利用气象卫星进行雷暴预报的应用研究

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利用气象卫星云图对大连机场
雷暴进行预报的应用研究
王鑫大连空管中心气象台（116033） 助理工程师
提要
雷暴是一种对飞行影响极大的天气现象，其强风暴雨严重威胁飞行
安全，也可能破坏机场地面设施。雷暴的出现常常造成飞机的返航、备
降，甚至航班的取消，这不仅是使航空公司造成较大的损失的一个重要
原因，而且还会给旅客出行带来许多不必要的麻烦，所以要求航空气象
预报人员对雷暴发生的预报要十分精确。但用现阶段的常规天气图来预
报，有一定的迟滞性；使用气象雷达，一是由于其量程有限，能监视到
积雨云的时间较短，依然会造成远程航班返航、备降；另一方面由于雷
达有信号衰减和资料的空白，常常会遗漏个别的对流云系的发生发展，
这是威胁飞机安全飞行的隐患。因此现阶段对雷暴的发展和演变预报的
最好手段就是利用气象卫星云图识别、监视对流云系。美国国家海洋大
气局环境研究实验室（NOAA/ERL），以及国家环境卫星、资料和信息局
（NESDIS）等曾提出“卫星预报漏斗”的思路来制作0—48 的对流性天
气。对于航空气象来说，气象卫星更是至关重要的。本文分析了气象卫
星云图中几种天气系统的图象特征，并结合大连地区雷暴发生的地区性
特点，简要说明了天气系统云系的发展、演变会导致大连机场雷暴发生
的几种情况，为作出雷暴预报提供了一些方法。
BRIEF
Based on the thunderstorm of the local characteristics in
Dalian airport,it is analyzed the portrait characteristics of
meteorological satellite images in some weather systems ,which
can cause thunderstorm.It is explained some circumstances of the
occurrence of the weather systems which can cause thunderstorm
in dalian airport,and provided some method for the thunderstorm
forecast.
关键词：气象卫星云图雷暴天气系统
Key Words: meteorological satellite image
thunderstorm weather system
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概况
大连机场地区雷暴出现次数较为频繁，累年平均雷暴
日数为15．1 天，最多年份有20 天，最少年份也有11 天，
并且出现时间较为集中，多出现在5—10 月。大连机场地
区单纯的热力雷暴出现较少，绝大多数雷暴是由天气系统
诱发产生的系统性雷暴，产生雷暴的天气系统主要是锋面、
空中槽线（或切变线）、副热带高压后部和冷涡，所以我们
要想精确预报雷暴的发生，首先要先密切注意这些天气系
统对应的云系的发生发展及其移动，特别是要注意云系中
对流云团的发生、发展、移动，以下将对这几种天气系统
对应的卫星云图特点，及它们在一定条件下对大连雷暴产
生的影响进行分析。
云系中的雷暴云团发展分析
1 锋面云系
1．1 冷锋云系
产生大连机场地区
的锋面雷暴的锋面多是
冷锋。温带的冷锋云带，
一般长1000km 左右，
宽200—300km，云带的气旋曲率明显，可见光云图上，云
带的色调比较均匀，内部常常嵌有一些对流性的亮区，这
图1 冷锋前的三条对流线
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些对流性的亮区，常常是引发雷暴的地方。当在卫星云图
