黃花機(jī)場(chǎng)雷暴特征統(tǒng)計(jì)及淺析

黃霖

摘 要：本文利用觀測(cè)月、年總簿資料，挑選并統(tǒng)計(jì)出2006年1月1日至2016年12月31日雷暴逐月發(fā)生總?cè)諗?shù)、逐年發(fā)生總?cè)諗?shù)、逐時(shí)發(fā)生總次數(shù)及其日變化情況，初雷逐年發(fā)生時(shí)間、雷暴發(fā)生方向及其特征，并依據(jù)以上統(tǒng)計(jì)作出簡單分析。目的是讓觀測(cè)員對(duì)黃花機(jī)場(chǎng)雷暴特征有一個(gè)整體了解，加強(qiáng)對(duì)雷暴的認(rèn)識(shí)，減輕其對(duì)雷雨天氣的排斥情緒，最終為觀測(cè)工作提供幫助。

關(guān)鍵詞：雷暴；總?cè)諗?shù)；初雷；統(tǒng)計(jì)

中圖分類號(hào)：P446 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2017）20-0189-03

1 引言[1]

雷暴是一種常見的天氣現(xiàn)象，對(duì)飛行安全具有較大的影響。

雷擊發(fā)生區(qū)域主要集中在±3℃等溫線所在高度之間以及砧狀云和濃積云頂之間。導(dǎo)電良好的金屬飛機(jī)遭到雷擊只會(huì)在飛機(jī)表皮上燒出幾個(gè)小洞以及燒毀一部分電子設(shè)備。

強(qiáng)烈的雷暴電場(chǎng)和閃電會(huì)嚴(yán)重干擾中、短波無線電通信，甚至?xí)斐赏ㄐ怕?lián)絡(luò)短時(shí)中斷，但其對(duì)超短波通信的影響比較?。粡?qiáng)烈的電場(chǎng)和閃電還會(huì)引起飛機(jī)個(gè)別部位磁化，使磁羅盤產(chǎn)生誤差；使無線電羅盤指示器的指針緩慢旋轉(zhuǎn)或左右擺動(dòng)，當(dāng)出現(xiàn)的干擾足夠強(qiáng)烈時(shí)指針會(huì)突然偏轉(zhuǎn)向雷暴出現(xiàn)的方向，甚至在該方向停留較長時(shí)間。同時(shí)，飛機(jī)因?yàn)樵诶妆╇妶?chǎng)中飛行，會(huì)攜帶大量感應(yīng)電量，可能會(huì)在翼尖等部位出現(xiàn)跳火花的現(xiàn)象，從而影響到無線電通信。

當(dāng)雷暴出現(xiàn)在機(jī)場(chǎng)上空時(shí)，其所帶來的強(qiáng)降水、低能見度、風(fēng)向突變和陣風(fēng)，對(duì)飛行安全和地面設(shè)備也會(huì)產(chǎn)生非常大的影響。當(dāng)機(jī)場(chǎng)出現(xiàn)雷暴時(shí)，會(huì)造成飛機(jī)繞行，部分航班可能會(huì)備降、延誤、甚至取消，這些情況對(duì)航空公司會(huì)造成比較大的經(jīng)濟(jì)損失，同時(shí)也給旅客造成了不便。

因此研究黃花機(jī)場(chǎng)雷暴特征對(duì)于提高觀測(cè)員對(duì)雷暴的觀測(cè)，保障飛行安全具有比較大的意義。

2 資料與方法

本文采用湖南空管分局觀測(cè)情報(bào)室2006年1月至2016年12月的月總簿、年總簿中的雷暴記錄作為原始資料，制作出雷暴逐月發(fā)生總?cè)諗?shù)、逐年發(fā)生總?cè)諗?shù)、逐時(shí)發(fā)生總次數(shù)及其日變化情況，初雷逐年發(fā)生時(shí)間、雷暴發(fā)生方向相關(guān)圖表并進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，了解黃花機(jī)場(chǎng)雷暴相關(guān)特征。

3 結(jié)果與分析

3.1 雷暴的成因[2]

