淺談西北地區(qū)沙塵暴天氣特征及對航空活動的影響

李陽

【摘 要】本文著重分析了西北地區(qū)沙塵暴天氣產(chǎn)生的原因，包括地形和氣候等諸多要素，以及伴隨沙塵暴而來的大風(fēng)，低能見天氣對航空活動的影響，提出了在沙塵暴天氣條件下進(jìn)行航行管制的方法及采取的措施，讓相關(guān)人員近一步了解沙塵暴天氣特征，以便能夠更有效地利用天氣條件，保障飛行安全。

【關(guān)鍵詞】西北地區(qū)；沙塵暴；航空活動；航行管制

0 引言

飛機(jī)能否安全起降和飛行，受到多種因素的影響，氣象條件是其最重要的因素之一。沙塵暴作為一種常見的天氣現(xiàn)象，伴隨而來的大風(fēng)和沙塵對航空活動有極大的不利影響。根據(jù)氣象觀測規(guī)范[1]定義，沙塵暴為沙暴和塵暴兩者兼有的總稱，是指強(qiáng)風(fēng)把地面大量沙塵卷入空中，使空氣特別混濁，水平能見度低于1km的天氣現(xiàn)象。強(qiáng)烈的沙塵暴可能使地面水平能見度低于50m，破壞力極大，俗稱“黑風(fēng)”，像1993年5月5日在我國西北地區(qū)發(fā)生的強(qiáng)沙塵暴，造成甘肅、寧夏等地?cái)?shù)百人傷亡和數(shù)億元經(jīng)濟(jì)損失，引起全社會的關(guān)注，因此我國政府和科學(xué)工作者們高度重視對沙塵暴天氣現(xiàn)象的研究。

1 沙塵暴國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展

美國自20世紀(jì)30年代就開始了沙塵暴分布、形成、監(jiān)測及對策的系統(tǒng)研究。[2]國關(guān)于沙塵暴的研究始于20世紀(jì)70年代，1993年5月5日我國西北地區(qū)特強(qiáng)沙塵暴天氣發(fā)生后，中國氣象局和中國科學(xué)院于1993年9月7—9日在蘭州聯(lián)合召開了“首屆全國沙塵暴天氣研討會”，重點(diǎn)討論了5月5日發(fā)生強(qiáng)沙塵暴災(zāi)害的機(jī)制、成因、預(yù)報(bào)服務(wù)和防災(zāi)救災(zāi)情況，為我國西北地區(qū)強(qiáng)沙塵暴天氣的監(jiān)測、警報(bào)服務(wù)、綜合治理以及為西北地區(qū)國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)合理規(guī)劃布局、協(xié)調(diào)發(fā)展提供有科學(xué)價(jià)值的建議和意見，開啟了我國沙塵暴研究和防治的新紀(jì)元。

近20多年來，我國在沙塵暴學(xué)研究方面取得了明顯的進(jìn)展。但是與國際前沿水平相比仍有差距。根據(jù)21世紀(jì)國內(nèi)外大氣科學(xué)的發(fā)展趨勢、人類和自然實(shí)現(xiàn)和諧的需求，鑒于我國在沙塵暴方面的研究狀況，結(jié)合中國氣象事業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略，建議今后應(yīng)重點(diǎn)深入開展以下方面的研究：

（1）搞好沙塵暴與干旱生態(tài)環(huán)境的監(jiān)測；

（2）加強(qiáng)在氣候變暖背景下沙塵暴年代際變化的研究；

（3）廣泛開展沙塵氣溶膠的觀測和研究；

（4）加強(qiáng)典型沙塵暴事件的深入分析。

2 西北地區(qū)自然環(huán)境特征

2.1 西北地區(qū)地理環(huán)境特征

我國西北地區(qū)地域遼闊，大體上包括大興安嶺以西、長城、昆侖山-阿爾金山以北，主要包括新、寧、內(nèi)蒙、甘北部及陜、冀小部。由于西高東低，大多數(shù)山為東西走向，山脈阻擋了濕潤氣流。塔里木盆地中部有我國最大的沙漠——塔克拉瑪干沙漠，沙漠地區(qū)隨處可見綿延起伏沙丘的新月形沙丘。西北地區(qū)的植被分布自東向西呈經(jīng)度地帶性（草原-荒漠草原—荒漠），土壤也是越往西越稀疏，最后成荒漠土。