上，大连机场上游地区（内蒙、华北一线）上空出现东北
—西南走向的锋面时，并且锋面与高空风平行，其云带宽
而且密实完整，色调较亮，这表示冷锋较为活跃，冷锋云
带与强斜压区相联系，云带后部有冷平流，云带中风的垂
直切变很强，云带中低层隐嵌着积状云，云带下容易发生
雷暴，此时，我们应该密切注意冷锋的移动和发展，是否
会移入本站，使本场产生雷暴。图1 就是冷锋前有三条明
显的对流带，受其影响本场发生雷暴天气。
有时，上游冷锋不活跃，云带色调暗，云带中多以高
层云为主，在这种情况下，我们会放松警惕，认为此种锋
面不会产生强降水和雷暴天气，但往往这种锋面在自西向
东移动的过程中，经过渤海时断裂，大连机场地区经常处
于锋面在北部一段的尾部，该处在夜间受渤海丰沛水汽和
海洋加热作用的影响，对流极易发展，产生对流云，对流
云在同周围云系合并，共同发展，面积不断扩大，产生较
强的云系，在西风或西南风的影响下，移入本场，产生雷
暴。
在过渡季节，冷锋云带移入西太平洋后，其后部的冷
气团还常常产生大量的细胞状云和积云，细胞状云中有较
强的对流发展，当本场风向为东风或东南风时，这些云就
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图2 冷涡云系
会移入本场，产生雷暴。
1．2 暖锋云系
当气旋在山东、渤海向东伸有暖锋，或是无气旋，只
在山东、渤海一线为暖式切变线时，从卫星云图上可以看
出，在其上空为一暖锋云系，呈宽300—500 公里，长几百
公里的带状云区，此云区上部是大片的卷云，其下为高层
云、雨层云、积状云，云带色调较为明亮，表示云区内对
流活动强烈，当云区位于山东半岛及渤海湾上空，云区边
缘中的晴空区，在上午易产生热对流，十分有利于积雨云
在这里形成发展，当本场风向为西南风或偏南风时，产生
的雷暴云团会很快移到本场，影响正常的飞行。
2 冷涡云系
冷涡雷暴是大连
机场最常出现的一种
雷暴。在冷涡附近，
冷暖平流明显， 雷暴
云团活跃， 极易产生
强对流天气。大连机
场地区常位于东北冷
涡底部，对流较活跃，积雨云的发展、消亡都较快，对预
报雷暴来说是一个较大的难题，但利用气象卫星云图，由
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于它每小时都可监测，这样预报就方便多了。图2 就是一
比较清楚的冷涡云图，大连位于冷涡下方。
冷涡云系发生雷暴常表现为以下几种形式：
2．1 雷暴云团出现在与冷涡相连的冷锋云带前方杂乱的云
系中，这种情况表现为冷锋云带与副热带急流云系之间存
在一片杂乱云系，在这片杂乱的云系内出现白亮的对流云
单体。
2．2 与冷涡相连的云带与其前方云团合并生成了雷暴云
团：当位于偏西位置的东北冷涡，有时与短云带相连，前
方有小对流云团，且冷涡有强的冷平流，使云带东移，并
与云团相合并，促使云团强烈发展，东移过程经由本场，
容易产生雷暴。
2．3 当大连机场位于冷涡前，由于冷涡前对流强烈，会不
断有对流云团甚至雷暴云团产生，大连机场地区极易受其
的影响，产生雷暴天气。冷涡前部生成的雷暴云团，大致
有下面三种情形：
2．3．1 冷涡后部的对流单体活跃，冷涡周围气旋环流，
气旋式移动到冷涡前部发展而成的。
2．3．2 在冷涡前部局地生成。有时在冷涡的前部有一片
松散的云区，当低层出现暖平流或由于太阳加热作用，在
这片云区附近出现强雷暴云团。
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2．3．3 在冷涡云系与冷锋云带连接断裂处生成雷暴云团。
2．4 当大连机场位于冷涡后部时，受其后部雷暴云的影
响，冷涡后部常常有一片对流细胞状云区，这种云区中有
利于雷暴云团的发生发展。夏季，在东北冷涡后部，由于
白天地表受太阳强烈的加热和较好的水汽状况，在冷涡后
部会出现大片对流细胞状云系和积云线，这种情况在上午
