復(fù)雜天氣背景下直升機救助飛行氣象保障

郭泓麟

摘 要：氣象條件是直升機安全運行的客觀條件之一，本文結(jié)合現(xiàn)有氣象數(shù)據(jù)資料，依據(jù)天氣學(xué)原理，利用天氣圖、數(shù)值預(yù)報產(chǎn)品、雷達及衛(wèi)星云圖、低空重要天氣預(yù)告圖和氣象報文信息，探究6月29日引發(fā)渤海灣船只遇險的雷雨大風(fēng)形成機制及其發(fā)展趨勢，闡述復(fù)雜天氣背景下航空氣象服務(wù)的整體工作思路，提出直升機飛行氣象保障工作的改進方向。

關(guān)鍵詞：救助飛行；天氣形勢；雷達回波圖；航線天氣

大氣時刻不停地運動，產(chǎn)生風(fēng)雨雷電、冷暖干濕等各種自然現(xiàn)象，這些現(xiàn)象與直升機飛行安全、運行效率、任務(wù)成敗密切相關(guān)。因此，做好飛行氣象服務(wù)保障工作，努力摸清大氣運動規(guī)律，把握天氣演變特點，及時準(zhǔn)確提供氣象實況數(shù)據(jù)和預(yù)報信息，對于直升機飛行趨利避害，保障安全，增強人員信心，確保行動順利，具有重要意義。

2015年6月29日，北海第一救助飛行隊（以下簡稱北一飛）B7309、B7312救助直升機，在大風(fēng)、低云伴隨降水的復(fù)雜天氣條件下，成功執(zhí)行了四起砂石船救助任務(wù)。

本文以此次渤海灣大救援行動為例，從天氣形勢，雷達回波圖及衛(wèi)星云圖，起降、備降機場及航線天氣等三大方面入手，詳細闡述復(fù)雜天氣背景下航空氣象服務(wù)的整體工作思路，探討直升機救助飛行氣象保障工作的改進方向。

1 海上險情概述

6月28-29日，高空槽系統(tǒng)過境我國華北北部、東北地區(qū)，地面冷鋒在槽后強冷高壓推動下，裹挾著大風(fēng)、低云、強降水席卷渤海灣北部，該海區(qū)出現(xiàn)東北風(fēng)7-8級陣風(fēng)9級的大風(fēng)天氣，涌浪一度達到3-4米，能見度1-2海里，伴隨短時雷陣雨和海霧天氣。大風(fēng)大浪造成海上船舶航行困難、作業(yè)受阻。

6月29日13：44時，大連基地西北67海里處，“豫信貨13396”船艙進水，5人被困。附近船舶報告的天氣狀況：海上能見度3公里，東北風(fēng)7-8級，浪高3米，小陣雨。緊接著下午14：05時，大連基地以北62海里處，砂石船“姜航99”進水，同樣是5人被困，現(xiàn)場天氣與“豫信貨13396”類似。下午15：51時，蓬萊基地西北方向103海里附近，涌浪導(dǎo)致“姜順299”、“國良7”砂石船先后進水，“姜順299”上的6名船員、“國良7”上的4名船員也先后遇險，情況十分危急。

四起險情接連發(fā)生，現(xiàn)場天氣、海況惡劣，復(fù)雜天氣條件下能否順利執(zhí)行救助任務(wù)，氣象決策至關(guān)重要。起飛機場、遇險現(xiàn)場和航路天氣的變化趨勢，是決策的重要依據(jù)，同時也是最大的不確定因素。很多時候天氣狀況的不確定性，讓海上救援行動陷入兩難的境地，救助任務(wù)是推遲還是取消，都取決于對天氣狀況的判斷。未避免決策失誤，當(dāng)值氣象人員接警后立即匯總類氣象信息，利用天氣學(xué)原理對資料進行專業(yè)分析和判斷。

2 天氣形勢分析

天氣形勢指大范圍流場、氣壓場、溫度場三度空間的分布趨勢，它包含大范圍環(huán)流及環(huán)流的各個天氣系統(tǒng)。實踐證明，天氣變化與天氣系統(tǒng)及其空間分布（即天氣形勢）的變化密切相關(guān)，開展天氣形勢分析是進行天氣形勢預(yù)報的關(guān)鍵，也是做好氣溫、風(fēng)、云、降水、天氣現(xiàn)象等要素預(yù)報的基礎(chǔ)。天氣圖、數(shù)值預(yù)報產(chǎn)品是分析天氣形勢、預(yù)報天氣趨勢的重要工具。下面就利用這兩個工具對6月29日當(dāng)天的天氣形勢進行剖析。

