雷暴天气对飞行安全的影响

发表时间:2021/4/15   来源:《科学与技术》2021年第2期   作者:胡锦宽
[导读] 自然界中经常出现雷暴天气,是因为积雨云发展而来
        胡锦宽  
        河南省洛阳市中国民用航空飞行学院洛阳分院  471000
        摘要:自然界中经常出现雷暴天气,是因为积雨云发展而来,并伴随着恶劣的雷鸣闪电、狂风暴雨、冰雹等天气,这些天气现象还称为对流天气,恶劣的天气现象对飞行的安全会产生一定的影响,所以只有清晰的了解雷暴现象,这样才能减少雷暴对飞行安全的影响。
        关键词:雷暴;飞行安全;影响与措施
        天空中出现的积雨云能引发其他的强对流天气,如颠簸、下击暴流、冰雹、大雨、雷击、湍流、低空风切变等恶劣的天气现象。如果飞机进入雷暴的范围内,可能会造成飞机部件损伤或者机毁人亡的结果。所以雷暴是影响飞行安全的一个重大因素。
        根据官方统计,全球每年发生的雷暴将近10万次,在美国因为气象发生的飞行事故分析中,每50起飞行事故中就有28起飞行事故的起因和雷暴有关,占事故总数的56%。这些数字表明雷暴是造成飞行事故的重要因素,而且航空领域不断发展,毋庸置疑将会造成更多的飞行事故[[[] 李志杰.机场雷暴天气及对飞行安全和管制的影响[J].南方农机,2017,48(21):87-88.]]。在一般情况下,夏季的雷暴现象比较多,危机飞行安全的几率也比较高。
一.雷暴形成条件及分类
        因为积雨云发展而来并有部分电闪雷鸣的风暴,叫做雷暴。产生雷暴的条件有三条:一是充沛的水汽;二是聚集而不稳的大气层;三是足够的冲击力。
        大气和地形等不同的条件,会形成不同的雷暴,主要有:地形雷暴、锋雷暴和热雷暴三种。
        1.地形雷暴
        地形雷暴主要形成在高山区域,在山坡的迎风面形成的雷雨,随着高度的不断抬升温度会逐渐降低,进而形成雷云[[[] 向典.雷暴对飞行的影响[J].才智,2014(17):355.]],当雷云到达了山坡的背风面时,雷云的温度会随着高度的下降而降低,进而烟消云散。
        2.锋雷暴
        锋雷暴主要是因为暖湿气流的急剧相交,冷气团由于其具有高压性,使暖气团在相交时被迫抬升,形成强对流天气,所以锋雷暴现象主要与冷锋雷暴为主。
        3.热雷暴
        热雷暴一般发生在夏季气温较高的时候,局部地区近地面的空气温度上升速度比较快,形成热雷暴。
二.雷暴产生的主要气象变化
1.降水变化
        降水一般是雷暴产生的积雨云,蓄积到一定程度超过了临界值,形成的阵发性降雨,降水量的大小一般受雷暴区域、移动速度等方面的影响。
2.风的变化
        雷暴形成的初级阶段,地面的风力很小,当雷暴发展成熟之后,在大气层中形成的积雨云越来越多,当形成的积雨云移动到近地面时,就会形成比较大的气压差,进而形成阵风,有些风速甚至能够达到25m/s,阵风的形成往往伴随着暴雨。
3.湿度变化
        雷暴发生之前,因为气温较高,形成上升的气压,这样带走了空气中的一部分湿度。在发生降水时,空气中的湿度达到了饱和的状态[[[] 王云.雷暴的形成过程以及对飞行的影响[J].智富时代,2015(05):316.]];在降雨量最大的时候,云层中比较干的空气也随之下降到地面,才降落的雨滴还没有蒸发,这样的情况下相对湿度就会稍微下降;雷暴现象退去的时候,相对湿度就会恢复到饱和的状态。
4.气压变化
        雷暴在发展的初级阶段,地面的温度比较高,使气压下降,这使得积雨云高度也随之攀升,使高层的辅散大于低层辅散;在雷暴形成的成熟阶段,由于积雨云高度的攀升,会产生比较冷的下降空气,进而使气压升高,积雨云下面有最大的高气压;在雷暴远离后,气压会恢复原状。


