閻良機場氣象探測試飛天氣條件研究

郭 彬，倪洪波，張 瑩，倪 萍，周宗滿

(1.商洛市氣象局，陜西商洛 726000；2.中航工業試飛中心氣象臺，西安 710089；3.安康市氣象局，陜西安康 725000)

郭彬，倪洪波，張瑩，等.閻良機場氣象探測試飛天氣條件研究[J].陜西氣象，2017(5)：30-33.

1006-4354(2017)05-0030-04

2017-04-01

郭彬(1971—)，男，陜西商州人，工程師，從事氣象業務管理。

閻良機場氣象探測試飛天氣條件研究

郭 彬1，倪洪波2，張 瑩2，倪 萍2，周宗滿3

(1.商洛市氣象局，陜西商洛 726000；2.中航工業試飛中心氣象臺，西安 710089；3.安康市氣象局，陜西安康 725000)

氣象探測試飛是以雷暴或強降水等為典型目標開展機載氣象雷達探測性能鑒定的試飛。利用陜西省1991—2010年和閻良機場1996—2010年地面氣象觀測資料，統計分析了陜西中北部地區和閻良機場雷暴天氣特征。結果表明：陜西中北部及閻良機場雷暴集中在6—8月；閻良機場地處雷暴少發的關中地區，且超過95%的雷暴由周邊地區發展侵入。對照氣象探測試飛要求發現，陜西中北部有充裕的氣象探測試飛天氣條件；以閻良機場為試飛基地，在陜西中北部地區實施氣象探測試飛是適宜的。

氣象探測試飛；雷暴；陜西中北部；閻良

機載氣象雷達能夠探測飛機前方存在的降雨、雷暴和湍流等危及飛行安全的氣象狀況，是保障運輸類飛機飛行安全的重要電子設備，是實現戰斗機全天候、遠距離、多任務作戰能力的重要機載設備之一，也用于研究臺風等災害性天氣系統的精細動力結構和云、降水的動力及微物理結構[1-3]。近年來，我國不斷拓展機載/星載氣象雷達探測性能試飛(以下簡稱氣象探測試飛)方法，以地面天氣雷達探測結果作為基準數據，利用空中真實氣象目標(雷暴或強降水)開展氣象探測試飛，積累并形成了科學適用的方法[4]。

閻良機場是我國唯一經國家授權的軍民用飛機、航空發動機、機載設備等航空產品國家級鑒定試飛基地和國家商檢局“飛行適航認可實驗室”。研究閻良機場及周邊試飛區域(陜西中北部)雷暴或強降水天氣的地理分布、季節變化、移動路徑、演變規律等特征，對高效利用雷暴或強降水這類特殊、重要的試飛氣象條件，安全、高效實施氣象探測試飛具有重要意義。

1 試飛要求

氣象探測試飛是在復雜氣象條件下進行的飛行試驗。選薦和確定氣象探測試飛基地或場址，理想的氣象條件有4個方面。

a)載機起降機場的雷暴或強降水天氣過程要盡量少。即在雷暴或強降水天氣發生發展過程中，侵入距離載機起降機場半徑30 km范圍內的概率越小越好；在試飛過程中，預計載機起降機場無雷暴或強降水天氣影響。

b)機場周邊試飛空域的雷暴或強降水天氣過程要盡量多。在距離載機起降機場半徑500 km試飛空域內，要頻繁、集中地存在強度≥30 dBz的雷暴或強降水等典型氣象目標。

c)若雷暴或強降水天氣發展封閉載機起降機場，或阻斷載機在有效續航時間內安全返回起降機場的航路，或載機起降機場受到雷暴或強降水天氣影響，不滿足載機安全返場降落條件，必須保證有可靠的備降機場用于應急備降。

d)所有載機可捕捉到的典型氣象目標，均應有臨近典型氣象目標的地面天氣雷達予以監(探)測，并獲得該氣象目標完整的探測數據，以作為氣象探測試飛試驗基準。

在改變村民飲水觀念方面，既需要村民自身飲水安全意識的覺醒，也需要相關部門的引導與宣傳。政府要定時派遣工作人員去農村進行飲水安全工作的宣傳，采取農村飲水安全試點的模式來吸引更多的村民對飲水安全加以重視，同時也可以對注重飲水安全的家庭進行獎勵，普及飲水凈水設施等措施來使更多村民關注飲水安全。其次村民自身也要改變觀念，牢記不良的飲水習慣所帶來的危害，在平時的生活中時刻注意飲用水安全程度。村民可以跟隨國家政策購買相應的飲水凈水設備，保證自己的飲水安全，也可以觀看一些科普性的電視節目，了解更多安全飲水的知識，普及給他人，使先進安全的飲水知識在村民中廣泛傳播。