2.1 天氣圖分析

根據(jù)6月29日08時高空圖資料分析，500Hpa高度場上，蓬萊基地位于東北前傾槽底部，高空所在區(qū)域為相對平直的西風(fēng)氣流；南方副熱帶高壓北抬西進，控制長江以南廣大地區(qū)，副高北部邊緣雨帶維系在四川盆地和淮河流域，產(chǎn)生系統(tǒng)性降水。

700Hpa高度場上，東北前傾槽繼續(xù)向華北地區(qū)伸展，形成分段式槽線，山東半島位于弱高壓脊內(nèi)。溫度場落后于高度場的溫壓配置有利于高空槽系統(tǒng)隨大氣環(huán)流繼續(xù)東移發(fā)展，考慮到華北平原和渤海灣下墊面摩擦效應(yīng)相較山地高原為弱，山西、河北上空的700Hpa前傾槽將加速推進，前傾槽具有很強的熱力不穩(wěn)定層級，12小時內(nèi)對渤海灣產(chǎn)生重大影響。

700到850Hpa上，江淮下游和四川盆地受南支切變線控制，中低空氣旋式環(huán)流增強，輻合運動明顯，將產(chǎn)生區(qū)域性強降水，但未來對北部海區(qū)影響有限。

冷高壓常出現(xiàn)在高空槽后下方，由于高空槽后西北氣流輻合產(chǎn)生質(zhì)量堆積，使其后下方高壓得以維持和加強。反映在08時850Hpa高度場上，東北前傾槽后方生成一冷性高壓，位于中蒙邊境附近，在西北氣流引導(dǎo)下，帶動整個高壓系統(tǒng)東移南下，在地面高壓前緣形成冷鋒。同一高度上，河北北部、內(nèi)蒙中部地區(qū)上空等溫線密集、溫度露點差（T-Td）較小，預(yù)示該區(qū)域為高空鋒區(qū)。鋒區(qū)氣象要素變化劇烈，由地面隨高度向冷氣團（冷高壓）一側(cè)傾斜，鋒面在地面的交線即為鋒線，由此推出，地面鋒線在其高空鋒區(qū)前部。

29日08時的地面天氣圖上，存在兩個顯著的天氣系統(tǒng)，一個是四川盆地在高空系統(tǒng)作用下生成的閉合低壓渦旋，一個是冷暖空氣交匯形成的地面冷鋒，其自黑龍江向南伸展至河北境內(nèi)。在高空圖分析中，提到前傾槽翻越山脈后移速增快，反應(yīng)到地面系統(tǒng)上，高壓系統(tǒng)推進速度也將加快，導(dǎo)致高壓前緣、冷鋒后部氣壓梯度增大，因此在冷鋒過境期間，當(dāng)?shù)赜绕涫呛Ｉ巷L(fēng)力會明顯增強。

對流層中下部，低壓槽前呈現(xiàn)輻合上升氣流形式，有利于成云致雨，常產(chǎn)生強對流天氣，出現(xiàn)雷暴大風(fēng)、冰雹、局部強降水等強對流性災(zāi)害天氣。地面冷鋒在后部冷高壓推動下繼續(xù)向暖濕空氣一側(cè)東移，受此影響，冷鋒預(yù)計24小時內(nèi)陸續(xù)影響渤海北部海區(qū)和遼東半島全境，出現(xiàn)短時雷陣雨、大風(fēng)天氣。

2.2 數(shù)值預(yù)報分析

數(shù)值天氣預(yù)報是根據(jù)大氣動力和熱力學(xué)基本方程組，應(yīng)用數(shù)值積分方法，對未來的天氣形勢和氣象要素做出預(yù)報的方法。隨著數(shù)值模式的不斷改進，數(shù)值預(yù)報正確率不斷提高。氣象員參考國內(nèi)T639預(yù)報圖、日本傳真圖、歐洲中心和中央氣象臺等數(shù)值預(yù)報產(chǎn)品，主要側(cè)重于天氣現(xiàn)象、降水強度、風(fēng)向及風(fēng)力等級預(yù)報，這些也是影響直升機運行至關(guān)重要的因素。

首先來看29日上午08時發(fā)布的3小時降水預(yù)報圖。根據(jù)T639的3小時降水預(yù)報圖分析可初步判斷，渤海灣自29日上午11時開始，將經(jīng)歷一次范圍較廣的降水過程，普降小到中雨，延續(xù)至晚上20時；而日本GSM降水圖上，降水主要集中在渤海灣北部和山東半島。

