廣元市雷暴天氣變化特征及對(duì)航空飛行安全的影響

馮亞麗

摘 要：隨著我國(guó)民航領(lǐng)域的迅猛發(fā)展，飛機(jī)已成為大眾出行的重要交通工具之一，而航空安全也逐漸發(fā)展為政府部門以及社會(huì)公眾特別關(guān)注的問題。雷暴天氣是對(duì)航空飛行安全影響最大的氣象因素之一?；诖耍恼吕?010年～2021年雷暴天氣觀測(cè)資料，分析廣元市雷暴天氣變化特征，研究雷暴天氣對(duì)航空飛行安全的影響，提出了雷暴天氣下的航班安全運(yùn)行保障措施，以供參考。

關(guān)鍵詞：廣元市;雷暴特征;航空飛行安全;影響

中圖分類號(hào)：P427.32;V32 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-1064（2022）04-0-03

DOI：10.12310/j.issn.1674-1064.2022.04.010

雷暴是我國(guó)大多數(shù)區(qū)域經(jīng)常會(huì)發(fā)生的一類自然災(zāi)害，在它出現(xiàn)過程中時(shí)常伴隨著雷電、大風(fēng)、強(qiáng)降水、積冰等現(xiàn)象，往往會(huì)給航空安全飛行造成嚴(yán)重威脅[1]。民航部門以及氣象學(xué)者一直將雷暴天氣特征及其對(duì)飛機(jī)飛行影響的研究作為重要課題來(lái)抓，并取得了很多研究成果。但是不同的地區(qū)，雷暴特點(diǎn)也有所差異，所以加強(qiáng)局部地區(qū)雷暴特征的研究十分必要。廣元市隸屬于四川省，地處四川北部，山地朝四川盆地過渡地帶，地理坐標(biāo)處于31°31′～32°56′N、104°36′～106°45′E之間屬亞熱帶季風(fēng)氣候，雷暴天氣出現(xiàn)概率較高，對(duì)廣元市盤龍機(jī)場(chǎng)航班的正常運(yùn)行也會(huì)帶來(lái)不良影響。

因此，文章利用2010年～2021年雷暴天氣觀測(cè)資料，分析廣元市雷暴天氣變化特征，研究雷暴天氣對(duì)航空飛行安全的影響，提出了雷暴天氣下的航班安全運(yùn)行保障措施，以更好地保障機(jī)場(chǎng)航空安全飛行。

1 廣元市雷暴天氣變化特征

1.1 雷暴年際變化特征

通過2010年～2021年廣元市統(tǒng)計(jì)資料可知，廣元市近十二年累計(jì)雷暴日數(shù)為167 d，年平均雷暴日數(shù)為14 d，年最多雷暴日數(shù)為25 d（2018年），年最少雷暴日數(shù)為7 d（2020年）。2010年～2021年廣元市雷暴日數(shù)年際變化趨勢(shì)如圖1所示。

根據(jù)圖1可知，2010年～2021年廣元市雷暴日數(shù)總體上呈波動(dòng)增加變化趨勢(shì)，增加速率為4.58 d/10 a。

1.2 雷暴的月變化特征

2010年～2021年廣元市各月雷暴累計(jì)日數(shù)、月平均日數(shù)以及所占比率如表1所示。

通過表1不難發(fā)現(xiàn)，廣元市雷暴日數(shù)大多數(shù)集中于每年的4月～9月，該時(shí)間段雷暴天氣占年雷暴日數(shù)總數(shù)的98.8%。雷暴發(fā)生最多的月份為7月，該月累計(jì)雷暴日數(shù)66 d，月平均日數(shù)為5.5 d，占全年的39.5%。廣元市從10月開始，雷暴日數(shù)開始大幅減少，10月雷暴日僅占全年雷暴日數(shù)的1.2%;11月、12月、1月、2月、3月廣元市基本上不會(huì)發(fā)生雷暴天氣。春季（3月～5月）雷暴日數(shù)占全年雷暴日數(shù)的16.8%。夏季（6月～8月）雷暴日數(shù)發(fā)生頻率最高，達(dá)76.64%，原因是夏季受副熱帶高壓的影響，西部暖濕氣流十分旺盛，再加上副熱帶高壓加強(qiáng)西伸時(shí)，熱力作用大，這非常適宜于廣元市雷暴強(qiáng)對(duì)流天氣的形成和發(fā)展。秋季（9月～11月）雷暴日數(shù)只占全年雷暴總數(shù)的6.6%。廣元市冬季沒有雷暴天氣。

