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論雷暴對飛行安全的影響及危害

2014年06月05日 09:25   來源:民航資源網(wǎng)   余鎮(zhèn)威

  [摘要] 只是由于人們的認知水平和預報條件有限,才會使得飛行陷入危險的境地,而在夏季飛行中,雷暴又是我們不得不面對和討論的重點,認識它,掌握它,最大限度的減少雷暴對飛行安全的影響及危害。雷暴云中的上升、下降氣流對飛行造成嚴重威脅,特別是成熟階段的雷暴云,最強的上升氣流可達到50-60米/秒,同臺風不相上下,航空器在雷雨區(qū)內(nèi)飛行,飛機會遇到嚴重顛簸,使飛行高度在幾秒內(nèi)升降幾十米到幾百米。

  氣象因素與其它事故因素相比,是一種更為客觀的自然環(huán)境因素,它僅僅是觸發(fā)事故的外部條件,并不一定會造成飛行事故。只是由于人們的認知水平和預報條件有限,才會使得飛行陷入危險的境地,而在夏季飛行中,雷暴又是我們不得不面對和討論的重點,認識它,掌握它,最大限度的減少雷暴對飛行安全的影響及危害。

  1基本概念:

  雷暴即積雨云中發(fā)生的雷電交加的激烈放電現(xiàn)象。因其一般伴有陣雨,所以也常常與雷雨通稱,它是積雨云強烈發(fā)展的標志。雷暴中有強烈的湍流,積冰,閃電,陣雨和大風,有時還有冰雹,龍卷風和下?lián)舯┝,是一種嚴重威脅飛機安全的天氣。

  2雷暴的形成機理:

  2.1雷暴形成的條件

  一般雷暴形成的必要條件有三個:大量不穩(wěn)定的能量;充沛的水汽;足夠的沖擊力。

  2.2一般雷暴形成的三個階段

  雷暴通常由一個或幾個雷暴單體組成。雷暴單體是一個對流單元,其生命史可分為三個階段,即:發(fā)展階段、成熟階段、消散階段。

  2.2.1發(fā)展階段:又稱積云階段,即從淡積云形成濃積云的轉換階段,雖然每個積雨云都是由積云發(fā)展而成,但只有很少一部分能發(fā)展成為積雨云。

  2.2.2成熟階段:從濃積云發(fā)展形成雷雨云的階段,云頂發(fā)展的很高,有的甚至可以到達對流層頂部,在高強風的影響下,云頂常常形砧狀云。這一階段的前期,上升氣流更大,當云滴增大到上升氣流不能拖住時,就會下落成為降水。降水物下落時對周圍空氣產(chǎn)生拖拽作用,形成下降氣流。云中氣層是不穩(wěn)定的,同時從上部落下來的冰晶,雪花不斷融化吸收熱量以及雨滴蒸發(fā)消耗熱量,所以下降氣流比周圍的空氣溫度低,這種相對冷的空氣隨降水一起傾瀉到地面后。向四周擴散形成外流,在外流區(qū)前緣為颶鋒,鋒面所到之處,地面氣溫下降非常多,氣壓急升,風向突然發(fā)生變化,常常伴有陣性大風及降水出現(xiàn)。隨著云的不斷發(fā)展聚集,點位梯度不斷增大,就會出現(xiàn)閃電和雷鳴。

  2.2.3消散階段:在成熟階段出現(xiàn)的低空外流,從底部切斷了上升空氣和暖濕空氣的來源,上升氣流減弱消失,下降氣流遍布云中,雷暴單體就進入消散階段。

  3雷暴的分類

  雷暴按強度不同,可分為一般雷暴和強雷暴。而根據(jù)形成雷暴的沖擊力分類,又可分為熱雷暴、地形雷暴和天氣系統(tǒng)雷暴。

  3.1熱雷暴

  由熱力對流產(chǎn)生的雷暴稱熱雷暴。熱雷暴往往發(fā)生在大尺度天氣系統(tǒng)較弱的情況下,或在單一的氣團內(nèi)部。

  3.2地形雷暴

  地形雷暴是暖濕不穩(wěn)定空氣在山脈迎風坡被強迫抬升面形成的雷暴。地形雷暴的特點是:雷暴一般沿山脈走向成行出現(xiàn),云中氣流劇烈。降水強度大,有時一還會降冰雹;云底高度較低,常能遮住整個山頭,所以山區(qū)飛行一般不宜從云下通過雷暴區(qū)。

  3.3天氣系統(tǒng)雷暴

  由于天氣系統(tǒng)能夠產(chǎn)生系統(tǒng)性上升運動,在氣團不穩(wěn)定,水汽多的條件下,也能使對流發(fā)展而產(chǎn)生雷暴。而且,范圍和強度都比較大的雷暴,往往和一定的天氣系統(tǒng)相聯(lián)系。而天氣系統(tǒng)的雷暴又分為:鋒面雷暴,冷渦雷暴,空中槽與切變線雷暴,熱帶氣旋槽雷暴。