雷暴的形成有多種原因，以普通雷暴為例，要形成雷暴應(yīng)當(dāng)具備以下三個(gè)必要條件：

3.1.1 大量的不穩(wěn)定能量

垂直運(yùn)動(dòng)是否強(qiáng)烈由大氣中不穩(wěn)定能量的多少?zèng)Q定，如果大氣中不穩(wěn)定能量越多，并且層次足夠厚，那么云伸展的高度就會(huì)越高，此時(shí)只要空氣中的水汽足夠充沛就能夠形成雷暴云。

3.1.2 充沛的水汽

充沛的水汽是形成雷暴的重要原因，有強(qiáng)烈對(duì)流發(fā)生，但是如果沒有充沛的水汽，那么也不可能產(chǎn)生高大的雷暴云。所以雷暴云時(shí)常出現(xiàn)在水汽比較充沛的地區(qū)，在比較干旱的地區(qū)，如沙漠地區(qū)，雷暴是非常罕見的。

3.1.3 足夠的沖擊力

大氣中不穩(wěn)定能量的多少和水汽的充沛程度只是形成雷暴的先決條件，是否有足夠的沖擊力使空氣抬升到自由對(duì)流高度是形成雷暴的導(dǎo)火索，只有擁有足夠的沖擊力才能使不穩(wěn)定能量釋放出來，上升氣流才能強(qiáng)烈發(fā)展，最終形成雷暴云。大氣中的沖擊力有：地形抬升、鋒面、氣流輻合以及地表受熱不均等。

另外，從單個(gè)雷暴形成的物理現(xiàn)象看，只有積雨云中有足夠的電荷才會(huì)導(dǎo)致雷暴放電。一個(gè)發(fā)展成熟的積雨云，其正負(fù)電荷的分布如圖1。

圖1所示：正電荷區(qū)主要分布在-20℃的凍結(jié)高度以上，在-20℃以下區(qū)域主要是負(fù)電荷，而又有小部分的正電荷區(qū)在底部，其所代表的的區(qū)域有強(qiáng)烈下降氣流或大雨，矢線代表云中氣流情況。

當(dāng)積雨云中聚集了足夠充沛的電荷時(shí)，空氣會(huì)因?yàn)殡婋x出現(xiàn)一條耀眼火花而形成的導(dǎo)電通路，并向著符號(hào)相反的電荷中心移動(dòng)，最終兩種不同符號(hào)的電荷中和，形成閃電。

閃電形成時(shí)，空氣會(huì)急速膨脹，引起劇烈的增壓而形成縱波，并發(fā)出強(qiáng)烈的振動(dòng)聲，這就是雷聲。通過閃電和雷聲相隔的時(shí)間，可以算出閃電出現(xiàn)位置距離觀測(cè)者的大概距離。

3.2 雷暴月發(fā)生總?cè)諗?shù)統(tǒng)計(jì)及分析

圖2統(tǒng)計(jì)了2006年1月至2016年12月各月雷暴發(fā)生總?cè)諗?shù)?？梢钥闯鲞@段時(shí)間中一共發(fā)生了418日雷暴。其中8月發(fā)生雷暴日數(shù)最多，為72日；其次是4月和7月，分別為65日和63日。1月份發(fā)生雷暴日數(shù)最少，為0日；其次是12月和11月，分別為1日和4日。一年中雷暴主要集中在3月至8月發(fā)生，這6個(gè)月共計(jì)發(fā)生370日雷暴，占總雷暴日數(shù)的88.5%，分析其原因，首先該時(shí)間段水汽充足，太陽輻射強(qiáng)烈，容易形成強(qiáng)烈對(duì)流；而且該時(shí)間段鋒面出現(xiàn)較多，能夠提供足夠的沖擊力。而這6個(gè)月正好是春夏兩季，可以看出黃花機(jī)場(chǎng)春夏兩季是雷暴發(fā)生最為頻繁的季節(jié)，這兩個(gè)季節(jié)也是雷雨保障任務(wù)最為繁重的季節(jié)。