1.3 雷暴的日變化特征

2010年～2021年廣元市雷暴逐日頻次分布狀況如圖2所示。

根據(jù)圖2可知，近十二年廣元市的雷暴天氣的日變化特征呈“雙峰”形，從00時(shí)到06時(shí)雷暴頻次不斷增多，06時(shí)達(dá)第一個(gè)高峰，雷暴頻次達(dá)55次;06時(shí)之后雷暴有所減少，到15時(shí)達(dá)第二個(gè)高峰，雷暴頻次為39次。通過分析廣元市雷暴頻次日變化不難發(fā)現(xiàn)，廣元市各個(gè)時(shí)刻均可能出現(xiàn)雷暴天氣，大部分出現(xiàn)白天（04時(shí)～16時(shí)），該時(shí)間段累計(jì)頻次達(dá)471次，占日總頻次的80.8%。

1.4 雷暴的持續(xù)時(shí)間

2010年～2021年廣元市各月不同持續(xù)時(shí)間的雷暴出現(xiàn)次數(shù)如表2所示。

分析表2可知，近十二年廣元市各月雷暴持續(xù)時(shí)間為1 h的概率最高，達(dá)76次。平均持續(xù)時(shí)間為2.81 h，雷暴持續(xù)時(shí)間最長(zhǎng)為14 h，出現(xiàn)在7月。廣元市全年發(fā)生的雷暴以局地性雷暴為主，持續(xù)時(shí)間大多數(shù)在1 h～2 h。

2 雷暴天氣對(duì)航空飛行安全的影響

雷暴作為一類局部對(duì)流性天氣，它會(huì)形成雷電、強(qiáng)降水、顛簸、風(fēng)切變、積冰等各類復(fù)雜天氣現(xiàn)象，給航空安全飛行造成不利影響[2]。

2.1 雷電

雷暴所包含的能量多，會(huì)在較短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生劇烈放電現(xiàn)象。如果廣元市機(jī)場(chǎng)航班在雷雨活動(dòng)區(qū)運(yùn)行，機(jī)翼、機(jī)身等突出點(diǎn)的電場(chǎng)特別強(qiáng)，則引發(fā)雷擊的概率很大。結(jié)合研究資料了解到，雷達(dá)天線是飛機(jī)各個(gè)區(qū)域中雷擊概率最高的點(diǎn)，其次是機(jī)翼，機(jī)身被雷擊的可能性較小。一旦航燈、擋風(fēng)玻璃加熱器以及翼尖等飛機(jī)外部設(shè)備的防護(hù)罩被雷擊，則進(jìn)入機(jī)艙的雷電流會(huì)損壞設(shè)備和電源[3]。

閃電造成的瞬時(shí)電磁場(chǎng)會(huì)對(duì)通信導(dǎo)航系統(tǒng)以及著陸系統(tǒng)等相關(guān)設(shè)備造成一定程度的干擾，嚴(yán)重情況下會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)中斷，從而影響航班的安全、正常飛行[4]。

2.2 強(qiáng)降水

在雷暴云下方、附近或在雷暴云中飛行的飛機(jī)也會(huì)誤入強(qiáng)降水區(qū)。在雷暴天氣發(fā)生時(shí)，特別容易導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)被大量降水侵入，從而對(duì)飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的性能帶來(lái)負(fù)面影響[5]。