  3.3.1鋒面雷暴:在各種雷暴中,鋒面雷暴出現(xiàn)的次數(shù)最多,而按鋒型不同,鋒面雷暴又分為:冷鋒雷暴,靜止鋒雷暴和暖鋒雷暴。

  3.3.1.1冷鋒雷暴:我國冷鋒活動頻繁,它是形成雷暴的重要天氣系統(tǒng),冷鋒雷暴是冷空氣強烈沖擊暖濕不穩(wěn)定空氣形成的。

  3.3.1.2靜止鋒雷暴:它是由暖濕不穩(wěn)定空氣沿鋒面上升或是由低沉氣流輻合上升而形成的,它多出現(xiàn)在鋒面的兩側,呈分散的狀態(tài)分布。

  3.3.1.3暖風雷暴:它是由暖濕不穩(wěn)定空氣沿暖鋒上升而形成。

  3.3.2空中槽與切變線雷暴

  空中槽切變線出現(xiàn)時,在地圖上有時有鋒面相隨有時則沒有,當空氣暖濕氣流不穩(wěn)定時,槽線和切變線附近氣流的輻合上升運動,往往給產(chǎn)生雷暴提供了有利的條件。

  3.3.3熱帶氣旋槽雷暴

  熱帶氣旋槽雷暴是指自然帶氣旋中心向外伸出的低壓槽中產(chǎn)生的雷暴,熱帶氣旋區(qū)內(nèi)的空氣高溫高濕,具有大量的不穩(wěn)定能量,在熱帶氣旋槽中,熱力對流旺盛,又有一定強度的輻合上升運動,所以常常產(chǎn)生雷暴。

  4雷暴的移動和傳播

  雷暴從產(chǎn)生到消失的整個過程中主要受兩個因素的作用:一是隨風飄移;二是傳播。一般雷暴的移動,主要受前者的影響;強雷暴的移動,主要受后者的影響,通常,一般雷暴的移動方向大致與對流層中平均風得風向相一致。另外,江河,大湖泊以及山脈對雷暴移動的影響很大。

  雷暴的傳播,是指在原來雷暴得周圍產(chǎn)生出新雷暴的現(xiàn)象。雷暴(尤其是強雷暴)中得低空外流與入流氣流之間有相當強的輻合,可觸發(fā)產(chǎn)生新的雷暴。新雷暴發(fā)展,老雷暴消亡,這就是一種雷暴地傳播過程。

  5雷暴對飛行的影響

  雷暴產(chǎn)生的危險天氣主要包括:雷電、顛簸、暴雨、積冰、冰雹,下洗氣流和龍卷風。

  5.1飛機顛簸

  雷暴云中的上升、下降氣流對飛行造成嚴重威脅,特別是成熟階段的雷暴云,最強的上升氣流可達到50-60米/秒,同臺風不相上下,航空器在雷雨區(qū)內(nèi)飛行,飛機會遇到嚴重顛簸,使飛行高度在幾秒內(nèi)升降幾十米到幾百米。嚴重時,飛行儀表失真,飛機操縱困難甚至失控,是導致飛行事故最危險的天氣現(xiàn)象之一。

  5.2雹擊

  通常,在成熟階段的雷暴云中,其高度多為3000米到9000米,這時遭遇冰雹的可能性最大。飛行中遇到冰雹,由于相對速度很大,所以飛機的雷達罩、機翼、水平安定等部位易遭雹擊,從而使飛機的空氣動力性能變差,加大了失速速度,容易造成飛行事故。

  5.3積冰

  雷暴云中含有大量的過冷水滴,容易造成飛機積冰,特別是在飛機起飛著陸階段,往往速度較低,不易操縱,如果飛機在起飛著陸時遇到積冰往往會引發(fā)飛行事故。結冰往往對飛機的失速特性,起飛性能,爬升性能,續(xù)航性能,著陸性能,發(fā)動機性能,穩(wěn)定性等有很大的影響。

  5.4雷擊

  當飛機在雷區(qū)內(nèi)飛行時,由于機翼、機身等凸出部位,電場很強,導致飛機遭受雷擊。根據(jù)統(tǒng)計分析,各部位雷擊的概率為:雷達天線為>機翼為>機身。外部設備(如:翼尖,航行燈,風擋加熱器等)的防護罩或整形罩被擊穿后,閃電電流進入機艙內(nèi)部造成設備和電源的損壞,甚至危及機組和乘客的安全;閃電和閃電引起的瞬間點磁場對儀表,通訊,導航及著陸系統(tǒng)造成干擾或者中斷,另外,由于噴氣發(fā)動機的燃料蒸汽是易燃的,如果郵箱被擊中的話有可能發(fā)生燃燒或是爆炸。