2 資料來源和方法

所用資料為陜西中北部36個氣象站(陜北、關中各18個測站)1991—2010年共計20 a和閻良機場1996—2010年共計15 a地面氣象觀測雷暴資料。以1 d出現1 次及以上雷暴計為1個雷暴日，以雷暴日統計分析雷暴的年、季變化特征，以雷暴頻次統計分析閻良機場雷暴出現路徑、雷暴持續時間。對春、夏、秋、冬進行氣象學劃分，即3—5月為春季，6—8月為夏季，9—11月為秋季，12—次年2月為冬季[5]。

3 陜西中北部雷暴天氣特征

3.1 雷暴的空間分布

雷暴或強降水均可作為氣象探測試飛的典型氣象目標。研究表明：陜西夏季降水日多的地方雷暴日相應也多，一般情況下，強降水常伴隨雷暴，但有雷暴未必有降水[6]。選取陜北和關中36個氣象站1991—2010年共計20 a雷暴日資料，統計分析了陜西中北部雷暴天氣的空間分布(圖1)，為規劃、申報試飛航線提供基本決策依據，并指導試飛作業人員捕捉典型氣象目標，最大限度規避試飛風險。從圖1可看出，陜西中北部年平均雷暴日在空間分布上很不均勻，呈現出陜北多、關中少的基本特征[7-8]。年平均雷暴日大值中心位于陜北北部的府谷，達43.5 d；最小值出現在關中地區的武功至周至一帶，只有14 d。陜北年平均雷暴日為關中的3倍多，最多與最少年相差29.5 d。這就表明，以地處關中的閻良機場為基地在陜西中北部實施氣象探測試飛是適宜的。

圖1 1991—2010年陜西中北部年平均雷暴日空間分布(單位為d)

分析陜西中北部年平均雷暴日和雷暴期(初雷與終雷之間日數的多年平均值)，是確定氣象探測試飛周期的基本依據。表1為關中和陜北年平均雷暴日、年平均最多(少)雷暴日和年平均雷暴期。可以看出：關中和陜北地區年平均雷暴日分別為23.0 d和32.1 d，年平均最多雷暴日分別為36.6 d和47.7 d。關中和陜北地區年平均雷暴期分別長達149.5 d和162.5 d。由此可看出，陜西中北部開展氣象探測試飛的天氣條件充裕。

表1 1991—2010年陜西中北部年平均雷暴日和雷暴期

3.2 雷暴的季節分布

研究陜西中北部雷暴天氣的季節分布特征，是篩選確定氣象探測試飛時段的基本依據。研究表明：陜西中北部夏季雷暴最多，冬季雷暴最少，春季和秋季雷暴介于夏季與冬季之間，且多出現在春夏和夏秋之交[9]。其中：關中地區夏季雷暴日占全年雷暴日的77.2%，春季和秋季相應占比分別為15.7%和7.0%；陜北地區夏季雷暴日占全年雷暴日的76.3%，春季和秋季相應占比分別為13.1%和10.5%。

陜西中北部月平均雷暴日(圖2)占全年雷暴日比率曲線均為單峰型，雷暴日從4月開始逐月增加，峰值均出現在7月，8月略有回落，9月急劇減少。11月至次年2月幾乎沒有雷暴出現，3月、10月雷暴日占全年雷暴日的比率均小于2%。從圖2可看出：關中地區7月平均雷暴日最多，為7.1 d，占全月總日數的近四分之一，8月和6月分別為6.0 d和4.7 d；陜北地區月平均雷暴日7月最多，達9.9 d，占全月總日數的近三分之一，8月和6月分別為8.1 d和6.6 d。

圖2 1991—2010年陜西中北部月平均雷暴日

4 閻良機場雷暴天氣特征

4.1 年際特征

研究氣象探測試飛基地閻良機場的雷暴天氣特征，對優質、高效保障試飛安全具有顯著的技術、經濟、政治和社會價值[10]。閻良機場在1996—2010年的15 a中，共發生雷暴天氣過程205 d/211次(雷暴頻次大于雷暴日數是因為存在同一日發生多次雷暴天氣的情況)，年平均為13.7 d /14.1次，最多年為19 d(2008年)；最少年為10 d(1997年、2005年)(圖略)。

閻良機場初雷最早出現在3月31日，最晚出現在6月17日；終雷最早出現在7月28日，最晚出現在10月30日。閻良機場雷暴期最長達8個月，平均為6個月。閻良機場的雷暴期雖然經常自春季持續到秋季，但雷暴集中出現在5—8月，4個月雷暴日合計占總雷暴日的近85%。

