2024年2月21-22日南昌昌北机场雷雨天气过程分析

摘要：此次过程是由850hPa低涡切变配合强盛的西南急流引起的强对流天气过程，浅层的高温配合高层的冷槽，提供了较好的热力不稳定，而850hPa低涡切变和强盛的西南急流则是提供了很好的动力抬升条件和水汽条件。

关键词：雷雨；强对流；天气形势；雷达

1.天气过程回溯

1.1天气过程概述

2024年2月21日白天，江西中北部地区迎来大范围雷雨天气，其中在赣北大部12h降水量达到50mm以上（图1a），最强雨带呈东北西南带状位于本场附近。在22日凌晨（图1b），赣东北大部12h降水量达到25-50mm。本场附近12h降水量在10-25mm之间。

本场主要天气过程可以分为两个阶段。第一阶段为21日白天，在21日07:24-08:46,09:43-13:42,14:30-15:46,16:39-18:48出现多段雷暴天气，其中最长连续时长达到4小时，总时长接近8个半小时，较为罕见。同时在07:30-13:42，14:38-18:39出现了间歇性中到大雷雨，其中大雷雨共出现6次，每次持续时间5-10分钟，在16:56-17:02还出现了小冰雹天气，过程降水量51.6mm，共造成五架航班返航备降。第二阶段为22日凌晨，在22日00:56-02:46本场出现了雷暴天气，同时在00:14-02:16,03:38-03:48,06:26-06:46出现了小到中等强度霰，期间最低气温在0-1℃，过程降水量10.9mm，期间共有2架航班返航备降。

图1 21日江西地区12h降水量分布图（a：21日07-19时，b：22日00-12时）

1.2天气形势分析

分析21日08时天气图（图2）可以看到，500hPa南支槽发展强盛，西南地区至长江中下游地区都为槽前强盛西南急流控制，本场上空西南风速达到28m/s。同时本场上空，处于冷槽控制，有利于不稳定层结的建立。700hPa同样维持强盛西南急流控制，风速达到24m/s，比湿达到7g/kg，具有十分有利的水汽条件。

850hPa上的低涡切变位于湖南至江西北部一带，本场处于切变南侧强盛西南气流控制，风速达到22m/s，具有形成对流天气十分有利的动力条件。同时温度锋区还位于长江以北，本场上空气温到达13℃，与500hPa温差达到29°，具有明显的热力不稳定条件。水汽条件上，在850hPa上长江以南大部地区都维持一个高湿状态，南昌站比湿更是达到11g/kg，具有很好的水汽条件。同时，地面冷锋已南压至赣中至赣南一带，本场为强冷高压底部控制，冷高压中心1072.5hPa。

综上所述，21日白天天气过程是在发生近地面为冷高压控制，850hPa以上为强盛暖湿空气配合高层的冷槽，提供了较好的热力不稳定和水汽条件，而850hPa低涡切变则是提供了很好的动力抬升条件。

图2 21日08时天气图（a：500hPa、b：700hPa、c：850hPa、d：地面）

至21日夜间，分析2日20时天气图（图3）可以看到，500hPa强盛西南急流再次发展，本场上空西南风速达到36m/s。同时本场上空，处于弱冷槽控制，有利于不稳定层结的建立。700hPa强盛西南急流同样有所发展，风速达到26m/s，比湿达到6g/kg，具有十分有利的水汽条件。

850hPa上的切变线位于湖南至江西中北部一带，本场处于切变南侧西南气流控制，风速减弱明显，仅有6m/s，动力条件较白天有所减弱。同时温度锋区有所南压，本场上空气温为7℃，与500hPa温差达到20°，具有一定的热力不稳定条件。水汽条件上，较白天也是有所减弱，南昌站比湿为7g/kg，具有较好的水汽条件。同时，地面冷锋已南压华南北部，本场为强冷高压底部控制，冷高压中心1060hPa。

综上所述，21夜间至22日凌晨，700hPa至500hPa西南急流较白天是加强的，但浅层系统和水汽条件是减弱的，整个天气形势配置仍有利于对流天气出现，但整体强度较白天是有所减弱的。