的云图上并不明显，只有在午后云图上有清楚表现，配合
高空图，如果图上有小扰动，通过这片细胞状云区时，便
会出现积云变稠密区或逗点云系，如果下垫面水汽充足或
有良好的水汽输送，云区发展，就会有雷暴产生。
3 低槽云系中的雷暴云团
大连机场地区高空低槽活动也十分频繁，但这种低槽
在地面上不伴有冷锋，只是在高空图上有冷中心或冷舌相
伴，当机场地区位于槽前时，由于辐合作用也易引发雷暴。
从卫星云图上看，槽线对应的上空起初为一片散乱的云系
或窄而断裂的云带，经过对流作用后，散乱的云系中出现
一个个边界光滑、明亮的雷暴云团，之后云团不断发展，
有的甚至不断相互合并，在下风方出现明显的卷云砧，预
示着雷暴云团发展成熟，本场不久将有雷暴发生。
局地发生发展的雷暴
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图3 热力作用产生雷暴云团
有些雷暴的发
生不仅仅只是同天
气系统有关，而是由
于热力作用及地形
作用的原因产生的
雷暴，这类雷暴的特
点是突发性、时间
短，强度大。特别是大连地区由于其三面环海的特殊地理
位置，极易发生这类雷暴。又由于海上没有气象台站，以
所以我们无法知道海上的天气实况，因此这类雷暴在地面
天气图上无法预先看到，我们更加不能从天气图上分析雷
雨是否会影响本场飞行，这就更加增加对大连机场雷暴预
报的难度，这是我们在夏季发生雷暴漏报的一个主要原因。
但如果利用气象卫星来监视海上云团的发生发展，就会大
大提高对这类雷暴预报的准确性。如图3 就是局地产生的
对流云,而且强度较强。
由于地形的影响，大连地区海上云团的发生发展有一
个较为特殊的情况，即海风的影响。在气象上，由于海陆
热力差异，产生了海陆风，在夏季，风由海洋吹向陆地。
由于大连地区三面环海的特殊的环境，有时会受来自东西
两岸相向吹来的海风的影响，相向的海风从海上携带了大
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量的水汽，并在半岛中心汇合，再由于陆地的加热，产生
上升运动，形成小积云，又由于海风不断输送海洋中的水
汽，对流又不断将水汽向上输送，云层不断发展，一旦高
空有弱的冷空气流入，就会破坏高空的温压平衡，促使本
场上空形成的积雨云发展，发生雷暴，影响正常的飞行。
所以，在夏季，当我们发现云图上本场上空有小块的积云
时，就不要放松警惕，要密切监视云图，注意云团的发展
情况，以防雷暴的发生，影响飞行。
卫星云图辅助大连机场雷暴预报的流程
根据以上分析研究，设计了卫星云图辅助大连机场雷
暴预报的流程，如下：
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结束语
以上是对大连机场地区如何通过观察卫星云图云系变
化来预报雷暴发生的几点经验，但这些远远满足不了实际
工作的要求，我们在今后的实际工作中还要不断的摸索、
研究，使卫星资料能够得到更加充分的利用，促进航空气
象预报水平不断的提高。但是，虽然运用卫星预报对提高
预报水平有很大的帮助，但是要把预报做的更精准，还需
要将卫星资料同常规天气图分析、雷达图象、数值预报等
其它手段相结合，做出全面、综合的分析，预报出雷暴发
生、结束的具体的时间，这样才能为飞行作出真正优质的
服务。
参考文献：
1 陈渭民.《卫星气象学》
2 赵文家、金家泉等.《大连国际机场航空气候志》.1999 年
3 江吉喜.《气象卫星图象在天气分析和预报中的应用》.气象卫星资料
应用培训班讲义汇编. 中国气象局培训中心科技培训部2002 年4 月.46
—98
4 寿绍文等.《中尺度天气的预报》. 《中尺度气象学》. 气象出版社.
2003 年3 月.316—367
5 李修芳、傅兵等.《京津地区强对流天气短时预报方法》.《天气预报
方法与业务系统研究文集》.气象出版社. 2002 年1 月.239—243