2.2 西北地區(qū)氣候特征

西北地區(qū)屬于溫帶大陸性氣候，冬冷夏熱，全年干旱少雨，氣溫年較差和日較差大，日照強(qiáng)，多大風(fēng)，干旱是我國西北地區(qū)最主要的氣候特征，造成我國西北地區(qū)干旱有多方面的原因。（1）降水稀少：西北地區(qū)屬于非季風(fēng)區(qū)，大部分地區(qū)降水在400mm以下且自東向西由400mm左右減少到50mm以下。（2）海陸位置原因：我國西北地區(qū)深居內(nèi)陸，距海洋較遠(yuǎn)，再加上周圍高大山脈阻擋，因而來自海洋的濕潤氣流很難到達(dá)內(nèi)。（3）我國西北地區(qū)河流較少，大多為內(nèi)流河，水源多為高山集聚的雪水等。

2.3 西北地區(qū)沙塵暴時空分布

通過分析西北地區(qū)1952至今幾十年的所出現(xiàn)的沙塵暴氣象觀側(cè)記錄，可以得出西北地區(qū)沙塵暴天氣的易發(fā)區(qū)和多發(fā)區(qū)，以及多發(fā)時段等。我國西北地區(qū)沙塵暴天氣空間分布有3個特點(diǎn)：①地理緯度高，面積大.沙塵暴天氣易發(fā)區(qū)西起新疆喀什，東止陜北榆林；北起新疆富蘊(yùn)、內(nèi)蒙海力素，南到和田、格爾木、吳旗一線，沙塵暴天氣總體呈東一西走向的帶狀分布，其中，南北最寬處約11個緯度，東西長約34個經(jīng)度，總面積約40000km。②強(qiáng)沙塵暴天氣多發(fā)區(qū)集中，多發(fā)于吐魯番、哈密、敦煌、巴彥毛道、景泰和中衛(wèi)等站，基本呈西北一東南向分布。③沙塵暴天氣分散在七大沙漠區(qū)或其邊緣地區(qū)，即分布在古爾班通古特沙漠、塔克拉瑪干沙漠、庫姆塔格沙漠、柴達(dá)木盆地沙漠、巴丹吉林沙漠、騰格里沙漠、烏蘭布和沙漠及黃河河套的毛烏素沙地周圍[3]。

2.4 沙塵暴防治措施

2.4.1 加強(qiáng)對沙塵源的控制

我們要抵御風(fēng)沙侵襲，首先要重視生態(tài)環(huán)境的保護(hù)和治理，減少對自然的破壞：其次要恢復(fù)林草植被，減少沙塵源。在沙源周邊地區(qū)，采用林業(yè)，農(nóng)業(yè)，生物等工程和技術(shù)措施，防止土地沙化的進(jìn)一步擴(kuò)展，從而減少沙源[4]。

2.4.2 加強(qiáng)對大風(fēng)的監(jiān)控與預(yù)防

我國北方地區(qū)特別是西北地區(qū)，由于各種原因，氣象站稀少，設(shè)備落后，難以適應(yīng)對沙塵暴天氣進(jìn)行監(jiān)測，預(yù)警的要求。所以建議盡快建立，完善西北地區(qū)沙塵天氣的動態(tài)監(jiān)測，預(yù)警系統(tǒng)，應(yīng)用氣象衛(wèi)星，雷達(dá)，自動氣象站的等各種手段對沙塵暴的形成，發(fā)展，傳播，進(jìn)行跟蹤監(jiān)測，建立相關(guān)的資料庫，將傳統(tǒng)的天氣學(xué)方法和現(xiàn)代的數(shù)值預(yù)報(bào)方法相結(jié)合，及時對大風(fēng)，大氣壓等要素進(jìn)行分析和信息共享，從而可以提前預(yù)測沙塵暴的到來，通報(bào)給機(jī)場，管制單位，航空公司，以及其他相關(guān)單位去提前制定方案應(yīng)對。