图3 21日20时天气图（a：500hPa、b：700hPa、c：850hPa、d：地面）

1.3探空分析

再看21日08时温度对数压力图（图3a），925hPa至850hPa有强逆温层结，将抬升点从逆温层顶订正后，CAPE达到131.8 J/KG，在这个季节是比较高的，同时K指数为41.3℃，SI指数为-5.58℃ ，对流不稳定层结明显。同时0-6公里垂直风切变达到32.6m/s，0-3公里为28.9m/s，且是强偏南风和强偏北风形成的垂直风切变，动力条件十分有利于强对流天气的产生。同时，湿层延伸至对流层顶，水汽条件十分有利于短时强降水的出现。0℃层高度位于3700米，-20℃高度位于6700米，是形成冰雹较好的温度层结，但当时考虑CAPE值较小，湿球0℃（WBZ）层高度在3700米附近，稍有偏高，是不利于冰雹出现，综合考虑仍以雷暴伴短时强降水天气为主。从实况可以看到，在强垂直风切变和较好的温度层结配合下，虽然CAPE值较低，但仍出现了短暂冰雹天气，这是在以后工作需要注意。

至21日夜间，从21日20时温度对数压力图（图3b）可以看到，925hPa至850hPa强逆温层结维持，将抬升点从逆温层顶订正后，CAPE达到123.6 J/KG，同时K指数为23.8℃，SI指数为6.62℃，仍有一定的不稳定层结，但较白天明显减弱。同时，湿层厚度仅发展到600hPa，水汽条件较白天减弱明显。但0-6公里垂直风切变达到40.1m/s，0-3公里为29m/s，较白天是有所加强的，仍有利于对流天气的出现。同时，逆温层强度达到12℃，厚度达到1000米左右，且近地面冻结层不明显，不利于降雪或冻雨的出现。但湿球0℃（WBZ）层高度位于330米附近，高度低，有利于其它固态降水，如霰的出现。

图4 21日南昌站温度对数压力图（a：08时、b：20时）

2.天气机制分析

2.1雷达资料分析

雷达回波分析对于对流天气的预报分析（特别是临近预报分析）十分有利，在21日07:24时基本反射率，此时关键区内有大范围强对流回波，回波强度在50-60dbz，范围30-40公里，整个回波强度大，范围广，受中层西南引导气流影响，整体回波以40-50km/h速度向东北方向移动，受其影响本场第一次听到雷声，6分钟后，强对流云团覆盖本场，本场出现强雷雨天气，中到大雷雨持续时间近20分钟，对本场起降造成较大影响。

后续考虑，受低层切变和西南急流共同影响，在本场西南侧仍会有成片对流云团发展东移，影响本场。至09:34基本反射率，强对流回波再次覆盖本场，并在西南方向不断生成向东北方向移动，期间范围再次发展扩大到50-70km，但强度有所减弱，在40-50dbz，因此考虑以雷暴伴短时降水为主，整个过程至13:40左右有所减弱。

至14:30西南侧再次有强对流生成向东北移动影响本场，回波形态呈分散块状，范围10-15公里，强度45-55dbz，范围小强度大，同时移动速度达到60-70km/h，说明此时中层西南急流是有所加强的，当时考虑回波范围小移速快，以间歇性中到大雷雨为主，大雷雨每次持续时间10-15分钟，与观测实况是比较吻合的。整个分散性对流回波一直在本场西至西南侧60-70公里处生成，然后快速移向本场，其中在16:56本场在强降水中伴随出现了短时小冰雹，从16:50基本反射率可以看到对流回波呈10-15公里的南北向的线状，回波强度达到60-65dbz，当时综合回波形态和强度，还是考虑以短时强降水为主，未考虑到冰雹的出现。此次过程，一直持续至21日18:45对流回波才彻底减弱消散，整个雷雨过程结束。

22日00：45在本场西南侧10公里处有东西带状强回波向东北移动影响本场，强度在45-55dbz，以60-70km/h速度向东北方向移动，至00:56本场闻雷并出现中等强度降水伴霰天气，当时考虑回波南北宽度小且移速快，较强降水影响时间短，后续在西南50公里处不断有分散对流回波生成，快速东移间歇性影响本场，一直持续至02：46。在06：15本场西侧有孤立回波快速东移影响本场，至06:26出现中等霰天气，当时考虑回波范围小，移速快，对本场影响较小。

2.2数值预报资料分析

2.2.1 EC模式风场和湿度场预报

从EC风场和相对湿度场可以看出，至21日14时850hPa低涡切变减弱明显，西南急流已南压至赣南一带，本场上空西南气流减弱至8m/s，因此当时考虑系统性对流降水在14-15时以后有明显的减弱，至17时已转偏西气流2m/s，考虑对流完全减弱消散。对比实况发现，预报消散时间明显偏早，主要原因是700hPa西南急流一直发展旺盛，维持在24m/s以上，急流脉动里辐合配合850hPa弱切变辐合仍有利于对流天气的发展，同时高湿区一直维持，相对湿度在90%以上，动力和水汽条件仍满足对流天气的出现，从而导致不断有对流发展生成影响本场。

