上海浦东机场一次强对流过程的雨强判断标准思考

上海浦东机场一次强对流过程的雨强判断标准思考

邹玮1  徐蒙1

（1.民航华东空管局气象中心  上海长宁  200335）

摘要：2023年08月17日午后起，浦东机场经历了一次强对流天气过程,对浦东机场进出港航班正常性造成较大影响。本文对当日天气过程及服务情况进行回顾分析，选取浦东当日部分时间段AWOS资料和人工观测记录，重点对能见度、RVR等气象要素与瞬时雨强的关系进行分析，提炼强对流天气中的观测要点，对今后强对流天气下的观测服务工作提供参考。

关键词：气象观测；浦东机场；强对流；雨强；气象服务

上海浦东国际机场位于上海浦东新区，位处长江出海口，毗临东海。自1999年建成以来，航班次数不断增多，已成为我国重要的航空枢纽[1]。目前，民航航空气象地面观测主要是由气象观测员在地面通过人工方式或者利用气象设备对本机场及跑道、进近着陆、起飞爬升区域的气象要素及其变化过程中所进行的系统、连续观察和测定活动[2]。本文结合浦东机场2023年08月17日发生的一次强对流天气过程，基于 AWOS 自动观测系统数据及人工观测数据，对比分析能见度、RVR等气象要素与瞬时雨强的关系，探讨实际工作中该类天气的雨强综合判断标准。

一、天气过程简介

2023年8月17日午后起，浦东机场经历了一次强对流天气过程。14:47（BJT，下同）本场西北面有Cb云生成，15:17本场北面首次闻雷，期间各跑道端均未出现降水现象，15:56本场再次闻雷，持续时间长达71分钟，期间本场中雷雨及以上持续时间55分钟，大雷雨持续时间49分钟，跑道各端均出现大雷雨，17:07本场最后一声闻雷，17:17中雷雨转为小阵雨，至18:48雨停，降雨量总计58.1mm，一小时降雨量54.1mm。此次过程各天气要素变化剧烈，主要表现为雷暴和降水，且降水存在明显的局地性和空间差异，对浦东机场进出港航班正常性造成较大影响。

二、环流形势分析

从17日早上8点各层和地面天气图可见，华东大部分地区地面处于弱气压场控制，850hPa上华东中南部位于两高之间，苏南至上海存在弱的辐合区，华东中南部受湿区控制，苏北受干区控制，上海北部干湿交汇；700hPa与850hPa天气形势相似，苏皖有一湿舌；500hPa上，副高呈南北带状分布，黄海北部地区有低涡中心发展，低涡槽底位于苏北地区上空，并进一步东移南压至上海上空。

图1  2023年08月17日地面、850hPa、700hPa和500hPa天气图

三、气象要素分析

根据《终端管制中心与气象中心关于气象服务工作协议》中有关气象观测服务的条款，结合本次天气过程中AWOS数据及人工观测数据，主要针对降水量及能见度、RVR等气象要素与瞬时雨强的关系进行对比分析。

因前两段雷暴过程（03:18NW-04:13W  07:17N-07:36N）本场最大降雨强度仅为小雷雨，降水较为平均，无显著局地性特征，且对机场运行并未产生较大影响，故本文不再具体分析此时段内各气象要素变化特征。

1.纪要栏演变（世界时）

雷暴：

TS03:18NW-04:13W  07:17N-07:36N  07:56N-08:18Z-09:07E

降水：

-SHRA03:39-04:27  07:45-SHRA08:04-+SHRA08:10-SHRA08:59--SHRA09:07-10:48

2.降雨量分析

由于管制用户更关注短时强降水对运行的影响，观测规范中的一小时降水量标准无法满足用户的需求、故采用AWOS、AWS面板瞬时降水量数据进行定量判断（中雨、中阵雨：瞬时降水量0.2-0.3mm/min；大雨、大阵雨：瞬时降水量≥0.4mm/min）。因16R并未配备瞬时雨强测量设备，16L瞬时雨强仪器数据持续异常，故只根据其余各点降水瞬时雨强进行比较分析。整个过程（07:45-SHRA08:04-+SHRA08:10-SHRA08:59--SHRA09:07-10:48）瞬时降水量详情如下图所示。

图2 浦东机场跑道各端瞬时雨强变化趋势

从上图可以清晰看出此次降水主要集中在16:04-17:07，且此次对流过程持续时机场降水分布存在一定空间差异。由于雷暴系统大体呈现自西北向东南移动的趋势，并在机场上空持续徘徊并最终消散释放，因此过程开始时，机场北部先出现降水，此后降水的移动路径为从北向南，同时结合机场南北头降水差异可见强降水主要集中在机场南部，最大瞬时雨强超过了2.5mm/min，与此同时机场北面瞬时降水降到了极小值，仅为0.4mm/min，数据显示降水存在明显的局地性和空间差异。