強(qiáng)降水期間大氣能見度會(huì)非常差。一般來(lái)說(shuō)，雨強(qiáng)越大，對(duì)航空飛行能見度的影響就越大。特別是飛機(jī)在著陸時(shí)如果遇到強(qiáng)降水，則危險(xiǎn)系數(shù)會(huì)大幅增加。

2.3 顛簸

雷暴云中急劇降低抑或上升的氣流通常會(huì)對(duì)飛機(jī)運(yùn)行造成不同程度的影響，尤其是在成熟的雷暴云中，最強(qiáng)上升氣流可50 m/s～60 m/s，強(qiáng)度特別強(qiáng)。外界空氣在其作用下也呈不穩(wěn)定狀態(tài)，會(huì)導(dǎo)致航空器會(huì)遭受劇烈的顛簸，使得飛行高度在幾秒內(nèi)下降或上升幾十米，甚至上百米，在顛簸環(huán)境中飛行，會(huì)影響飛行員的操作能力，還會(huì)對(duì)乘客身體帶來(lái)不同程度的傷害。嚴(yán)重情況下，飛行儀表可能會(huì)受損，導(dǎo)致飛機(jī)失控[6]。

2.4 風(fēng)切變

雷暴發(fā)生時(shí)，積雨云下會(huì)產(chǎn)生風(fēng)切變，其會(huì)對(duì)航班飛行造成很大影響。廣元市夏季多雷陣雨，并時(shí)常出現(xiàn)風(fēng)切變，風(fēng)切變中存在湍流以及渦流，風(fēng)切變?cè)酱?，湍流越?qiáng)，對(duì)航班起降的安全影響越顯著。

航班運(yùn)行時(shí)，如果遇到低空風(fēng)切變，會(huì)導(dǎo)致航空器性能有所降低，航空器如果具備機(jī)動(dòng)的能量還可能會(huì)轉(zhuǎn)危為安。如果航空器飛行高度非常低，機(jī)動(dòng)能量余量不足，則航空器往往無(wú)法較好地抵御低空風(fēng)切變，極易引發(fā)航空安全事故[7]。

2.5 積冰

雷暴云體很大，某些高度的云體常有過冷水滴。高空云頂被風(fēng)吹出的云砧范圍比較大，高空溫度特別低。如果飛機(jī)進(jìn)入這些區(qū)域飛行，可能會(huì)在短時(shí)間內(nèi)遇到強(qiáng)烈的積冰，導(dǎo)致飛機(jī)飛行性能下降，增加操控難度。當(dāng)機(jī)翼和機(jī)尾發(fā)生積冰時(shí)，飛機(jī)的氣動(dòng)和飛行特性都會(huì)不同程度地受到破壞，流線型部分的形狀也會(huì)出現(xiàn)一些變化，導(dǎo)致機(jī)翼和機(jī)翼的翼形變形。升力系數(shù)減小，阻力系數(shù)增大;機(jī)翼和機(jī)尾積冰會(huì)增加飛機(jī)的重量，導(dǎo)致飛機(jī)重心有所改變，破壞原有的氣動(dòng)性能[8]。

此外，飛機(jī)結(jié)冰還會(huì)影響儀表和通信，阻礙機(jī)組操作員的目視飛行。擋風(fēng)玻璃上的積冰會(huì)降低透明度，影響機(jī)組操作員的視力，特別是在航班起飛和降落階段，很容易導(dǎo)致飛行事故發(fā)生。

3 雷暴天氣下的航班安全運(yùn)行保障措施

3.1 航班起飛前做好充分準(zhǔn)備

機(jī)場(chǎng)航班正式起飛前，機(jī)組人員、管制人員等相關(guān)人員需要和機(jī)場(chǎng)氣象部門密切聯(lián)系，要充分掌握飛行區(qū)域的氣象條件，尤其是雷雨的軌跡以及未來(lái)的演變趨勢(shì)要做到心中有數(shù)，并根據(jù)航空氣象情況制定安全可靠的應(yīng)對(duì)方案。