從圖表中可以看出，雷暴在1月份發(fā)生次數(shù)為0日，即這11年中1月份都沒有雷暴發(fā)生，而11月和12月雷暴分別只發(fā)生4日和1日，分析其原因，一是冬季比較干燥，不能提供充沛的水汽；二是冬季大氣比較穩(wěn)定，沒有足夠的沖擊力；三是太陽輻射弱，空氣不易形成劇烈對(duì)流。根據(jù)圖表可以看出，這三點(diǎn)在1月份表現(xiàn)的尤其突出。因此，這3個(gè)月對(duì)觀測(cè)員的雷雨保障任務(wù)相對(duì)也比較輕松。

3.3 雷暴年發(fā)生總?cè)諗?shù)統(tǒng)計(jì)

圖3統(tǒng)計(jì)了2006年至2016年共計(jì)11年全年雷暴發(fā)生總?cè)諗?shù)。這段時(shí)間內(nèi)雷暴共計(jì)發(fā)生418日，年平均雷暴日數(shù)為38日，可以看出黃花機(jī)場(chǎng)屬于雷暴較多地區(qū)。其中2013年雷暴發(fā)生總?cè)諗?shù)最多，為50日，占11年雷暴總?cè)諗?shù)的11.9%；其次是2016年和2014年，分別為49日和48日，占11年雷暴總?cè)諗?shù)的比例分別是11.7%和11.4%；這3年雷暴發(fā)生總?cè)諗?shù)超過了11年雷暴發(fā)生總?cè)諗?shù)的三分之一；2011年雷暴發(fā)生總?cè)諗?shù)最少，為21日，占11年雷暴總?cè)諗?shù)的5.0%；其次是2009年和2007年，分別為26日和28日，占11年雷暴總?cè)諗?shù)的比例分別是6.2%和6.7%；這3年雷暴總?cè)諗?shù)不到11年雷暴總?cè)諗?shù)的五分之一。endprint

可以看出雷暴年出現(xiàn)總?cè)諗?shù)最多的三年都在12年以后，而雷暴年出現(xiàn)總?cè)諗?shù)最少的三年都在11年以前，說明雷暴年發(fā)生總?cè)諗?shù)整體上是朝越來越多的方向發(fā)展，可以預(yù)計(jì)將來雷暴年發(fā)生總?cè)諗?shù)會(huì)越來越多。

同時(shí)從圖3還可以直觀的看出雷暴年發(fā)生總?cè)諗?shù)是呈大小年變化的，即一年多一年少，根據(jù)該規(guī)律，我們可以大膽預(yù)測(cè)2017年相較2016年雷暴年發(fā)生總?cè)諗?shù)會(huì)偏少。

3.4 雷暴的日變化特征

圖4統(tǒng)計(jì)了2006年1月1日至2016年12月31日逐時(shí)發(fā)生雷暴總次數(shù)。圖中1時(shí)出現(xiàn)的雷暴次數(shù)代表北京時(shí)1點(diǎn)至2點(diǎn)之間出現(xiàn)的雷暴次數(shù)，以此類推。只有在該時(shí)間段內(nèi)首次出現(xiàn)才計(jì)入統(tǒng)計(jì)，由上一時(shí)間段持續(xù)至下一時(shí)間段的不計(jì)入統(tǒng)計(jì)。

從圖表中我們可以看出，2006年1月1日0點(diǎn)到2016年12月31日24點(diǎn)共計(jì)出現(xiàn)雷暴506次。雷暴在每日的每一時(shí)間段都會(huì)發(fā)生，從13點(diǎn)開始到16點(diǎn)，雷暴數(shù)量逐漸增加，而雷暴發(fā)生的最高值出現(xiàn)在19點(diǎn)，為50次；次高值出現(xiàn)在24點(diǎn)，為43次；其次為16點(diǎn)出現(xiàn)的40次；這三個(gè)時(shí)間段出現(xiàn)的雷暴總次數(shù)占總雷暴次數(shù)的26.3%，超過全天各時(shí)間段雷暴總次數(shù)的四分之一。雷暴發(fā)生的最低值出現(xiàn)在3點(diǎn)，為11次；次低值出現(xiàn)在23點(diǎn)和9點(diǎn)，都為12次；這三個(gè)時(shí)間段出現(xiàn)的雷暴總次數(shù)占總雷暴次數(shù)的6.9%，不到全天各時(shí)間段雷暴總次數(shù)的十分之一。因此，觀測(cè)員在日常工作中要特別注意19點(diǎn)、24點(diǎn)、以及16點(diǎn)三個(gè)時(shí)間段可能出現(xiàn)的雷暴。