2.4.3 加強(qiáng)沙塵暴的形成條件，機(jī)理，變化規(guī)律等方面的研究

3 沙塵暴天氣對飛行活動的影響及相應(yīng)的管制措施

沙塵天氣一般會導(dǎo)致大風(fēng)、低能見度，造成航空器迷航，看不清跑道而無法著陸，也會因能見度很差而造成機(jī)場關(guān)閉，航空器只能返航或者去備降。對飛機(jī)本身也產(chǎn)生了許多不利的影響。面對沙塵暴愈來愈嚴(yán)重的趨勢，開展對這種惡劣天氣的研究顯得十分必要，通過對各種不利因素的分析，提前采取預(yù)防措施，可以最大程度地降低沙塵暴天氣對機(jī)載設(shè)備的危害，減少飛機(jī)故障的發(fā)生，提高飛機(jī)安全性和航班正常性。

3.1 沙塵暴對航空活動的影響

3.1.1 風(fēng)對飛行的影響

當(dāng)沙塵暴天氣出現(xiàn)時，大風(fēng)也隨之而來，大風(fēng)是沙塵暴天氣形成的必要條件。強(qiáng)風(fēng)對民航飛機(jī)的起飛降落有較大影響，一旦風(fēng)的強(qiáng)度超過相應(yīng)的安全標(biāo)準(zhǔn)，飛機(jī)就無法起飛降落。不管是由于冷鋒過境造成的地面大風(fēng)，還是由于高空急流造成的高空風(fēng)，對飛行都是很大的挑戰(zhàn)。強(qiáng)風(fēng)還容易使機(jī)場的風(fēng)速超過飛機(jī)的起降標(biāo)準(zhǔn)，迫使航班返航或備降。當(dāng)側(cè)風(fēng)很大時，飛機(jī)容易失去平衡，特別是飛機(jī)在強(qiáng)側(cè)風(fēng)條件下著陸時，容易造成飛機(jī)偏離跑道，在跑道外接地，甚至可能發(fā)生輪胎破裂和起落架折斷等事故。

3.1.2 沙塵對飛行的影響

由于風(fēng)沙的出現(xiàn)具有突發(fā)性，常規(guī)的預(yù)報(bào)方法難以奏效，即使有氣象雷達(dá)和衛(wèi)星云圖，也無法對其出現(xiàn)的具體時間和強(qiáng)度作出準(zhǔn)確的預(yù)報(bào)，這往往導(dǎo)致許多航班由于誤入沙塵區(qū)看不清跑道被迫返航、備降、延誤或取消，從而影響到航班正常[5]。

3.2 在沙塵暴活動區(qū)安全飛行的措施

3.2.1 飛機(jī)進(jìn)入沙塵暴區(qū)域前的管制措施

對于在沙塵暴下的管制指揮過程中要以防止飛機(jī)進(jìn)入有低能見度，大風(fēng)的區(qū)域?yàn)楣ぷ髦攸c(diǎn)，要做到這一點(diǎn)，我們必須注意以下幾點(diǎn)：

（1）管制員在班前準(zhǔn)備會上注意對天氣預(yù)報(bào)和系統(tǒng)天氣形勢圖加以研究，根據(jù)天氣預(yù)報(bào)、實(shí)況、衛(wèi)星云圖和雷達(dá)觀測等資料，認(rèn)真研究其的性質(zhì)、范圍、發(fā)展趨勢、移動方向和速度和該機(jī)場可能好轉(zhuǎn)的時間，避開選擇沙塵有可能影響的航路[6]掌握如何指揮機(jī)組避讓沙塵暴，能夠判斷出什么情況下可能存在沙塵暴、提醒并指揮飛行員或正常著陸、或空中等待、或飛往備降場。