至21日23时，700hPa急流再次发展增强，风速达到20m/s，本场处于急流辐合里，同时气温在4℃。850hPa为弱偏北气流控制，温度同样在4℃附近，温度层结是不利于降雪天气出现的，所以当时考虑以对流性天气为主。至22日05时700hPa急流减弱至18m/s，且本场处于辐散区，850hPa维持弱偏北气流，不利于对流天气出现，因此考虑对流天气结束。同时温度层结上来看，850hPa在2℃，700hPa在4℃，不利于降雪天气出现。

从EC预报的21日20时700hPa和850hPa风场和实况对比后可以发现，预报的700hPa西南急流为18-20m/s，比实况26m/s是明显偏弱很多，同时EC预报850hPa弱切变位置在赣中至赣南一带，实况在赣中北一带，系统位置明显偏南。对于22日凌晨的对流过程，预报的形势场较实况是明显偏弱的，实际上发展更加强盛的西南急流有利于形成较强的垂直风切变，配合浅层的弱切变辐合形成强烈的上升运动，有利于云中形成大量冰晶粒子，同时湿球零度层高度十分低（21日20时330米），有利于一些霰等一些固态降水粒子的出现。

2.2.2 EC模式物理量场预报

强对流天气的出现需要满足不稳定条件、水汽条件和抬升条件这三个基本要素，因此物理量的预报对于强对流天气预报来说十分重要。从之前形势上分析可以看到，21日至22日本场上空一直维持高湿状态，相对湿度在90%以上，具有十分有利的水汽条。从EC物理量场可以看出，21日14时前，在江西中部一直维持着较高CAPE值，CAPE都在200-400J/KG左右，有利于对流天气的发展，至14时以后CAPE值显著减弱至0-50J/KG，不稳定条件较差。同时在垂直速度图上可以看到，至14时，赣北大部仍维持较好的上升速度，动力条件十分有利。至17时，垂直上升速度明显减弱，且无CPAE值，因此综合考虑在21日14至15时，仍以系统性对流天气为主，完全减弱消散时间在21日17时。

至21日23时，在赣北局地再次有CAPE值发展起来，达到200J/KG左右，同时从垂直速度图上可以看到配合有垂直上升运动的发展，有利与对流天气的出现。至22日05时，CAPE和垂直上升运动再次减弱，考虑对流天气结束。

2.2.3模式降水对比预报

从全球和区域模式降水预报中可以看到，对于21日白天对流降水天气过程，全球模式中EC、NCEP_GFS、GRAPES_GFS和JAPAN对此次降水过程时段预报较为一致，都预报在21日17时以后有降水明显减弱，对于降水强度EC、NCEP_GFS、GRAPES_GFS都明显偏弱且最强降水落区偏差较大，只有JAPAN对此次过程强降水落和强度预报与实况是较为吻合的。区域模式中，GRAPES_MESO_9KM,GRAPES_3KM、华东9公里和华东3公里对于降水强度和落区预报都较为一致，且与实况吻合，在降水时段上，都预报在21日14时以后，强降水落区东移南压，移出本场，与实况结束时间偏差较大。

对于22日凌晨对流天气过程，全球模式中GRAPES_GFS和JAPAN出现了明显的漏报，只有EC、NCEP_GFS做出了预报，在落区和强度上与实况较为吻合，在降水时段上，都预报在22日05时以后减弱，与实况有所偏差。区域模式中，在降水时段上，4家模式都预报在22日05时以后，降水减弱，在落区和强度上只有GRAPES_MESO_9KM预报的降水落区和强度和实况较为吻合。

综合分析可以看到，对于21日白天的对流天气过程，各家模式都做出了较为准确的预报，其中全球模式在降水时段上预报更准确，强度上偏弱，区域模式在降水落区和强度上更准确，在结束时间上较实况偏早。对于22日凌晨对流天气，EC、NCEP_GFS、GRAPES_MESO_9KM都做出了比较准确的预报，但对于消散时间，所有模式都预报的一致，与实况对比偏早。