分析其原因，黃花機(jī)場(chǎng)以鋒面雷暴居多，冷鋒雷暴在晝間、夜間、陸地、海上都能出現(xiàn)，日變化較小，一般下午和前半夜較強(qiáng)，早晨減弱。圖表中雷暴在午后以及前半夜偏多也符合冷鋒雷暴的特點(diǎn)。

3.5 初雷統(tǒng)計(jì)

圖5統(tǒng)計(jì)了2006年至2016年黃花機(jī)場(chǎng)初雷發(fā)生日期，從圖表中可以看出，黃花機(jī)場(chǎng)初雷集中在2、3月份發(fā)生，并且集中在中下旬發(fā)生。其中最早一年是2010年和2012年，初雷發(fā)生日期都是2月5日；最晚一年是2011年，初雷發(fā)生日期為3月23日。

從圖5中我們還可以看出，在2011年以前初雷整體發(fā)生日期都偏晚，而2012年以后初雷整體發(fā)生日期較之前偏早，初雷發(fā)生日期整體呈一個(gè)越來越早的趨勢(shì)，可以推斷今后初雷發(fā)生日期都會(huì)偏早。

經(jīng)過統(tǒng)計(jì)分析可以知道，觀測(cè)員在2月份以后要尤其注意初雷的發(fā)生，做好初雷的報(bào)告。

3.6 雷暴發(fā)生方向

經(jīng)過對(duì)圖2的分析后我們知道每年3月到8月是雷暴發(fā)生日數(shù)最多的月份，因此我們把這6個(gè)月拿出來單獨(dú)分析。

表1統(tǒng)計(jì)了2006年至2016年每年3月1日至8月31日雷暴每次出現(xiàn)方向的總次數(shù)，圖6統(tǒng)計(jì)了各個(gè)方向出現(xiàn)次數(shù)占總次數(shù)的比例，表1和圖6中雷暴的發(fā)生包括雷暴消散后又出現(xiàn)的情況。

從圖表中可以看出，雷暴發(fā)生方向最多的是正南方向，占20%比例，其次是正西方向和西南方向，分別占19%和16%比例，三個(gè)方向發(fā)生雷暴總數(shù)占比為51%。出現(xiàn)這一情況的原因我們考慮是由于黃花機(jī)場(chǎng)處于西風(fēng)帶，系統(tǒng)性雷暴多隨天氣系統(tǒng)的移動(dòng)而移動(dòng)，熱雷暴的移動(dòng)方向大體上與500hpa等壓面上圖上氣流方向一致。

雷暴發(fā)生方向最少的是東北方向，占比僅為4%，其次是正東方向和西北方向，占比均為5%。

4 結(jié)語

經(jīng)過以上統(tǒng)計(jì)分析，我們對(duì)雷暴的一些特征有了簡單認(rèn)識(shí)，作為觀測(cè)員，對(duì)于雷暴的監(jiān)控，要做好以下幾點(diǎn)：（1）加強(qiáng)3月至8月雷暴的監(jiān)控；（2）加強(qiáng)午后和前半夜雷暴的監(jiān)控；（3）每年2月要做好初雷的監(jiān)控；（4）當(dāng)有雷暴發(fā)生時(shí)，加強(qiáng)對(duì)西面、西南面、以及南面雷暴的監(jiān)控；（5）當(dāng)雷暴出現(xiàn)時(shí)，不要慌張，按照工作程序規(guī)定逐條處理相關(guān)事項(xiàng)；（6）發(fā)布報(bào)文時(shí)要做好檢查工作，做好與相關(guān)單位的信息通報(bào)工作。

做出以上統(tǒng)計(jì)，目的在于提高觀測(cè)員對(duì)雷暴的了解以及觀測(cè)，能夠?yàn)榉?wù)對(duì)象提供更加優(yōu)質(zhì)的氣象服務(wù)，為飛行安全盡自己的綿薄之力。

參考文獻(xiàn)

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