5.气温变化
        形成雷暴之前,近地气压较低,暖湿气流在近地蓄积,这样就形成闷热的感觉,出现雷暴的时候,积雨云的下面会有高气压冷空气沉降,取代了暖湿气流,让近地温度突然下降。雷暴产生的降温一般在10℃左右,雷暴远离之后,气温会逐渐回升。
三.雷暴对飞行的影响
   飞行的时候遇到雷暴会遇到电闪雷击和冰雹袭击。强降雨会引起飞机气动性能质量下降,让发动机停止工作。湍流和风切变会造成飞机飞行动荡,性能会降低。尽管飞机设备、功能、导航得到了极大的改善,但只能为发现、避开雷暴提供一些条件,要达到彻底不会遇到雷暴是很困难的。
1.湍流与风切变
        湍流和风切变与雷暴有着密切联系,因为有比较大的上升气流而引起积雨云。还会出现很大的下降气流,经常出现在雷暴的中级与边缘地方。雷暴出现时,会在近地面产生大的狂风,这是因为雷暴前端有大的气流下降,风速达到6、7级,而风的方向不确定,让飞行变得危险。因此在雷暴接近飞机时,飞机不可以起飞与着陆。
2.积冰
        积雨云里有很多水分、低温雨滴、冰晶等,所以积雨云中会有很多冰晶。当积雨云成熟有上升气流时会有很多冰晶,都是明冰,而云的边缘与上部很少有积冰。因为雷暴厚度大于10km,在积雨云里,若遇到积冰应改变航线离开这个危险区域。
3.雷击
        雷击与闪电会产生电磁场会干扰通信与一些仪表(磁罗盘)的使用,造成通信中断,使磁罗盘误差加大。而且在雷暴中飞行,会产生比较大的感应电流,在翼尾会产生火花,也会干扰通信。
4.强降雨
        在探究雷暴的时候,却没有考虑到强降雨会造成飞机性能减少。当遇到风切变事故的时候,总会由于风切变让飞机处于强暴雨中,强降雨会造成空气动力降低,由于飞机接触到雨滴会引起机翼与机身变得粗糙造成动量减少。
5.下击暴流
        雷暴云会有大的下降气流出现,在低空时会有超过18m/s的外流速度,叫下击暴流。这个地方飞行危险,在受到下击暴流时,会面临不断增大的逆风;若在下沉气流底部飞行,会遭遇顺风,导致没有飞行速度,会让飞机的性能损失很多。
四.安全飞过雷暴的措施
        雷暴会干扰飞行,需要避开在雷暴区飞行,可是又不能绝对避开雷暴区,不过飞行在雷暴区还有一些地方是安全的,可以飞行。面对雷暴云,若天气环境、飞机功能、飞行员技术水平、保障手段等达到要求,能采取措施飞过雷暴区。
        首先,在对航线中,绕开或者在云隙中穿过雷暴,应该在上风的一侧较高飞过与需要离开云体10km以上,若是机载雷达应在雷暴云回波外部25km以外经过。若雷暴分布是带状的时候若有很大的云隙,可以在云隙中经过。经过时,在空隙大于50km的地方垂直云隙通过。
        其次,若飞机燃油、升限达到条件,就从云上高于500m的地方经过[[[] 赵强.积雨云和雷暴的观测对飞行安全的影响[J].吉林农业,2019(08):111.
]]。所以,飞越雷暴之前需要考察雷暴云区域、飞机升限、爬高性能、云顶所处位置等,若存在勉强的地方就应该放弃这种措施。
        然后,若雷暴弱、云底不太低、降水量少、云下可见度高、地势平坦、飞行员技术娴熟,可以在云下与地面都安全的地方经过。不过最好不要在雷暴云下通过,是由于地面与云之间会经常出现雷暴,飞机会有可能被强大的上升气流带进云中和在下击暴流下不受控制。
        总之,应该尽可能地避开雷暴云,需要做到目视飞行。若已经进入雷暴云,不能自乱阵脚,需要沉稳操作飞机,维持合适的平飞姿态与速度,结合实际情形脱离雷暴云。
总结
        综上所述,飞机遇到雷暴是非常危险的,会产生强降雨、湍流和风切变,会引起飞机气动性能质量下降、甚至引发发动机停止工作、会造成飞机飞行的时候颠簸性能降低。因此,应该尽量避开雷暴云,若不能避开雷暴云就需要保持冷静采取措施脱离雷暴云的威胁。
参考文献
[1] 李志杰.机场雷暴天气及对飞行安全和管制的影响[J].南方农机,2017,48(21):87-88.
[2] 向典.雷暴对飞行的影响[J].才智,2014(17):355.
[3] 王云.雷暴的形成过程以及对飞行的影响[J].智富时代,2015(05):316.
[4] 赵强.积雨云和雷暴的观测对飞行安全的影响[J].吉林农业,2019(08):111.

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