  5.5下洗氣流

  下洗氣流又被稱為下?lián)舯┝。下(lián)舯┝魇抢妆⿵娏野l(fā)展的產(chǎn)物,其水平尺度通常為4-40千米,產(chǎn)生的雷暴大風可達18米/秒以上,但其生命周期很短,一般只有10-16分鐘(微下?lián)舯┝髦挥袔追昼姡。由于下(lián)舯┝鳎òㄎ⑾聯(lián)舯┝鳎┲邪橛袕娏业南陆禋饬骱屠妆┐箫L,對飛機的起降有極大的危害,如果航空器在起飛階段遇到下?lián)舯┝鳎绻幹貌划,就會導致飛行事故的發(fā)生。

  5.6龍卷風

  龍卷風是在積雨云中出現(xiàn),但絕大多數(shù)不會產(chǎn)生這樣的狀況。只有那些發(fā)展的特別強烈的雷暴云才會出現(xiàn)。而龍卷風造成的破環(huán)力不難想象,本文就不做闡述。

  6遭遇雷暴時的建議與措施

  6.1飛行前的準備

  6.1.1飛行前飛行人員要認真向簽派氣象員詳細了解飛行區(qū)域天氣情況及變化趨勢,特別是對有可能產(chǎn)生雷暴的區(qū)域要認真研究雷暴的性質,位置,范圍,強度,高度,移動偶那個方向和速度,發(fā)展趨勢等情況,同時考慮到繞飛方案及注意事項。

  6.2雷暴的判斷

  白天飛行的時候,可根據(jù)云的外貌和飛機上無線電設備所受千擾的情況來判斷雷暴云的遠近,在距雷暴40-50公里時,耳機中會有“卡、卡……”的響聲,甚至使無線電通信中斷。

  還有一個重要的方法就是利用雷達探測,在地面用氣象測雨雷達,在空中可用機載雷達。雷暴云在雷達熒光屏上顯示出明亮的回波。從回波的分布可以清楚的看出雷暴云是孤立分散的,或是連綿成帶狀的,還是成片狀的。從回波的亮度變化可以看出雷暴云強度的變化,亮度越亮,邊緣輪廓線清晰、回波看上去很緊實的,說明雷暴云的發(fā)展旺盛,有雷雨。

  雷暴條件下建議處置措施:

  1)航空器的起降階段。雷暴的成熟階段是影響飛行安全最大的階段。航空器在起降階段,通常情況下飛行高度較小,當突然遇到較大強烈的雷暴時,會造成嚴重的飛行事故,鑒于雷暴具有巨大的危害性,當機場上空或附近,尤其在航空器的起降航道上出現(xiàn)雷暴時,必須引起高度重視。

  2)航空器在航行階段。

  飛行中,機組只要有可能就應當避開雷暴區(qū)以內(nèi)飛行,而避開的方法不外乎推遲起飛時刻,改變航向,高度,空中等待,繞飛,改航,備降,返航等等。

  如果航線上雷暴云孤立分散,可以采取繞飛的方法。即相對獨立分散的熱雷暴或地形雷暴,可以從云的上風方向繞過,目視距離云體不小于10KM。由于雷暴云可以在二、三十分鐘發(fā)生很大的變化,原來判斷是可以繞過去的,可是等飛機飛到那里情況可能變化了,云體增大,或是連成一片繞不過去,則需要備降或返航。

  從云頂越過:如果飛機升限,油料等條件允許,可以從云上飛過。越過時,距云頂高度不應小于500米。(公司規(guī)定是云頂繞飛1500米以上)因此,飛越前需對雷暴云的范圍、云頂高度、飛機升限、爬高性能等準確了解。如果飛機只能勉強到達云頂,就不宜采取這種方法。

  從云底通過:如果雷暴云的發(fā)展不太強烈,云下沒有降水,能見度也不壞,下面的地勢平坦,也是可以從云下飛過的。這樣一般應在從地面到云底二分之一或三分之一的高度上飛過。如果沒有把握,千萬不要從雷暴云下通過。

  從云隙間穿過:在雷暴呈帶狀分布時,如果存在較大的云隙,則可以從云隙間穿過。穿過時,應從空隙最大處(兩塊雷暴云之間的空隙應不小于50-70千米),垂直于云帶迅速通過。

  特別是在夏季飛行中,我們應當經(jīng)常監(jiān)視天氣變化,當發(fā)現(xiàn)回波后,得注意其強度的變化。實踐證明:在一定的條件下,由一塊淡積云變成雷雨云只需要10-20分鐘,并能使原來孤立分散的雷暴連接成片。

  7結論

  從上述文中我們可以看出,雷暴天氣提供給了我們一個復雜困難的外部環(huán)境條件,是一種客觀的事實,但并非沒有辦法去解決,它是具有一定的規(guī)律性的,只要我們對其有比較深刻的認識,避害趨利,保證飛行安全。

(責任編輯:繆杰嫻)