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(完整版)危险天气及其对飞行的影响危险天气及其对飞行的影响【摘要】：气象观测中出现的大风、恶劣能见度、积雨云、雷暴、冰雹等危险天气对飞行安全有严重影响，本文简要介绍了我国气象地面观测中8种危险天气出现和消失的评判标准，对危险天气的形成原因和机理进行了分析，最后，简要论述了风切变、雷暴、积雨云等危险天气对飞行安全的影响，并对部分危险天气的防护进行了讨论。【关键字】：危险天气;积雨云；雷暴；低空风切变；飞行安全。1 危险天气概述地面观测危险天气主要有大风、恶劣能见度、积雨云、冰雹、云敝山、低云、雷暴、飑或龙卷8类.2 危险天气的形成2.1 大风（gale）大风是指蒲福风级8级风（平均风速为172 207ms)的别称.在我国气象观测业务中规定，瞬间风速达到或超过 17ms(或目测估计风力达到或超过8级）的风称为大风。某一日中有大风出现，称为大风日。2。3 恶劣能见度航空中使用的能见度定义为：视力正常的人在昼间能看清目标物轮廓的最大距离；在夜间能看清灯光发光点的最大距离。它对飞机的起降有着最直接的关系，每一个机场都对每一类按入口速度划分的航空器的起降制定有明确的能见度标准，小于标准的禁止起降.对于航空活动来说,大气透明度是引起能见度变化的最主要因素。它们在一定条件下积聚起来形成各种天气现象，影响大气透明度，使能见度减小。这类天气现象主要包括水汽凝结物形成的天气现象和固体杂质凝结形成的天气现象。水汽凝结物形成的天气现象主要包括：低云、雾和降水.近地面附近以雾的影响最为常见。影响雾中能见度的因素主要是雾滴的浓度和大小.雾滴的大小越小，雾的浓度越大,雾中能见度越差。固体杂质形成的天气现象包括烟幕、霾、风沙、浮尘和吹雪。烟粒主要是来自于工业区和居民区。烟粒常积聚在逆温层下而形成烟幕，对能见度构成影响。当大量固体杂质浮游在空中使能见度小于5千米就会形成霾，有霾时，地面能见度一般不会小于1千米，但空中能见度会很差。吹雪中能见度很差，在降雪过程中有吹雪时，就会产生雪暴，能使能见度减小到几十米，对飞行危害很大.2.3 积雨云（Cumulonimbus或CB）积雨云是指浓厚庞大的云体,垂直发展旺盛，云顶随云的发展逐渐展平成砧状,并出现丝缕状结构的直展云.常伴有雷阵雨。当形成浓积云之后,若空气对流运动继续增强，云顶垂直向上发展更加旺盛,达到冻结高度以上,原来浓积云的花椰菜状的云顶开始冰晶化,其明显而清晰的边缘轮廓开始在某些地方变得模糊，此时就进入积雨云阶段。 积雨云臃肿庞大，云底高一般约在400-l000米，在潮湿地区出现的高度通常比在干燥地区低近一半；冬季寒冷地区约4500米，夏季温暖地区约18，000米；积雨云云顶很高，可达对流层顶（80012000米).全球除了南极以外的地区,大多在温暖潮湿的地面上空、山区上空以及在热带海洋部分上空.积雨云分两种：秃积雨云和鬃积雨云.秃积雨云为积雨云的初始阶段，云状特征除了在云顶边缘的某些部位由于冰晶化而开始模糊,呈现丝缕结构之外，其它特征与浓积云相似,无明显差别.鬃积雨云在对流发展极盛阶段，此时云顶发展到极高,由于该高度远高于冻结高度,出现大量的冰晶，而且又受到上空强稳定层的阻抑，所以云顶花椰菜状迅速消失，趋向平展，形成铁砧状，称为云砧。边缘出现细鬃条纹,故称“鬃状”。积雨云云砧有时也由于发展过程中因高空风速极大，水平运动加强,使云顶沿风的去向水平铺展开来而形成.