（2）主動提醒機(jī)組采取預(yù)防措施，以防萬一。

（3）預(yù)測該機(jī)場總的航班量，以及可能會受影響的航班，要時刻警惕天氣轉(zhuǎn)壞的可能性。

（4）管制員要掌握不同機(jī)型的性能，特別是對風(fēng)向、風(fēng)速的要求；隨時向氣象部門了解天氣的變化趨勢，及時了解掌握相關(guān)機(jī)場關(guān)閉和開放的信息并通報(bào)有關(guān)航空器。

（5）密切關(guān)注正在空中飛行的航空器，利用雷達(dá)掌握航空器位置，有效的做好指揮預(yù)案，實(shí)施正確的指揮。

（6）及時了解掌握轄區(qū)內(nèi)和相臨管制區(qū)內(nèi)備降機(jī)場接收備降的能力，根據(jù)空中航空器或其公司簽派的意圖合理安排備降事宜。

（7）當(dāng)沙塵天氣造成大范圍返航備降時，及時開放扇區(qū)，分解管制壓力。

3.2.2 飛機(jī)遭遇沙塵暴后時管制措施

當(dāng)由于沙塵原因與航空器失去通信聯(lián)系時，管制員除查明原因外，應(yīng)迅速采取以下措施：

（1）通過有關(guān)管制室以及空中其他航空器的通信波道，設(shè)法與該航空器建立聯(lián)絡(luò)；

（2）使用當(dāng)?shù)乜衫玫耐ㄐ挪ǖ肋B續(xù)不斷的發(fā)出空中交通情報(bào)和氣象情報(bào)；

（3）可開放有關(guān)的導(dǎo)航設(shè)備，使用雷達(dá)尋找航空器，掌握該航空器的位置；

（4）調(diào)配空中有關(guān)航空器避讓，通知有關(guān)機(jī)場作好備降準(zhǔn)備。

4 結(jié)論

本文利用氣象學(xué)的基礎(chǔ)知識和航空學(xué)的基本理論，進(jìn)一步討論了西本地區(qū)沙塵暴活動對航空活動的影響，并針對這種影響提出了一些管制手段?？偨Y(jié)如下：

（1）沙塵多發(fā)區(qū)主要位于沙漠、沙地和干燥的沙質(zhì)地表，我國西北地區(qū)氣候空氣干燥、降雨稀少，地表植被覆蓋率較低。因此沙塵天氣出現(xiàn)頻繁。

（2）沙塵暴的發(fā)生有四大要素，分別是動力條件大風(fēng)，物質(zhì)基礎(chǔ)沙源，熱力條件大氣層結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定和地形等。

（3）沙塵天氣造成的低能見度、大風(fēng)以及沙粒對飛機(jī)性能和飛行安全有著極大的影響。

（4）沙塵發(fā)生時，管制員應(yīng)及時認(rèn)真地獲取并分析實(shí)時的天氣現(xiàn)象和空勤組的天氣報(bào)告，在嚴(yán)格遵守各項(xiàng)規(guī)定的前提下，靈活謹(jǐn)慎地進(jìn)行指揮飛機(jī)避開沙塵區(qū)域。

（5）當(dāng)飛機(jī)誤入沙塵區(qū)時，應(yīng)當(dāng)幫助空勤人員防止驚慌，集中精力進(jìn)行儀表飛行，做好一系列合理安全的管制工作，協(xié)助空勤人員使飛機(jī)脫離沙塵區(qū)。

【參考文獻(xiàn)】

[1]中央氣象局.地面天氣觀測規(guī)范[S].北京：氣象出版社，1979：21-27.

[2]美國學(xué)者對塵暴的研究主要包括以下著作：范斯·約翰遜《天堂中的臺地：塵暴故事》.（Vance Johnson Heavens TablelandTheDust Bowl Story）.馬薩諸塞州克林頓1947年版保羅博尼菲爾德：《塵暴災(zāi)區(qū)，人民，揚(yáng)塵及大蕭條》[Z].

[3]朱展達(dá)，吳正，劉恕，等.中國沙漠概論[M].北京：科學(xué)出版社，1980.

[4]陸均天，王守榮.國家氣象中心[J].科學(xué)新聞周刊，2001.

[責(zé)任編輯：湯靜]