广汉机场平均相对湿度高达90%，且南部湿区直接和孟加拉湾及海相通，即水汽由孟加拉湾及南部海面得到了源源不断的输送。可见这次过程水汽条件十分充足。

1.2.3 不稳定能量分析

从7月23日08时至24日20时温江站（距广汉最近的探空站）4个时次的T—lnp图（图略）演变可以看出不稳定能量的变化：23日08时已有不稳定能量存在。从24日08时到24日20时不稳定能量增加最快，20时正不稳定面积增大，远大于负不稳定面积。而且K指数的增加和沙氏指数的减小都很明显。

综上，北部冷锋和西副高共同作产生了这次雷暴过程。南下冷锋受热带低压和西副高的影响在西南地区一带维持使得这次雷暴过程持续时间较长。高层辐散低层辐合形势下的垂直运动，加之充足的水汽条件充足以及不稳定能量的蓄积，可通过常规资料初步断定雷暴发生的可能性较大。

图2 相对湿度图

2 卫星资料分析

2.1 云图及由云分析出的湿度廓线分析

湿度廓线可直观的表现出云区的湿度大小，其区域和大小的变化对云团中水汽条件的判断有非常重要的作用。由第二阶段云图及由云分析出的湿度廓线的叠加图（图3，部分图略）可见，24日19时15分云团A西南边缘已达广汉机场，云团B由西南临近本场。高湿区与云团基本重合，且位置少动。雷暴发生前数小时这一情况已存在，这一情况与形势场低压中心基本吻合。20时15分云图较之19时15分强对流云团明显加强且广汉机场上空相邻A、B两云团有所靠近。20时50分雷暴发生。02时左右两云团完全合并，加长了对流云团的生命史，使得该阶段雷暴得以较长时间持续。

图3 第二阶段云图及由云分析出的湿度廓线

2.2 云导风分析

云导风（AWV）是根据连续三幅云图中同一图像块的移动，估算出大气的运动，并推算出某个区域的平均运行矢量。云导风产品对流层上部的环流形势特征补充了更多的资料，对云系形成的环流系统表现较为直观，对强对流性天气的预报有较强的指示意义。24日14时甘肃南部和四川中东部地区处于大气运动的气旋场中，广汉机场处于风速的气旋场中心，25日02时，气旋场东南部西南气流风速较大，气旋场中心有所北上西进，中心移至青海东南和四川西北部，广汉机场位于气旋场东南部的西南气流中，西南气流中丰富的水汽供应及不不稳定能量的输送以及气流扰动引发的触发机制导致了第二阶段雷暴的爆发。

2.3 TBB资料分析

2.3.1 单站TBB逐时变化分析特征

TBB 是相当黑体温度, 通常称为亮温或亮度温度, 用以表示云顶和无云区或少云区的地球表面向太空发射的辐射。TBB温度越低, 对应的云顶越高, 对流越旺盛.通过TBB 资料的这些特征可以判断对流云发展的旺盛程度和所处的阶段，依据TBB数值大小的演变及TBB等值线变化的强度及方向，可推断天气系统的强度、移动,进一步诊断预报可能发生的天气现象及强度。有结论表明TBB 值越低，对应云顶越高，对流越旺盛[4]。图5是雷暴发生前后广汉机场亮温的逐时变化图。雷暴发生前两到三小时云顶亮温有一缓慢升高的过程，雷暴发生后升速减缓或保持不变，亮温突然升高对应雷暴结束。

