通航大讲堂

危险天气之雷暴

发布时间:2021-04-23文字:[小] [中] [大]打印本页

据统计,全球每天约有44000个雷暴发生,而在任意时刻都有2000-4000个雷暴在活动,其影响面积占全球面积的1%。根据美国民用航空1962-1988气象原因飞行事故统计分析,48起事故中有23起与雷暴有关,占事故总数的47.9%;另据美国空军气象原因事故统计,雷暴原因占事故总数的55 %-60 %。这些事实充分说明,雷暴是目前航空活动中严重威胁飞行安全的重要因素。

随着全球航空事业的发展,翱翔于天际的航空器越来越多,每次飞行都有可能受到雷暴的影响,为了保证飞行安全,民航从业人员必须具备足够的有关雷暴的知识。

一、雷暴的结构和天气

(一)雷暴的形成条件

雷暴是由强烈发展的积雨云产生的。形成强烈的积雨云需要有如下三个条件:深厚而明显的不稳定气层;充沛的水汽;足够的冲击力。

雷暴是一种强烈的对流性天气,深厚而明显的不稳定气层具有大量的不稳定能量,为强烈对流的发展提供了充足的能源。充沛的水汽,一方面是形成庞大的积雨云体、兴雨降雹的物质基础;另一方面,水汽凝结释放出的潜热也是能量的重要来源。大气中不稳定能量和水汽的存在,只具备了发生雷暴的可能性,所以还需要有促使空气上升到达自由对流高度以上的冲击力,不稳定能量才能释放出来,形成雷暴云。

在夏季,发生雷暴之前常常使人感到闷热,这说明大气低层气温高、结构不稳定、水汽含量高,这时如果有冲击力作用,就可以产生雷暴。

(二)一般雷暴的结构和天气

1.一般雷暴单体的生命史

构成雷暴云的每一个积雨云成为雷暴单体,雷暴单体是一个对流单元,它是构成雷暴云的基本单位。根据垂直气流的状况,雷暴单体的生命史可分为三个阶段,即积云阶段、积雨云阶段和消散阶段。

2.一般雷暴过境时的地面天气

雷暴过境时近地面气象要素和天气现象会发生急剧变化,常常给飞行安全带来严重影响。

1)气温

雷暴来临之前,地面温度高,湿度大;雷暴来临时,地面开始降水,气温骤降。

2)气压

雷暴来临之前,气压下降;雷暴临近时气压上升。

3)风

雷暴来临之前,一般风速较小,风向是向云区辐合的;当雷暴来临之际,风速会突然增大,风向也会急剧改变,阵风有时可达20m/s以上。

4)阵雨

雷暴降水一般是强度较大的阵雨,通常在雷暴活动时突然发生,往往是先下一些稀疏的大雨滴,接着便是滂沱大雨,这些阵雨持续的时间虽然短暂,但会严重影响能见度。

5)雷电

雷暴通常伴随着电闪和雷鸣。在雷暴云中,云与地面,云与云间都会出现闪电,并有剧烈的雷鸣和电场放电现象,这些都会对飞机、人、畜、建筑物等带来重大危害。

(三)强雷暴云的结构和天气

如果大气中存在更强烈的对流性不稳定和强的垂直风切变,就会形成比普通雷暴更强、持续时间更长、水平尺度更大的强雷暴,常伴有冰雹、龙卷等灾害性天气。

1.强雷暴云的结构

强雷暴云的结构表现为云体内有稳定、强大的升降气流。强大的上升气流来自近地面层的暖湿气流,通常从云体移动方向前侧流入,进入云体后倾斜向上,在云体中部上升速度最大,可达20-30m/s

2.强雷暴过境时的地面天气

强雷暴过境时,各种气象要素的变化比普通雷暴大得多,并可能出现飑(气象上把大气中风突然急剧变化的现象称为飑)、冰雹、龙卷、暴雨等灾害性天气中的一种或几种。

3.强雷暴云的种类

根据强雷暴云的组成情况,强雷暴可分为多单体风暴、超级单体风暴和飑线风暴三种。多单体风暴是一种大而强的风暴群体,由多个处于不同发展阶段的雷暴单体组成;超级单体风暴是只由一个巨大单体发展成的猛烈强风暴,它的水平尺度达到数十千米,生命期可达数小时;飑线风暴简称飑线,它是由排列成带状的多个雷暴或积雨云群组成的强对流天气带。

二、雷暴的种类及活动特征

(一)雷暴的种类

雷暴按强度不同可分为一般雷暴和强雷暴,而根据形成雷暴的冲击力的种类,又可分为热雷暴、地形雷暴和天气系统雷暴。

1.热雷暴

由热力对流产生的雷暴称为热雷暴。热雷暴往往发生在大尺度天气系统较弱的情况下,或在性质均匀的气团内部发生。夏季午后近地面层空气受地面强烈辐射作用而迅速增温,但高层空气却因离地远而增温较少,因此整个气层就趋向于愈来愈不稳定,很容易形成热雷暴。

