摘要：本文利用海北地区和青海省气象台的数据，从天气学角度对祁连机场的雷暴天气特征和分布规律进行了简要分析。结果表明，年均雷暴日达到47d左右，为高雷暴区。一年之中雷暴日数主要集中自5-9月，占到全年雷暴日数的，雷暴日变化呈现单一峰值型，即午后14-18时是为雷暴高峰时段，占总雷暴次数的60.2%，3至9时为雷暴低发时段，仅占雷暴次数的1.4%，日变化规律显著。初雷日一般在3月底，终雷日为10月中旬。雷暴对飞行安全影响极大，笔者在充分研究雷暴特征基础上，阐述了雷暴对航空飞行的具体危害，以供参考。
关键词：祁连机场；雷暴特征；航空飞行；危害分析
引言
气象因素对飞机航行而言是一种较为客观的自然环境因素，它是一种中小尺度的天气系统，它源于积雨云中的剧烈放电现象，因此雷暴常伴有闪电、大风、阵雨和湍流。由于对雷暴的监测和预警机制不完善，它可能会导致飞行事故的发生，据美国民用航空气象原因飞行事故统计显示，与雷暴相关的事故在近二十年中达到20起左右，占总数的45%。因此对雷暴的分析预测是保障飞行安全的重点工作。
1 祁连机场雷暴气候特征
1.1日变化
根据对祁连站2000年至2019年的天气现象观测资料日变化特征进行分析，得出如图1所示数据。可见在祁连机场地区各时次都有雷暴发生的可能，一天之中的雷暴主要集中在12-18时整个高峰时段，占总雷暴次数的56%，8-12时是雷暴低发时段，仅占总雷暴次数的11%。傍晚时分雷暴也有较高的出现频率。机场附近午后多雷暴主要是由于正午阳光强烈照射，地面吸收较多热量升温迅速，对流运动强，大气不稳定程度高，若是空气潮湿有积雨云就容易在午后至傍晚出现雷阵雨天气。而半夜至清晨时段，地面气温一般是一天之中最低的，大气趋于稳定，就不易出现雷暴天气。
图1 平均雷暴日变化
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1.2年内变化
祁连县当地春、夏、秋三季均有雷暴发生的可能，但主要集中发生于5-9月份，2019年共出现52次雷暴（如图2所示），约占年全年雷暴次数的97.2%；雷暴月变化呈现单峰型，峰值出现在7月份为17次，多年平均雷暴日数达到14天左右。以峰值所在月为中心，可以把一年划分为3个时段，即11月至次年4月为少雷暴日时段，月平均雷暴日数≤1天；5、9、10月份为多雷暴日时段，月平均雷暴日数在1-9天；6-8月份为强雷暴时段，月平均雷暴日数达到10天以上。夏季是雷暴最多发生的季节，这和祁连县的汛期出现时间相吻合.占到全年雷暴总数的75%以上，秋季位居其次。所以夏季机场飞行安全保障重点就在于防雷。
图2 2019年雷暴次数4-10月分布
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1.3 雷暴初、终日特征
由表1 可知，祁连机场附近的最早初雷日一般在3月23日，最晚初雷日在5月17日，初雷日的绝对变率和变异系数分别为11.7、14.9；最早终雷日为9月5日，最晚终雷日为10月24日，终雷日的绝对变率和变异系数分别为12.7、14.5。利用祁连县气象站近30年的观测资料进行雷暴初终日保证率计算，可推算出不同保证率下的雷暴出现的初终日（表2），由此可得，祁连机场地区97%保证率情况下初雷日和终雷日分别是3月31日和10月15日，这说明在10月16日至次年3月30日这段时期内出现雷暴的几率很小。
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2 雷暴对飞行安全的影响
2.1 飞机颠簸