與此同時(shí)，機(jī)組人員還應(yīng)認(rèn)真仔細(xì)檢查飛機(jī)的狀況，確保各項(xiàng)指標(biāo)正常，并準(zhǔn)備充足的燃油，為航空飛行安全打下扎實(shí)的基礎(chǔ)。

3.2 航班起飛時(shí)的保障措施

機(jī)場(chǎng)航班進(jìn)入跑道后，需要盡快開啟氣象雷達(dá)，同時(shí)密切觀察雷暴所在區(qū)域，確保飛機(jī)飛行起飛時(shí)不會(huì)被雷擊。如果需變更起飛形式，機(jī)組人員應(yīng)及時(shí)聯(lián)系地面管制員，要避免飛機(jī)在雷雨天氣下起飛。

此外，還應(yīng)關(guān)注雷暴天氣造成的暴風(fēng)雨以及其他惡劣天氣是否會(huì)影響飛機(jī)的正常起飛。如果經(jīng)過判斷會(huì)對(duì)航空的正常運(yùn)行造成不利影響，應(yīng)及時(shí)向機(jī)場(chǎng)相關(guān)人員報(bào)告情況，聽從指令，要確保航班起飛的安全性。

3.3 航班飛行期間的保障措施

在航班飛行過程中，如果飛行距離雷雨區(qū)比較近，需要提前評(píng)估飛機(jī)會(huì)遇到的天氣情況，可以采用繞行的措施避開強(qiáng)雷雨活動(dòng)區(qū)。如果碰上冷鋒雷暴，航班通常需要經(jīng)過兩個(gè)雷暴云的空隙。航班在飛行過程中誤入雷暴活動(dòng)區(qū)，如果是云頂飛行，航班要在云頂以上500 m飛行。對(duì)于機(jī)場(chǎng)上空的雷雨天氣，航班不能盲目起飛或著陸。飛行中遇到顛簸時(shí)，應(yīng)沉著地采取可靠應(yīng)對(duì)措施，確保航空器安全、有效地運(yùn)行。

3.4 航班著陸時(shí)候的保障措施

飛機(jī)降落前，如果遇到雷雨天氣，機(jī)場(chǎng)工作人員和航班機(jī)組人員必須認(rèn)真對(duì)待，不能馬虎。通常情況下，著陸時(shí)的飛機(jī)一旦受雷雨天氣的影響，會(huì)采取更換備降機(jī)場(chǎng)的方式。此時(shí)要確定飛機(jī)的航線以及高度才可以飛往備降機(jī)場(chǎng)。降落時(shí)，要嚴(yán)格控制飛行速度、飛行高度等相關(guān)指標(biāo)，確保航班安全著陸。

4 結(jié)語(yǔ)

2010年～2021年廣元市雷暴日數(shù)總體上呈波動(dòng)變化趨勢(shì);大多數(shù)集中于每年的4月～9月，該時(shí)間段雷暴天氣占年雷暴日數(shù)總數(shù)的98.8%。一年中，廣元市夏季（6月～8月）雷暴日數(shù)發(fā)生頻率最高，達(dá)76.64%;

近十二年廣元市的雷暴天氣的日變化特征呈“雙峰”形;廣元市各個(gè)時(shí)刻均可能會(huì)出現(xiàn)雷暴天氣，大部分出現(xiàn)白天（04時(shí)～16時(shí)），該時(shí)間段累計(jì)頻次達(dá)471次，占日總頻次的80.8%。廣元市全年發(fā)生的雷暴以局地性雷暴為主，持續(xù)時(shí)間大多數(shù)在1 h～2 h。

雷暴會(huì)形成雷電、強(qiáng)降水、顛簸、風(fēng)切變等各類復(fù)雜天氣現(xiàn)象，給航空安全飛行造成不利影響。針對(duì)雷暴天氣的危害，應(yīng)從航班起飛前、起飛時(shí)、飛行中以及著陸各個(gè)階段采取可靠的保障措施，確保航空飛行安全。

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