图4 云导风场

2.3.2 MCS演变特征分析

通过卫星观测的中尺度对流系统（MCS）定义为：红外云图上，云顶亮温TBB≤-52 ℃（即TBB≤221 K），且展现出持续、密合结构的云系称之为MCS[5]。根据该定义此次雷暴过程对流云团已达MCS。取TBB≤221 K的区域为MCS范围。从逐时TBB图（图5）和MCS演变图（图6）看出，第二阶段雷暴发生前数小时广汉机场上游已形成MCS,24日17时15分MCS位于广汉机场上空东北部，19时范围明显增大，广汉机场上空TBB=204K,达阶段最低，MCS开始侵入本场，20时MCS中心已移至广汉机场上空，20时50分广汉机场雷暴发生，随后的4小时内MCS继续向西南方向移动。21时MCS范围达最大，22时发生分裂，分裂为东北西南走向三块，中块范围最大，广汉机场处于中块北部偏东边缘，25日00时前后主体移经本场，东块消散，西块范围急剧缩小，趋于消散，广汉机场位于MCS南侧边缘。01时西块消散，中块逐步南移，面积变化不大，02时后广汉机场脱离中块，此后中块继续缓慢南移且范围逐步缩小，强度也开始减弱。至05时MCS已趋于消散，基本减弱为普通对流云团。此阶段雷暴是由MCS造成，从MCS强盛期开始持续至消散，依次发生于MCS中部、北部边缘。

3 总结

3.1 广汉机场此次雷暴过程分为冷锋和副高共同作用产生。受第三号热带风暴“灿都“登陆减弱后的热带低压影响，副高变形北抬东上，锋面受阻，广汉机场处于副高西南侧的偏南气流中，水汽得到源源不断的输送。整个过程高层藏高控制，低层为低值区，低层辐合高层辐散的形势有利于垂直运动的发展，加之不稳定能量的蓄积使雷暴的发生极为可能。

图5广汉机场单站TBB逐时变化图

图6 第二阶段MCS演变图

3.2 卫星资料在这次雷暴发生的短时和临近预报中有非常好的作用：结合形势场可从卫星云图上看出可能影响广汉机场的云系及云团。由云导风场可判断影响广汉机场的大气移动矢量呈气旋型曲率，非常有利于垂直运动的发展，两个对流云团的靠近并逐渐合并使得雷暴持续时间增长。湿度廓线分析表明云团中湿度很大，满足了雷暴发生的水汽条件。雷暴发生前两到三小时云顶亮温有一缓慢升高的过程，雷暴发生后升速减缓或保持不变，亮温突然升高对应雷暴结束。此次雷暴过程是由MCS造成，从MCS强盛期开始持续至消散，依次发生于MCS中部、北部边缘。

[1]徐娓.广汉机场2008年雷暴天气分析.中国民航飞行学院学报，2010,21(3):34-36

[2]李森,刘健文,刘玉玲.强对流天气临近预报技术研究［J］.气象与环学，2010,33(2):85-89

[3]陈红,赵员春.FY-2C 卫星资料在热带风暴“范斯高”预报分析中的应用［J］.气象研究与应用，2008，26(2):38－41

[4]金米娜,陈云辉,徐星生.2007 年夏季两次强雷电过程的气象卫星资料分析［J］.气象与减灾研究，2009,32(3):32-35

[5]Jirak I L，Cotton W R，Mcanelly R L.Satellite and radarsurvey of mesoscale convective system development［J］.Mon Wea Rev，2003，131（10）：2428-2449.

The Appication of FY-2 Satellite Products in Shot-time Forecasting and Nowcasting of a Thunderstorm of Guanghan Airport

Xu Wei
Guanghan Subcollege of Civil Aviation Flight University of China,Guanghan,618307

V321.2

A

10.3969/j.issn.1001-8972.2012.18.013

中国民用航空飞行学院青年基金项目：卫星数据产品在强对流天气预报中的应用（Q2010109）

徐娓，女，高级工程师，从事航空气象预报工作。

AbstractBased on NCEP/NCAR,NCEP/NOE reanalysis data and 0.1°×0.1°FY-2 satellite data,the thunderstorm event occurred on Jul 23 rd -25th of 2010 over Guanghan Airport was analyzed.The results shows that this process was causted by joint influences of front and westerm Pacific subtropical high； HPF、AWV and TBB is very important in Short-time forcasting and Nowcasting.Keywordsthunderstorm；satellite products；HPF；AWV；TBB