积雨云云底阴暗，并有乱流造成的起伏。在云的前方有升降气流造成的滚轴状云。2.4 冰雹冰雹是一种固态降水物，系圆球形或圆锥形的冰块,由透明层和不透明层相间组成.直径一般为5-50毫米，最大的可达10厘米以上.雹的直径越大，破坏力就越大。冰雹常砸坏庄稼，威胁人畜安全， 是一种严重的自然灾害。很多雹灾严重的国家已进行了人工防雹试验.产生冰雹的云是一种发展十分强盛的积雨云，而且只有发展特别旺盛的积雨云才可能降冰雹。冰雹的形成需要以下几个条件：大气中有相当厚的不稳定层存在；要有强的风切变；云的垂直厚度不能小于68千米；积雨云内含水量丰富；云内应有倾斜的、强烈而不均匀的上升气流,一般在1020米/秒以上。 冰雹灾害是由强对流天气系统引起的一种剧烈的气象灾害,它出现的范围虽然较小,时间也比较短促,但来势猛、强度大，并常常伴随着狂风、强降水、急剧降温等阵发性灾害性天气过程.冰雹出现时，常常伴有大风、剧烈的降温和强雷电现象.2.5 云敝山云敝山是指发展旺盛的低碎云（碎层云、碎积云和碎雨云）遮蔽了山体，使部分山体在某一高度上不可见的现象。碎层云云片较薄，有时不易发现，移动特别明显,可在短时间布满天空;碎积云云块破碎，中部稍有凸起，形状多变；碎雨云云体呈破碎的片状或块状,形状极不规则,移动较明显。2。6 低云低云通常称之为“低云族，常指高度在2500米以下的云，个别地区有时高达3500米。低云多由水滴组成，厚的或垂直发展旺盛的低云则是由水滴、过冷水滴、冰晶混合组成。云底高一般在2500米以下，但又随季节、天气条件及不同的地理纬度而有变化.大部分低云都可能产生降水，雨层云常有连续性降水，积雨云多有阵性降水，有时降水量很大。2.7 雷暴（Thunderstorms)由对流旺盛的积雨云引起的,伴有闪电雷鸣的局地风暴，称为雷暴,是积雨云强烈发展的标志。雷暴发生时一般伴有闪电现象，当闪电发生时，积雨云中的电场强度可达到每平方米20000伏特以上，同时，它还是一种含有多种严重危险天气的典型系统,伴有大风、暴雨、冰雹、积冰、颠簸、龙卷风和下击暴流等天气现象。在地面观测中仅指伴有雷鸣和电闪的天气现象,是积雨云及其伴生的各种强烈天气的总称。产生雷暴的云称之为雷云，其成因或者说其所蕴涵的能量主要来自大气的运动,气流的运动、摩擦以及风对云块作用，令其作切割地球磁场的磁感线运动，使不同的电荷、带电微粒进一步分离、极化，最终形成积聚大量电荷的雷云。当雷云的电场强度达到足够大时将引起雷云中的内部放电,或雷云间的强烈放电,或雷云对大地、其他物体间放电，即所谓雷电。雷击是指一部分带电的云层与另一部分带异种电荷的云层，或者是带电的云层对大地间迅猛地放电。其中后一种即云层对大地的放电,则对建筑物、人和建筑物内电子设备产生极大危害，是人类研究的主要对象.2。8 龙卷(tornado）或飑(squall）龙卷是指小直径的剧烈旋转风暴,产生于十分强烈的雷暴中,以积雨云底部下垂的漏斗云的形式出现。而飑是指在强冷锋前或积雨云前沿所出现的狭窄的强风带，在其过境时，风速突增，风向突变，气象要素急骤变化,常伴有阵性降水。3 危险天气对飞行的影响据资料统计，30%的飞行事故与天气有关,造成飞行事故的天气主要有：恶劣能见度(40），雷雨、冰雹和积雨云（25），颠簸和急流（6%）和飞机积冰（10）。由于气象原因造成飞行事故中，多数出现在飞机着陆前后，约占57%。3.1 低空风切变对飞行的影响低空风切变是指发生在600米以下的风向风速的突然改变。