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雷暴天气对航空飞行的影响

发表时间：2020/10/15 来源：《基层建设》2020年第19期作者：黄水文

[导读] 摘要：雷暴对飞行的影响一直是航空气象关注的重点。雷暴是影响航班正常飞行的主要原因之一。

        43100219880325xxxx 河北省遵化市 064200
        摘要：雷暴对飞行的影响一直是航空气象关注的重点。雷暴是影响航班正常飞行的主要原因之一。航空器的飞行决策都由机组决定，而机组的决策很大程度依赖地面的航空气象服务，尤其是在雷暴过程中。前期研究表明雷暴使飞机的发动机熄火、恶化飞机的空气动力、影响跑道的使用等，在有记录以来，雷暴造成的飞行事故屡见不鲜。如何将雷暴对飞行的定性影响转化为定量的预报结果是航空气象工作未来的重点和难点。基于此，本文主要对雷暴天气对航空飞行的影响做具体论述。
        关键词：雷暴天气；航空飞行；影响
        引言
        雷暴是一种突发性强，严重影响航空飞行安全的灾害性天气。雷暴和其它灾害性天气相比，具有时间的瞬时性、季节性和频繁性，空间的广泛性、分散性和局地性等特点。雷暴是指一年中第一次发生的雷暴，在航空气象保障中，雷暴出现意味着进入雷雨季节，保障模式从冬季保障向雷雨季节保障转化，因此雷暴的准确预报具有重要意义。由于雷暴多出现在春季，大气环流逐渐从纬向环流向经向环流调整，影响系统复杂，另外春季大气层结条件逐渐从稳定层结向不稳定层结过渡，其是否达到强对流的条件难以把握，因此雷暴预报的成功率不高。
        1雷暴天气的形成
        （1）高层处于槽前强盛的西南气流控制下，低层位于急流轴的右前方辐合区中，高低空一致的强盛西南暖湿气流，低层辐合高层辐散触发强烈的垂直上升运动，是此次强雷暴天气过程发生发展的大气环流形势背景。（2）低层西南急流提供了高比湿值和大的水汽通量，与水汽通量的强烈辐合相配合，给强对流天气过程带来充沛的水汽条件；水汽输送密集的地方，都是闪电的密集带，也是强雷暴发生的区域。（3）热力不稳定条件较好，气层中的不稳定层结也为此次强雷暴天气提供了必要的条件，不稳定区域所对应的就是闪电密集的区域。（4）在卫星云图上，对流云团不断发展，强度最强时，尺度较大，约为1个纬距×1个经距，云顶亮温较低达-85℃，导致这次强雷暴天气的发生。雷电分布情况及其强度趋势和发展方向可以从闪电定位监测资料中地闪分布情况得出。（5）卫星云图、闪电监测、天气雷达和区域自动站网的监测能够为做好强对流天气预报预警服务工作提供重要保障。
        2雷暴天气下航空飞行对策
        首先是加强雷暴天气预警。雷暴天气严重威胁航空飞行安全，气象人员应认真分析气象要素数据，提前发布雷暴天气预警信息，并第一时间传递到航空部门。严重雷暴重，应取消本时段所有航班或延长航空飞行时间;若雷暴影响范围较小，飞行员应做好雷暴天气应对。气象人员应不断增强自身责任意识，全面分析气象要素数据资料，增强雷暴天气预警预报水平，加强气象同航空部门沟通交流，确保气象信息可及时传递到各部门。其次是加强管理。航空部门应加强管理，首先应对气象人员加强管理和培训，增强自身业务水平，及时对雷暴天气观测和预报;其次做好气象员和飞行员心理素质培训，认真分析雷暴发生发展过程;优化气象站相关制度和管理流程，适当增加雷暴天气下应急演练;最后，雷暴天气出现时，各个部门加强联动，及时跟踪雷暴发生、发展和消亡过程，第一时间向航空管理部门发布机场警报和解除警报信息，确保航空飞行安全。