2.地形雷暴

地形雷暴是暖湿不稳定空气在山脉迎风坡被强迫抬升而形成的雷暴。

我国山地多,地形复杂,因此地形雷暴是夏季山区飞行常遇到的一种雷暴。因为夏季暖湿空气经常存在,气层多不稳定,如果这时风量较大,地形抬升明显,就很容易形成雷暴。

3.天气系统雷暴

由于天气系统能够产生系统性上升运动,在气团不稳定、水汽多的条件下,也能使对流发展而产生雷暴。例如,锋面雷暴、冷涡雷暴、空中槽和切变线雷暴、副热带高压西部雷暴。

(二)雷暴活动的特征

1.雷暴的移动与传播

雷暴从产生到消失的整个过程中,都是不断移动着的。它的移动主要受两个因素的作用:一是随风飘移;二是传播。一般雷暴的移动主要受前者影响;强雷暴的移动主要受后者的影响。

所谓雷暴的传播,是指在原来雷暴的周围产生出新雷暴的现象。新雷暴发展,老雷暴消亡,这就是一种雷暴传播的过程。

一般雷暴的移动方向大致与对流层中平均风的风向一致,也就是与500hpa等压面图上雷暴所在位置的风向一致。由于我国广大地区处于西风带,所以雷暴也多从西北、西或者西南方向移来,故有“东闪日头,西闪雨”之说。

2.雷暴的季节变化

一年中夏季是雷暴多发的季节,特别是678月份,春秋季次之,冬季除华南少数地区外,全国极少有雷暴出现。

三、雷暴与飞行

(一)雷暴对飞行的影响

在雷暴活动区飞行,除了云中飞行的一般困难外,还会遇到强烈的湍流、积冰、电击、阵雨和恶劣能见度,有时还会有冰雹、下击暴流、低空风切变和龙卷风。雷暴中蕴含着巨大的能量,具有极大地破坏力,当飞机误入雷暴活动区内,轻者造成人机损伤,重者造成机毁人亡。

(二)雷暴的辨别方法

在飞行中,及时、准确地判明雷暴的位置及发展情况,是采取正确措施的前提,一般可采用以下几种方法。

1.根据云的外貌判断

在距离雷暴云较远时,主要通过其特有的外貌和天气特征来判断雷暴云的强弱,并根据砧状云顶的伸展方向来判断雷暴的移动方向。

1)较强雷暴云的特征

云体高大耸立,有砧状云顶和最高云塔;云底呈弧状、滚轴状悬球状或漏斗状,云体前方有移动较快的混乱低云;云体下半部较暗,并有中心黑暗区,云体上部边缘呈黄色;周围有旺盛的浓积云伴随;有垂直闪电。

2)较弱雷暴云的特征

云体结构松散,砧状云顶有与下部云体脱离的趋势;有水平闪电。

2.云中飞行时对雷暴的判断

1)根据无线电罗盘指针判断

接近雷暴时,罗盘指针会左右摇摆或缓慢旋转,干扰强烈时,指针会指向雷暴区。

2)根据通讯干扰来判断

一般离雷暴越近,通讯受的干扰越大,在距雷暴40-50km时,耳机中会有干扰声,甚至导致通讯中断。

3)根据天气现象来判断

颠簸逐渐增强,大量降水和积冰出现,是飞进雷暴云的标志。

3.使用气象雷达或机载气象雷达探测雷暴

目前我国已经建立了比较稠密的气象雷达网,可以比较准确地探明雷暴云的位置、强度、厚度等情况,能有效的引导飞机选择安全的路线和降落场。在雷达荧光屏上,雷暴云回波的强度大,内部结构密实,边缘轮廓分明,显得特别明亮,在彩色荧光屏上为黄色和红色,以这些特点的变化也可判断雷暴强度的变化。

现在很多飞机上都装载有气象雷达,可以清楚地显示出飞机前面扇形区域中的降雨区、冰雹区和雷暴中心湍流区。在彩色雷达上,大雨区是用红色来显示的,雷暴中的湍流和冰雹区则是用醒目的品红色(或紫色)来表示。用机载雷达来回避雷暴,选择安全的航路航线是十分有效的措施。

(三)安全飞过雷暴区的一般方法

由于雷暴对飞行的严重影响,一般应尽量避免在雷暴区飞行,但是要完全避免在雷暴区飞行是不可能的,而且,在雷暴区飞行也不是任何部位都是危险的。在判明雷暴云的情况之后,如果天气条件、飞机性能、飞行员的技术和经验、保障手段等条件允许,可以采用以下几种方法通过雷暴区。

1.绕过或从云隙穿过

对航线上孤立分散的热雷暴或地形雷暴,可以绕过。绕过云体应选择上风一侧和较高的飞行高度,目视离开云体不小于10km。若用机载雷达绕飞雷暴云,则飞机应在雷暴云的回波边缘25km以外通过。

在雷暴呈带状分布时,如果存在较大的云隙,则可以从云隙穿过。穿过时应从空隙最大处(两块雷达回波空隙不小于50-70km),垂直云带迅速通过。

2.从云上飞过

如果飞机升限、油料等条件允许,可以从云上飞过,越过时,距云顶高度不应小于500m

3.从云下通过

如果雷暴不强、云底较高、降水较弱、云下能见度较好,且地势平坦,飞行员有丰富的低空飞行经验,也可以从云下通过。飞行中,应尽量避免使用此种方法通过雷暴,因为云层与地面之间会产生雷电,或者遇到强烈的上升气流而危害飞行安全。

无论采取什么方法,都应避免进入雷暴云中,尽量保持目视飞行。如果发现已误入雷暴区,应沉着冷静,柔和操纵飞机,保持适当速度和平飞状态,根据具体情况采取措施,迅速脱离雷暴云。

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