摘要:民航地面气象观测和航空运行之间具有极其紧密的联系,此项工作是确保航空安全飞行的关键保障工作之一,担当着对本站及视区、机场跑道及飞行进近、爬升区域天气现象、能见度、云、风速风向、气压、温度、湿度等气象要素的观测以及报告的任务。
关键词:霜的形成、分类、条件;地面观测霜的判定;霜对飞行安全的影响;
霜作为地物凝结现象,它的出现对民用航空活动起到一定的影响,本文着重介绍霜的形成机理,判定以及对飞行的影响。在多年工作实践中发现书本上有些理论知识和实际情况有些出入,所以观测人员不应全部照搬书本理论知识,应遵循职业道德,坚持实事求是的原则,时刻牢记观测飞行安全的重要性,学习理论知识,结合工作经验,按照霜的特征及要求记录、及时发布机场警报。
一、民航地面气象观测对确保航空运行安全的重要作用
民航地面气象观测业务和一般的气象观测业务存在显著差异,需要每1小时或每30分钟进行1次例行观测,给气象预报给予服务及积累各类气象要素观测数据资料,为飞行管制单位、机组及机场等提供真实、直接、精准的实时天气信息,特别是对于一些突发性灾害性天气生成、发展、强度、变化趋势及消失时间等观测尤为重要,对于其准确性、时效性及及时性要求更高。一旦达最低气候运行标准或发生重要天气现象时,必须第一时间发布准确特殊天气报告,或当天气演变要比运行标准要高及重要天气结束时,同样需要在最短时间内对天气报告发布,减少或避免备降、返航及航班延误,减少经济损失,避免由于天气因素而导致航空飞行事故,确保航空运行安全。
二、霜的观测要点
霜一般出现在早晨,我们观测员要特别注意各气象要素是否符合易结霜的条件,在观测场观测时,观察附近的草或近地物体,必要时也可借助光源,如果有霜,会反射出色彩斑斓的现象,再用手触摸可感觉到松脆的东西,像是划过砂纸表面,并且感觉冰冷,脚踩在草地或地面会出现脚印,如果滑动,还会有白色的物体被“移动堆积”,那么,我们观测到的这种在物体表面,白色松脆的覆盖物就是霜。
三、霜的形成形式及形成霜的有利条件
霜,水汽凝华在地面或物体上的白色松脆的冰晶或由露水冻结而成的冰珠。在晴朗微风,湿度大的夜间且地面或地物温度在0℃以下时,有利于霜的形成。霜是一种天气现象, 属于中国地面气象观测内容。“霜”通常出现在秋季至春季时间段。气象学上一般把秋季出现的第一次霜称做“早霜”或“初霜”,而把春季出现的最后一次霜称为“晚霜”或“终霜”;从终霜到初霜的间隔时期,就是无霜期。
1.霜的形成形式。霜的形成大体上分两种形式,一种是湿度较小时,露点温度≤0℃,当地面或近地物体上的温度降到露点温度以下时,水汽直接凝华在地面或近地物体上,形成白色松脆的冰晶,这是最常见的霜;另一种是由于湿度较大,露点温度>0℃,当地面或近地物体的温度降到露点温度以下时,先凝结成露,然后近地物体的温度继续下降到0℃以下,露冻结成冰珠,这种情况也是霜,但比第一种情况少见。科学上,霜是由冰晶组成,和露的出现过程是雷同的,都是空气中的相对湿度到达100%时,水分从空气中析出的现象。它们的差别只在于露点(水汽液化成露的温度)高于冰点,而霜点(水汽凝华成霜的温度)低于冰点,因此只有近地表的温度低于0℃时,才会结霜。
2.霜的分类。根据霜的形成条件可以把霜分为辐射霜、平流辐射霜、洼地霜以及冻露。