4.2 月際特征

閻良機場月平均雷暴日，8月最多為3.7 d，占全年雷暴日的27.3%；7月次多為3.5 d，占全年雷暴日的25.9%。比較閻良機場各月平均雷暴日與當月最多雷暴日發現，4—9月，各月最多雷暴日至少是其平均雷暴日的2倍，即月最多雷暴日遠大于月平均雷暴日(圖3)。因此，在充分利用陜西中北部和閻良機場雷暴天氣特征開展氣象探測試飛的過程中，應加強雷暴天氣實時診斷、監測、預警，以防范和降低載機起降機場及往返航線被雷暴封閉或阻斷的風險。

圖3 1996—2010年閻良機場月平均雷暴日及最多雷暴日

4.3 雷暴出現路徑

研究閻良機場雷暴出現路徑，有助于精細診斷、監測雷暴發生發展和傳播演變，科學抓取氣象探測試飛時機，防范試飛風險。分析閻良機場CTL-713C天氣雷達和西安CINRAD/CB型天氣雷達監測產品及雷暴天氣條件下試飛氣象保障過程表明，影響閻良機場的雷暴超過95%由周邊地區發展侵入。在適宜的天氣背景下，發生在閻良機場周邊8個方位的雷暴，均會不同程度地影響到機場區域(機場中心半徑50 km范圍內)[11]。閻良機場雷暴出現路徑，主要集中在偏西、西北、北方及東北方向，這4條路徑出現雷暴的頻次占總雷暴頻次的68%。其中：西北(315°±22.5°)路徑出現頻次最多，頻率為23%；其次為北方(360°±22.5°)路徑，頻率為18%；東北(45°±22.5°)路徑頻率為15%；西方(270°±22.5°)、西南(225°±22.5°)和南方(180°±22.5°)路徑頻率分別為12%、10%和11%；另有2%為無法確定路徑，僅在機場上空天頂處聞雷(圖4)。

圖4 1996—2010年閻良機場各方位出現雷暴頻率

4.4 雷暴發生時間

閻良機場雷暴主要集中發生在下午至前半夜，即13：31—24：30。其中，13：31—20：30為雷暴高發時段，發生率達48.3%；20：31—24：30為雷暴發生的次高峰時間段，發生率為28.0%。雷暴少發時間段為08：31—13：30，占24%。閻良機場雷暴發生時間與文獻[8-9]所研究的陜西中北部雷暴發生時間特征相似，這說明適宜開展氣象探測試飛的“窗口”，也是試飛氣象保障風險相對較大的時段。

4.5 雷暴持續時間及連續日數

掌握雷暴持續時間及連續日數，可最大限度抓取和利用可試飛氣象條件，規避持續時間較長的雷暴天氣可能造成的試飛安全風險。閻良機場發生的雷暴持續時間通常為0.5～2 h，其出現頻次占雷暴總頻次的64%。有22%的雷暴持續時間為2～3 h。雷暴持續時間超過3 h的出現頻率為13%，雷暴持續時間最長達9 h33 min(2001年7月24日)。另外，閻良機場還存在同一天中發生2次或3次雷暴的情況，如2002年8月16日3次雷暴天氣的時間合計達10 h 50 min，這種情況是氣象探測試飛尤其需要防范的。

閻良機場雷暴連續日數一般在1～2 d。連續發生雷暴的日數最長為3 d。經統計，造成閻良機場及試飛空域連續多日雷暴天氣，主要出現于東北冷渦深厚穩定、暖濕條件有利的天氣形勢下。這種天氣形勢應注意規避試飛安全風險。

5 小結

(1) 在陜西中北部，雷暴天氣空間分布呈現出陜北多、關中少的特征，陜北年平均雷暴日為關中的3倍多；關中和陜北年平均雷暴期分別長達149.5 d和162.5 d，陜西中北部有充裕的氣象探測試飛天氣條件。

(2)陜西中北部雷暴天氣主要發生在6—8月，便于篩選和確定氣象探測試飛“窗口”并集中開展試飛，有利于確保試飛進度。

(3) 閻良機場地處關中雷暴天氣少發區，年平均雷暴日為13.7 d，且月平均雷暴日8月最多為3.7 d，以閻良機場作為載機起降機場，在陜西中北部開展氣象探測試飛的氣象風險較低。

(4) 影響閻良機場的雷暴天氣超過95%由周邊地區發展侵入，發生時間主要集中在下午至前半夜(13：31—24：30)，且持續時間通常在0.5～2 h，便于防范氣象探測試飛風險，確保試飛安全。

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