        3、雷暴高压
        图1a中11号跑道入口延长线方向上为较一致的南风，此时无对流系统影响，故南风代表此时大气风场，此时距离11号跑道入口50m高度(图中标记为A的附近)处南风风速最大为13．0m/s。13:29前后，如图1b所示，在A、B区域之间有风场呈反气旋(顺时针)旋转，5min气温下降0．6℃，结合风矢量场上的辐散特征，表明此处有雷暴高压存在(图中标记为G)。对比图1a、图1b可知，B处附近风速明显减小，且B处南侧环境风为东南风，而A处附近风速显著增大，大风速区在跑道入口形成风切变，切变强度增强至中等强度，促使飞机复飞。A，B两区域的风速变化概念图如图1c所示，A处的风是雷暴高压中辐散风和环境风的同相叠加，故风速增大，对应时刻在地面50m高度处观测到18．0m/s的灾害性大风;而B处雷暴高压辐散风抵消了部分环境风，则离雷暴高压越近，实际风风速变得越小。到13:31前后(见图1d)，雷暴高压较图1b略有南移，水平尺度不变，由于持续的下沉气流向外辐散在B区的南侧形成了辐合线甚至是对头风;A处对应的风向基本不变，但最大风速减小到了14．3m/s，因为此时A处的风以雷暴高压向北侧辐散气流为主。虽然在11号跑道的延长线上水平风速有所减小，但强烈下沉气流作用形成的风切变从0．084m/s增加至0．091m/s，仍将对飞行安全形成威胁。13:33前后，雷暴高压四周辐射环流维持，但顺时针旋转特征明显减弱，且高压中心的风速也有所减小。而到13:35前后，在雷暴高压南侧，由于偏南风和高压辐散风的辐合，弱风速带进一步增大，同时雷暴高压的顺时针旋转的风场特征趋于消失。，微下击暴流在近地面堆积形成雷暴高压，雷暴高压中气流向外辐散形成了风切变。而造成复飞的直接原因是，雷暴高压向外辐散气流和环境风相叠加而形成的强低空风切变。下击暴流在PPI径向速度场上表征为显著的辐散速度对，1km范围内正负径向速度差值达16m/s以上。激光测风雷达不仅能观测到雷暴高压的中心位置和顺时针旋转特征，还能确高压区域大小和强度变化，更重要的是能实时动态跟踪风切变区，对飞行安全提供精细预警。风廓线雷达能很好地捕捉强下沉气流的时间和强度，但对强出流形成的低空风切变影响区域及边界无法获悉，与飞行保障的高精细要求有一定差距，相比之下，激光测风雷达更具优势。

        结语
        总之，雷暴发生时水汽条件、不稳定层结条件、动力条件较夏季明显偏弱，因此雷暴持续时间短、强度弱、伴随的降水偏少。从物理量分布上看，相对湿度、水汽通量散度、K指数、假相当位温θse对雷暴的预报有较好的指示意义。高空槽、中低层切变线是影响雷暴的主要天气系统，高层、中层、低层多系统叠加共同触发的雷暴天气明显强于普通雷暴天气。同时，我们了解到，光流法立足于变化，在运动的雷暴动态追踪中有较好的效果，但目前雷暴追踪技术还无法从物理机制上判别雷暴的增强和消亡，光流法在准静止型局地加强型雷暴追踪中仍有一定的局限性，即使在华南前汛期的大范围降雨过程中也有一定的不足。因此造成部分案例失败，这也是今后需要进一步提高的地方。
        参考文献
        [1]王秀明，余小鼎，周小刚.雷暴潜势预报中几个基本问题的讨论[J].气象，2014，40（4）：389-399.
        [2]敖淑珍.近十年来广州白云机场初雷的特征分析[J].中国民航飞行学院学报，2002，13（2）：29-32.