在气象上，发生风切变的重要天气条件有积雨云、雷暴等。起飞、着陆一般是顶风（逆风）以缩短滑跑距离；顺风会增大起飞和着陆的滑跑距离；侧风则会使飞机偏离跑道，空中飞行则会偏离航线.在航行飞行时，顺风可以节省航时和燃料。在这一因素中，低空风切变是在飞机起飞、着陆阶段威胁飞行安全的一个重要因素。跑道附近存在低空风切变时,当飞机从小的顺风进入大的顺风区域，或从大的逆风进入小的逆风或顺风区域时，飞机速度就会减小，升力就会下降,飞机下沉,导致飞机无法正常起飞或飞机提前降落,危及飞行安全,当飞机进入另外一种风切变，即风速垂直切变的强烈下沉气流时，由于强度很大，甚至可能把飞机直接“砸”到地面，引发严重的飞行事故。3。2 恶劣能见度对飞行的影响大风刮起的扬尘、沙尘暴以及大雾是影响飞机起降、航班正常的最主要天气现象.往往会造成大面积的返航备降或航班延误.3.3 积雨云对飞行的影响云对飞行有许多不利影响,主要是使空中能见度变坏,在有些云中飞行易产生结冰和颠簸。尤其是不能在积雨云内甚至附近飞行；积雨云很厚，云内及附近上升（下沉）气流和乱流强烈，会产生强烈颠簸。积雨云发展到旺盛阶段，就可能产生雷暴、闪电、强阵风、强颠簸、积冰甚至龙卷或飑等严重影响飞行的天气，其影响范围可达到周围30公里。在飞行活动中，穿越积雨云相当危险，一般应采取绕飞或爬升到其顶部以上通过.其中爬升通过，由于受到飞机本身性能的限制以及积雨云发展的不稳定性,应特别注意。降水使能见度减小；降水中过冷却水滴易造成飞机积冰；降水影响跑道使用性能；可使发动机熄火，特别是处于着陆的低速飞行阶段;强降水下方易出现强下沉气流，伴有风切变,可造成飞机操纵困难，甚至事故发生;强降水恶化飞机的空气动力学性能。气温较低时，冻雨的出现会严重影响飞行的安全。冻雨在露天停放的飞机表面形成的冰层，会使飞机的空气动力性能变差，使飞机升力减小,阻力增大，影响飞行的安定性和操作性。另外,冻雨在跑道表面的冻结，也会影响跑道的摩擦性能,对飞机的起降、滑行和制动等飞行活动,造成不利影响，留下飞行事故隐患。强烈垂直发展的积雨云(也称雷雨云)会产生雷雨,是对航空飞行安全威胁最大的天气现象之一。其对飞行的影响主要表现在：云中强烈的湍流和上升、下降气流等，易使飞机产生颠簸；常与雷雨云相伴出现的结冰、雷电、强阵雨和恶劣能见度等均会给飞机的操控造成一定的困难；此外，在旺盛发展的雷雨云中,有时还会遇到冰雹、下击暴流、低空风切变和龙卷等更加危险的情况，一旦处理措施有误，可能造成严重的后果。3。4 冰雹对飞行的影响飞行中遇到冰雹，由于相对速度很大,所以飞机的雷达罩、机翼、水平安定等部位易遭雹击，冰雹发生在零度等温线(正负5C)附近的下降气流中，从而使飞机的空气动力性能变差，加大了失速速度,容易造成飞行事故。3。5 云敝山和低云对飞行的影响云敝山发生时,由于敝山云发展较快，移动迅速，当飞机穿越敝山云时极易撞到云后山体，造成事故。低云中除了积雨云，其他低云也会对飞行产生影响,如影响空中能见度，给着陆带来困难，飞机在穿越低云时，会产生轻中度颠簸或结冰.3.6 雷暴对飞行的影响雷暴云能生产各式各样的危及飞行安全的天气现象，例如强烈的湍流、积冰、闪电击（雷击）、雷雨、大风,有时还有冰雹、龙卷风、下冲气流和低空风切变。雷暴是目前被航空界、气象界所公认的严重威胁飞行安全的敌人。3。6。