表1 跑道各端降水量

结合跑道各端降水量（表1），可发现此次过程南头降水比北头强，随着系统在机场上空徘徊移动并最终原地消散，最东面沿海跑道降水普遍少于另外三条。

因16R未配备瞬时雨强的测量设备，16L瞬时雨强仪器数据持续异常，造成观测员无法第一时间获得对应点雨强数据，对实际工作产生一定影响，故考虑是否可以根据跑道各端VIS、RVR数值变化反演出对应端瞬时雨强。为比较方便，以下将各端点瞬时雨强全部乘（-1），使得瞬时雨强和VIS、RVR的变化趋势保持正负一致性。

3.能见度与瞬时雨强关系

表2 跑道各端VIS与瞬时雨强相关系数

图3 跑道各端VIS与瞬时雨强变化趋势

对表2分析可知各点VIS变化与瞬时雨强有着紧密联系，考虑滞后性影响，跑道各点VIS变化与瞬时雨强相关性随时间并未明显减小，基本与实时状况趋于一致。

进一步分析跑道各点瞬时雨强与一定滞后时间VIS变化可见，各点VIS与瞬时雨强相关系数均超过0.83，17L、34R VIS与瞬时雨强相关系数均超过0.9，两者具有较高的相关性。针对此次过程，可根据VIS（2min延迟）对雨强进行辅助判断（中雨/中阵雨：VIS参考值急剧下降至6000米左右；大雨/大阵雨：VIS参考值急剧下降至4000米以下）。

4.RVR与瞬时雨强关系

表3 跑道各端RVR与瞬时雨强相关系数

图4 跑道各端RVR与瞬时雨强变化趋势

分析图表可知除35R外，其余各点RVR变化与瞬时雨强都有着紧密联系。考虑滞后性影响，跑道各点RVR变化与瞬时雨强相关性随时间逐渐减小。故进一步对各点RVR变化与实时瞬时雨强进行逐一分析，可见除35R外，其余各点RVR与实时瞬时雨强相关系数均超过0.8，两者具有较高的相关性，并且两者变化特征亦趋于一致。针对此次过程，可根据实时RVR对雨强进行初步判断（中雨/中阵雨：RVR<2000；大雨/大阵雨：RVR<1800）。

5.雷达与瞬时雨强关系

X波段相控阵雷达体扫时间仅为1分钟，观测员可参考即时更新的相控阵雷达产品，来粗略估计本场当前的降水强度。对于管制关注的未配备观测仪器的部分跑道和观测员无法目视到的浦东机场区域，由于雷达投影误差等因素存在，只可根据雷达产品对雨强粗略判断，精细化服务通报仍然存在提升空间。结合过往和本次天气过程，雨强参考标准如下：

（1）当相控阵雷达组合回波小于35dBZ,或瞬时雨强小于9mm/h时，可报小雨/小阵雨；

（2)当相控阵雷达组合回波大于等于35dBZ且小于50dBZ，或瞬时雨强大于等于9mm/h且小于34mm/h时，可报中雨/中阵雨；

（3)当相控阵雷达组合回波大于等于50dBZ，或瞬时雨强大于等于34mm/h时，可报大雨/大阵雨。

图5 不同时刻相控阵雷达组合回波和瞬时雨强图

四、服务

本次天气过程中，观测员及时观测、通报了强对流云、降水强度、跑道各端瞬时降雨强度等气象要素的变化情况，按规范保证了工作质量。

表4 08月17日浦东气象台特殊报告发布情况表

表5 精细化服务

五、雨强判断标准

结合此次和过往天气过程，对浦东机场雨强判断标准如下：

表6 雨强判断标准

六、总结

结合此次及过往天气过程，根据不同参考要素，对浦东机场雨强判断标准进行了进一步修改优化，但由于样本数量较少，影响VIS和RVR数值的变化存在多个因素（1.大气透明度、2.气象光学视程、3.跑道灯光级数），且根据此次过程，考虑一定时间滞后性才显现出明显变化趋势，故实际工作中仅可根据VIS、RVR变化趋势对雨强有大致判断依据，并不能仅以此为定量依据向塔台等部门进行通报。后续可结合多样本历史数据进行分析研究，根据VIS和RVR降低数值反演推断出跑道各端瞬时雨强。

本次天气过程中，在精细化服务方面，观测员可以根据管制部门的实际需求，克服AWOS仪器测量缺失、故障、延迟等一系列困难，及时提供相应的局地雨强通报服务，同时也能主动及时告知塔台非使用端瞬时雨强，及时缓解塔台放行航班压力。总的来说，此次过程虽然降水局地性强、空间分布差异大，但观测员始终认真遵守通报协议，对多变的气象要素及时、准确通报，没有发生“错、漏、忘”事件，较好地完成了观测任务，保障了飞行安全。

参考文献

（1）张荣智，吴波，吕梦瑶，等.上海浦东机场低能见度和低跑道视程事件变化特征及可能原因分析[J].气象与环境科学，2020，43(2):50-55

（2）丁仁智，李政泽，马超.上海虹桥机场一次强雷雨过程的气象保障实例[J].中国电气工程学报，2022，2:178-179