在T639的925Hpa風(fēng)場和相對濕度場預(yù)報圖上，11時開始渤海灣北部東北風(fēng)增強為7級（16m/s），并在山東半島上空出現(xiàn)顯著的氣旋式切變，風(fēng)向轉(zhuǎn)變?yōu)槲髂巷L(fēng)，與高空前傾槽的整體環(huán)流形式和發(fā)展動向基本吻合；同時渤海灣北部區(qū)域相對濕度可達80%以上，具有較好的水汽條件。下午14—17時，東北風(fēng)力有所減弱，仍維持在6級（12m/s）左右，同時水汽主要集中在天津、唐山沿海一帶。

再來看日本29日08時發(fā)布的FXFE502傳真圖，該圖為地面氣壓、降水和地表風(fēng)12和24小時預(yù)報圖。12小時預(yù)報圖上，29日白天虛線所代表的降水區(qū)域主要集中在渤海北部，中心降水達22毫米在天津附近，同時海上風(fēng)力較大，最大風(fēng)力東北風(fēng)5級（8m/s）。24小時預(yù)報圖上，北部海區(qū)降水基本停止，東北風(fēng)減弱為4級（6m/s）。最后參考中央氣象臺6小時降水預(yù)報圖，其圖顯示29日08—14時，降水主要集中在渤海灣北部及其沿岸地區(qū)，極值點在秦皇島沿海地區(qū)，6小時降水量在25毫米以上。14—20時之間，狹長的降水帶僅存在長白山一側(cè)，渤海灣降水基本停止。

2.3 綜合結(jié)論

根據(jù)上述兩方面分析結(jié)果，可得出以下預(yù)報結(jié)論：6月29日蓬萊基地上空將經(jīng)歷一次弱高壓脊轉(zhuǎn)弱低壓槽的過程，天氣由晴朗轉(zhuǎn)為多云，受高空系統(tǒng)影響，當(dāng)日白天以多云天氣為主，傍晚時受槽底影響，部分對流云增多，多云轉(zhuǎn)陰有零星降水。

渤海北部和遼東半島南部則將受到高空前傾槽和地面冷鋒的共同影響，29日白天出現(xiàn)短時雷陣雨天氣，雷暴大風(fēng)可達5-6陣風(fēng)7級，以東北風(fēng)為主，降水中心在河北東北部及天津部分地區(qū)。大連基地29日下午將出現(xiàn)小陣雨，伴有雷電。地面冷鋒過境后，三地天氣逐漸轉(zhuǎn)由槽后西北下沉氣流控制，云量減少，溫度逐步回升，7月1日開始溫度將升高到30-32℃左右。

3 雷達回波圖及衛(wèi)星云圖分析

從衛(wèi)星上觀測云層覆蓋程度和云團演變，從天氣雷達上探知云層厚度和云（雨）滴分布狀況，是兩種重要的現(xiàn)代大氣探測手段，可以更好地識別不同的天氣系統(tǒng)，確定系統(tǒng)方位，估計其強度和發(fā)展趨勢，為天氣分析和預(yù)報提供依據(jù)。

雷達回波圖，從藍色到紫色表示回波強度由小到大（10-70dBz），從回波顏色可以判斷降水強度、雨區(qū)范圍、降水云發(fā)展趨勢和移動方向。雷達回波圖上，從藍色到紫色降雨強度逐漸增強，綠色以上回波區(qū)域?qū)?yīng)有降水出現(xiàn)。一般而言，深綠色回波為弱降水區(qū)域；亮黃色為中等強度降水（10毫米/小時左右）區(qū)域；暖紅色為強降水（20毫米/小時左右）區(qū)域，并且有可能出現(xiàn)短時雷雨大風(fēng)、冰雹等強對流天氣。

在此次渤海灣大風(fēng)降水過程中，渤海灣沿岸的營口、秦皇島、煙臺多普勒天氣雷達也對其進行了全程跟蹤探測。自險情發(fā)生后，氣象員緊急調(diào)出雷達資料，分析判斷近時雷達回波特征。從13時華東區(qū)雷達拼圖可以看到，有三片顯著的回波區(qū)域，江淮暖濕切邊引起的對流降水過程在山東中南部、安徽和江蘇北部，高空槽引起的冷鋒云系部分主體已移至河北東部，狹長的先導(dǎo)氣流已深入遼寧中部。離系統(tǒng)最近的秦皇島雷達站探測距離達230公里，連續(xù)查看單站雷達的回波影像，初步推斷冷鋒鋒面系統(tǒng)勢力已經(jīng)減弱，先期產(chǎn)生的雷暴大風(fēng)過程時間短，現(xiàn)場風(fēng)力已轉(zhuǎn)弱。