雷暴云是一种强烈的不稳定云系，其气流的上升和下沉运动都非常强烈。云中存在强烈湍流和阵性垂直气流，当旺盛的积雨云顶达到10000米时，云中上升、下降气流的垂直速度可达20-30米／秒，并伴有强烈的乱流。如果飞机不慎进入云中，强烈的气流会造成飞机中度以上颠簸，如果气流极为强烈，甚至可以使飞机的飞行高度在瞬间上升或下降几十米甚至几百米。这时，由于飞机的剧烈震动，飞机上的仪表指示往往滞后，不能准确地反映飞机瞬间的飞行状态，使飞机偏离航向，不能保持飞行高度，飞机的操纵性能恶化，因此飞行员的操作稍有不慎，就会导致飞行事故发生。
2.2 冰雹撞击
来势凶猛，数量巨大，强度高是冰雹撞击飞机的特点。成熟阶段的雷暴云通常分布在3000米至9000米的高空，这时出现冰雹的概率最大，其直径一般为5-50毫米，最大可达300毫米，且冰雹自身刚度较鸟体大，相同速度和质量情况下，撞击载荷更高，同时冰雹撞击的威胁空域更广。由于飞机处在飞行状态，其相对速度较大，飞机的风挡玻璃、驾驶舱门窗、机头鼻锥、机翼前缘等迎风面积较大部位最易遭雹击。冰雹撞击挡风玻璃驾驶舱门窗等部位，能够在短时间内使玻璃产生裂纹，极端情况下甚至可击穿玻璃，危及机舱人员生命安全；冰雹撞击机头鼻锥可能直接导致机头错位甚至直接断裂脱落。从而使飞机的空气动力性能变差，加大了失速速度，可能出现造成飞行事故。
2.3 积冰
由于雷暴云中含有大量的低温水滴，它们会在飞机表面集聚成为冰层。在飞机上的起飞和着陆时段，速度会降至低速，此时飞机处于不易操控的状态，另外积冰会影响皮托静压系统、发动机进气或者（活塞发动机）汽化器、操纵系统、增加飞机重量使机翼、机身表面粗糙，阻力增加，有利迎角变小，升阻减少，失速速度增大，降低飞行性能。增加的积冰重量加上严重损坏的气动性能就变成致命的影响。
2.4 雷击
飞机在雷区飞行时，雷达天线、机身、机翼等部位的电场较强就容易使飞机遭受雷击。当外部设备的防护层或整形罩被闪电击穿后，电流会顺着金属外壳进入机舱内部造成电源设备的损坏，另外由闪电导致的瞬间点磁场也会对飞行仪表和通讯导航系统造成干扰致使信号中断。另外由于飞机用燃料是易燃物品所以油箱被雷电击中还可能会出现燃烧甚至爆炸。监测发现，当闪电发生时积雨云中的电场强度可达到每米20000伏特以上，20万安培的电流所形成的一条温度达15000℃至20000℃的狭长区域便是飞机的禁区，飞机一旦误入轻则无线电罗盘失灵、电源损坏，重则机毁人亡。
2.5 下击暴流
下击暴流是雷暴发展至强烈阶段的产物，其水平空间尺度一般是5-40千米，由它产生的雷暴大风速度可达17米每秒以上，但维持时间较短，通常在10-15分钟以内，还有一种微下击暴流只有几分钟。因为下击暴流会伴随强烈下降气流和雷暴大风出现，云下阵风和强烈风切变会造成飞机失速，机身倾斜，严重偏离下滑到而失事。
3 总结
雷雨中的强电子流形成雷击，可以损坏雷达罩、天线、风挡玻璃、机翼，导致机体烧蚀现象，飞机使用了大量电子设备，特别是控制飞行状态的电子计算机，一旦被雷电破坏，直接影响飞机正常航行。同时雷暴中存在上升和下沉气流，所以在其中穿行会遇到强烈颠簸，可以造成机体结构变形，飞机中的乘客就更加危险。因此，总结归纳出祁连机场的雷暴频发时段和发生特点，有助于增强机场的飞行安全建设，为乘客和机务人员提供更好的飞行体验。
参考文献
[1]冯琬,陈建洲,吴俊杰,等.中国机场雷暴特征的统计分析[J]. 成都信息工程学院学报, 2016.
[2]李浩.白塔机场7-8月雷暴特征分析及对航班飞行的影响[J].南国博览, 2019.
作者简介：王德宏（1987-）男，汉族，甘肃武威人，本科学历，工程师[删除]，从事民航气象工作。