3.有利于霜的形成天气条件。霜需要在适当的风速、温度、湿度条件下才可能形成。风速过大,不利于水汽的凝华;温度过高,湿度过大将会先形成大量的露,而露的凝结过程必将伴随着热量的释放,将部分补偿了因辐射而损失的热量,不利于霜的形成。所以霜易在晴朗微风且寒冷的夜间形成。夜间晴朗有利于地面或地物迅速辐射冷却。微风可使辐射冷却在较厚的气层中充分进行,而且可使贴地空气得到更换,保证有足够多的水汽供应凝结。无风时可供凝结的水汽不多,风速过大时由于湍流太强,使贴地空气与上层较暖的空气发生强烈混合,导致贴地空气降温缓慢,均不利于露和霜的生成。对于霜,除辐射冷却形成外,在冷平流以后或洼地上聚集冷空气时,都有利于其形成。这种霜称为平流霜或洼地霜,它们又常因辐射冷却而加强。因此在洼地与山谷中,产生霜的频率较大。在水边平地和森林地带,产生霜的频率较小。某机场地处于晋中盆地,周围多山地,西、北、东三面环山,以西10km处的汾河自北向南流过,处于温带季风气候区。冬季,当寒潮或冷空气的影响结束后,本站转受高压控制,云层消散,风速也减小,经过1-2天的阳光照射后,蒸发了很多地面及近地面层的水汽,湿度减小,当温度、露点、风速等条件适合时,次日清晨就很容易出现霜。
四、霜与其他几种地物凝结现象的对比观测
1.积雪与霜同时存在时。在降雪停止的晚上或早晨,有时因积雪而漏记霜,这是我们可以清理掉草叶或光滑金属物品上积雪,如果很快又生成一层似“毛玻璃”的存在,那么就可以判定为霜。
2.雾凇或雨淞存在时霜的观测。雾凇、雨淞和霜是可以同时存在的,区别是他们所处的高度和部位不同。
3.露和霜同时存在时霜的观测。在春秋季节的早晨,会出现霜与露同时出现的情况,遇到这种情况,观测员应根据前晚的温度湿度等要素加以判断,因为随着地温的上升,有可能霜融化为露。
五、霜对航空安全的影响
积霜对航空的影响,首先体现在航班准点率,如果早班飞机不进行除霜作业,势必影响航班的正常起飞;其次,在飞行中,空气中的水汽接触到0℃以下的飞机,也会在飞机上凝华成霜,风挡积霜。霜易集聚于机翼表面,会影响飞机的空气动力性能,继而对飞行安全造成影响,还给飞机的维护工作增加困难。若地面气象观测人员漏报、晚报霜,可妨碍飞行人员的视线,给试飞安全保障带来不必要的隐患问题。所以做好冬季霜的地面气象观测任务,及时发布机场警报是保障飞行安全的首要任务。如进入暖湿气层,水汽会继续凝华,产生飞机结冰。但是这种积冰一般较薄,只要飞机在暖空气中飞行一段时间,冰会很快融化,因此对飞行影响不大;再次,最为关键的,就是飞机外表面的冰霜学等污染物会使飞机的外形发生变化,增加飞机重量,使飞机的外表面变得粗糙,增加阻力,减少升力。严重时会引起飞机失速和瞬间反常上仰,从而使操纵效能降低和起飞离地过程中出现非指令仰角变化和滚转,使飞行姿态难以控制,处置不当严重危及飞行完全,发生空难会触目惊心。
积霜严重威胁着飞机飞行安全,在应对积霜时,应积极对积霜进行监测、预报以及有效处理。在地面起飞之前,机组人员需要查看飞机是否有霜是尤为必要的,即使布置了空中除霜装置的飞机也需要在其起飞之前进行除霜操作。
总之,从气象观测角度阐述了霜生成的有利条件、霜的观测要点、相似现象的判定以及霜对航空安全的影响,工作在航空气象岗位一线,深感航空气象对于霜的认识还远远不够。所以,我们对于霜及其他天气现象的研究还很粗浅,在下一步的工作中,我们一定要脚踏实地的开展理论研究工作,更好的保障航空安全。
参考文献:
[1]蔡新宇.浅谈民航地面气象观测对霜的认识.2018.
[2]张艳红.浅谈如何提高民航气象观测质量.2019.