1 颠簸颠簸是飞机在飞行过程中经常遇到的一种状况，由于空中气流方向不定，强弱不一,飞机在空中的飞行运动也会随着气流发生不规则的变化，飞机飞行中突然出现的上下抛掷、左右摇晃及机身振颤等现象.成熟阶段的雷暴云，最强的上升气流可达到5060m/s，同台风不相上下，航空器在雷雨区内飞行，飞机会遇到严重颠簸,使飞行高度在几秒内升降几十米到几百米。严重时，飞行仪表失真，飞机操纵困难甚至失控，是导致飞行事故最危险的天气现象之一.3.6.2 飞机积冰雷暴云中含有大量的过冷水滴。容易造成飞机积冰,特别是在飞机起飞着陆阶段，往往速度较低，不易操纵,如果飞机在起飞着陆时遇到积冰往往会引发飞行事故.3。6。3 下击暴流下击暴流是雷暴强烈发展的产物，其水平尺度通常为440千米，产生的雷暴大风可达18米秒以上，但其生命周期很短,一般只有1016分钟（微下击暴流只有几分钟）。由于下击暴流（包括微下击暴流）中伴有强烈的下降气流和雷暴大风，对飞机的起降有极大的危害，如果航空器在起飞阶段遇到下击暴流，如果处置不当,就会导致飞行事故的发生.3.7 大气湍流对飞行的影响大气中常常有不规则的气流存在，我们把这种不规则的气流称为大气湍流（又称大气乱流），分为热力乱流、动力乱流、晴空乱流和航迹乱流。高空急流是位于高空中的一条狭窄的强风带，它的中心风速相当大，最大时速甚至可达300多公里。它基本是水平的,沿着地球的纬线分布，平均高度在810公里左右。顺急流飞行,可增大飞机速度，节省燃料，缩短航行时间或增大航程，逆急流飞行则相反.高空急流附近,也是颠簸经常发生的区域,且常为无云的晴空颠簸,主要是位于急流北侧下方13公里处.和雷暴一样，飞机在飞行中遇到大气湍流和高空急流时，将受到不均匀空气的动力冲击，造成飞机左右摇晃，前后颠顿，上下抛掷以及局部振颤等现象。这种颠簸对于飞机结构、飞行操纵、仪表指示都有很大的影响。如剧烈的颠簸会损坏飞机的某些部位（例如机翼或尾翼）、使飞机极难操纵、仪器仪表产生明显误差等。4 危险天气防护在实际观探测中，危险天气并不是独立出现的,而是一种或几种伴随出现的。例如大风、积雨云和雷暴使能见度恶化，强烈发展的积雨云会产生雷暴或冰雹，雷暴常伴有冰雹、甚至会出现龙卷或飑等等。因此在防护危险天气时，各飞行保障部门应协同工作，相互配合，共同实现对危险天气的防护。4.1风切变的防护在制订机场使用细则时要考虑机场周围地形环境，要注明在什么情况下可能存在风切变，如果有如何避让.在指挥过程中，要加强同气象部门的协调，认真研究天气实况，对有可能存在风切变的天气要加强对风向、风速的观测，并把有关情况告之飞行员，保障飞机安全，严禁飞机进入有严重风切变的区域。配备风切变的探测与报警设备，及时探出风切变的存在。4。2 恶劣能见度的防护烟幕、霾、风沙、浮尘、吹雪、扬尘、大雾、低云和降水等天气现象对能见度影响甚大,是形成恶劣能见度的充分条件，因此在预报时，应综合以上观测因素对恶劣能见度进行判断，必要时停止飞行.4.3积雨云和雷暴的防护一般情况下,应避免在积雨云或雷暴区中飞行.通常在气象观探测中，用雷达探测是掌握积雨云和雷暴云的有效方法，在空管指挥、飞行任务和飞行训练中由于运用了雷达，对积雨云和雷暴云的具体位置、强度、厚度，有无冰雹以及云之间有没有空隙等情况都了解得比较清楚，因而能可靠的引导飞机选择安全的飞行途径.在实际飞行中，通常借助机载雷达避开或飞越积雨云和雷暴天气区。参考文献：1 王海霞，白敬蒋。浅谈飞行中的危险天气。2 陈会芝.危险天气条件下的航空飞行与安全。西南交通大学硕士学位论文。2003 4 / 4