3.预报服务过程

3.1MDRS预警服务过程

针对此次长时间雷暴天气过程，在前一日下午进行了气象、管制、流量之间的三方协同会商，根据气象预报，制定次日的预战术流控方案。在2月20日15:00发布了MDRS重要天气预报中，明确指出在20日19:00-21日08:00南昌本场及终端区受分散性中到大阵雨伴雷暴影响，覆盖率10-15%，发生概率≥70%,21日08:00-21日15:00，南昌本场及终端区受系统性中到大阵雨伴雷暴影响，覆盖率20-25%，发生概率≥70%。并在20日19:30参加运管委运行协调会，详细介绍了21日雷雨天气过程。经对比实况，此次预报服务和次日本场及终端区过程天气吻合度很高。预报的开始时间误差为1小时10分钟，与实况较为吻合，评估结果为准确；结束时间误差为0分钟，评估结果为准确。整体来说，对于21日的对流天气已经提前一天做出了较为精准的预报，用户满意度评分高达100分，三方协同预报服务效果可以说相当成功。

对于22日凌晨天气过程，在21日15:00发布的MDRS重要天气预报中，明确指出在21日18:00-22日07:00南昌本场及终端区受分散性中或大阵雨伴雷暴影响，覆盖率20-25%，发生概率≥70%,22日15:00至22日21:00，终端区南侧受分散性中阵雨影响，覆盖率10-15%，发生概率≥70%。经对比实况，对于21日夜间至22日早间雷雨天气过程做出了精准预报，开始时间偏差为0分钟，结束时间偏差为1小时35分钟，评估结果都为准确，用户满意度评分高达100分。但对22日凌晨至早间雷雨伴随的固态降水霰出现了漏报的情况，对于22日傍晚的对流天气出现了空报的情况。

3.2机场警报及终端区服务情况

终端区预警（图5）：21日06:02发布了本场终端区天气预警，预计21日08:00-12:00终端区将出现对流天气，提前量为118分钟，偏差量0分钟，综合质量得分92.2。随后在21日10:31、16:28和22日06:18三次更新终端区预警，综合质量得分分别为83.41、56.48和93.49。

图5终端区预警与实况对比图

机场警报（图6）：21日06:41发布首份雷雨机场警报，预计21日07:50-11:00有对流影响关键区，实况在07:30开始有中等到强的对流影响机场关键区,提前量49分钟，综合质量得分80.81；后续在10:12、12:38、14:17、16:12以约2小时的频次跟新机场警报内容，4份机场警报综合得分为65.24、56.2、47.11、77.25。期间共造成5架航班返航备降。

图6 21日白天机场警报与实况对比图

21日21:28发布首份雷雨机场警报（图7），预计21日23:20-05:00有对流影响关键区，实况在23:12开始有中等到强的对流影响机场关键区,提前量104分钟，偏差量64分钟，综合质量得分55.98。在21日23：50组织与江西省气象台和华东气象中心临时天气会商，考虑22日凌晨仍以对流性降水为主，短时伴有固态降水。并在22日00:24、04:53、06:24三次更新机场警报，强调对流天气过程伴有固态降水霰，气温0-1℃，注意航空器积冰。三份警报综合得分为48.18、80.56、56.53。整个过程，共发布终端区预警4份，机场警报9份，趋势预报17份，组织临时天气会商1次。

图7 21日夜间至22日机场警报与实况对比图

4.结论

（1）对于此次过程，全球模式和区域模式都做出了一定的预报，且整体预报结论较为一致，给于了预报员较好的指导。但对于21日白天和22日凌晨对流消散时间的预报都较实况偏早，且对于22日凌晨对流伴有固态降水霰天气的出现没有较好的体现。主要是由于700hPa急流脉动引起的对流天气，数值预报能力有限同时温度层结预报上存在一定误差，需要预报员在综合分析的基础上更加细致，同时加强短临的监测和临时天气会商，及时修订预报结论。

（2）在此次过程的预报服务中，预报员通过多种服务形式提供了较为准确的预报结论，为管制员和签派员带来了较好的服务体验。首先，提前一天预判雷雨过程，并在MDRS中有所体现。其次，在雷雨当日通过现场天气讲解、微信预报群服务、短信、电话通报等多种服务形式提供了精准的预报，尤其是在强雷雨来临前都能提前电话通知塔台、进近值班现场，并在微信群里实时更新预报结论，并且每2小时跟新一次机场警报，有效改善了预报产品颗粒度大的问题，提升预报实用性。最后，在气温较低且出现固态降水霰之后，能够及时修订机场警报，多次电话提醒机场运行指挥中心航空器除冰，及时有效的保障航班运行正常。

参考文献

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作者简介：罗尔曼（1998.12）男，汉族，江西南昌人，大学本科，助理工程师，研究方向：气象观测预报。