衛(wèi)星云圖可以較好的反映出天氣過程中尺度系統(tǒng)的發(fā)生、發(fā)展和消亡規(guī)律。通過連續(xù)播放云圖，發(fā)現(xiàn)29日當(dāng)天北方鋒面云系的動力除了槽后冷高壓，同時還受俄羅斯遠東上空冷渦氣流影響，整個鋒面云系呈現(xiàn)出一定的氣旋性運動特征。在此過程中，云系尾部原本連接成片的云層開始變得離散凌亂，云層變薄，在冷渦氣流的拖曳下繼續(xù)運行著向東北方向發(fā)展。

結(jié)合兩方面大氣探測資料，初步判斷29日下午渤海灣北部降水已接近尾聲，通過水汽凝結(jié)、云層放電、對流及平流運動，大氣已釋放一部分不穩(wěn)定能量。但海上飛行仍會遭遇碎雨云、淡積云等零散低云，伴隨小陣雨天氣，風(fēng)力維持在5-6級左右，降水造成的海霧天氣將會被強風(fēng)吹散，能見度顯著回升。

4 起降、備降機場及航線天氣

地面氣象觀測在機場范圍內(nèi)，氣象員按照規(guī)定，在飛行活動前一小時開始定時觀測，每小時整點開展一次，直到飛行活動結(jié)束。觀測結(jié)果詳細記錄在地面觀測簿中，氣象員按照民航觀測和報告標(biāo)準(zhǔn)編制機場例行天氣報告（METAR）。

根據(jù)29日當(dāng)天蓬萊機場、大連周水子機場、煙臺機場的例行天氣報告判斷，前兩所起降機場和后一所備降場無影響直升機運行的氣象要素，能見度、風(fēng)、云等要素符合直升機起降標(biāo)準(zhǔn)。

高空預(yù)報包括航路預(yù)報、區(qū)域預(yù)報，直升機一般飛行高度較低，執(zhí)行救助任務(wù)時通常不走航路，一般只向機組提供航線所在區(qū)域預(yù)報，華北、華東等地區(qū)氣象中心以重要天氣預(yù)告圖的形式發(fā)布區(qū)域預(yù)報。在制定飛行航線后，氣象員趕在執(zhí)行海上救助任務(wù)前，打印了當(dāng)天14-20時段的低空重要天氣預(yù)告圖（3000米以下）。預(yù)告圖顯示該時段內(nèi)渤海灣西部有孤立隱藏的積雨云，云底高最低在900米左右，暫無熱帶氣旋、顛簸、積冰、急流等可能對低空飛行構(gòu)成威脅的天氣現(xiàn)象。結(jié)合前文分析，氣象員認為航線上孤立的積雨云已經(jīng)停止發(fā)展，對飛行活動不構(gòu)成威脅，機組可以執(zhí)行海上飛行任務(wù)。

5 氣象保障下的救援效果

氣象員與機組充分溝通后，機組根據(jù)匯總的氣象資料和分析結(jié)果，審慎決策，決定駕機從蓬萊機場、大連機場起飛趕赴救援現(xiàn)場。B7309于14：15時從大連起飛執(zhí)行第一起救助任務(wù)，到B7312于19：05時落地蓬萊完成最后一起救助任務(wù)，前后歷時5個多小時，四艘遇險砂石船上20名船員全部獲救。

飛行過程中，直升機只碰到零星小雨，5級左右的偏北風(fēng)，天氣條件未趨于惡化。同時，氣象員也通過各類氣象信息獲取渠道密切關(guān)注著本場、航線、海區(qū)天氣變化，及時掌握天氣動態(tài)，確保此次渤海大救援任務(wù)圓滿完成。

6 結(jié)語

回顧此次海上救助行動，出現(xiàn)時間集中，險情狀況類似，遇險人數(shù)眾多，天氣條件復(fù)雜。氣象人員依靠科學(xué)的分析手段，扎實的業(yè)務(wù)功底，為復(fù)雜天氣背景下的直升機救助飛行撐起了一把安全傘。截止2015年8月1日，北一飛氣象員已保障救助飛行任務(wù)881起，沒有發(fā)生一起天氣原因造成的飛行事故或事故癥候，確保了全隊飛行正常、可靠、安全。提供優(yōu)質(zhì)可靠的氣象服務(wù)是氣象人不懈地追求，航空氣象保障的難點和直升機駕駛員的期許，是氣象人前進的動力。飛行隊氣象人將一如既往，不辱使命，在保障飛行安全方面積極發(fā)揮作用，為我國海上救助事業(yè)發(fā)展做出應(yīng)有的貢獻。