青藏高原雷暴天氣過程分析

摘要：本文選取1975～2013年青藏高原范圍內(nèi)75個氣象站逐日雷暴觀測資料，利用一元線性回歸法對青藏高原雷暴天氣特征進(jìn)行分析，并探討了雷暴對航空飛行的影響，以提升我國航空飛行安全水平。

關(guān)鍵詞：雷暴天氣 航空飛行 影響 青藏高原

引言

雷暴屬于中小尺度天氣系統(tǒng)，是強(qiáng)烈的積雨云不斷發(fā)展的結(jié)果，主要出現(xiàn)在夏季。若是飛機(jī)誤入雷暴活動區(qū)，極易受到積冰、降水、冰雹、低空風(fēng)切變等的影響。青藏高原在夏季就猶如巨大的熱源一般，高原上空存在上升運(yùn)動，因地形條件復(fù)雜，受到熱力和動力的影響，很容易有大氣環(huán)流出現(xiàn)，進(jìn)而引發(fā)對流性天氣，這也是青藏高原陣性降水、雷暴和冰雹日數(shù)比長江中下游地區(qū)要高的原因，年平均雷暴日數(shù)在50～70d之間，對航空飛行安全極為不利。因此，分析青藏高原雷暴天氣過程及其對航班影響，可確保高原機(jī)場對雷暴天氣發(fā)生發(fā)展規(guī)律進(jìn)行熟練掌握，進(jìn)而保證航空飛行安全。

1、研究資料和方法

本文選取1975～2013年青藏高原范圍內(nèi)75個氣象站逐日雷暴觀測資料，利用一元線性回歸法對青藏高原雷暴天氣特征進(jìn)行分析。其中一年內(nèi)將3～5月看做春季，6～8月為夏季，9～11月為秋季，12月到次年2月則為冬季。一年內(nèi)首次（末次）發(fā)生雷暴日期與1月1日累計(jì)天數(shù)即為各站歷年雷暴初日（終日）天數(shù)。分別對臺站歷年、月平均雷暴日數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。

2、雷暴時間分布特征

2.1年雷暴日變化特征

如圖1所示為1975～2013年青藏高原雷暴日數(shù)逐年變化趨勢圖，從圖中可以看出近39年青藏高原的年雷暴日數(shù)在39～59d之間，平均每年出現(xiàn)49d，其中年雷暴日數(shù)的最高值為59d，出現(xiàn)在1981年，最小值為39d，出現(xiàn)在2008年，兩者之間相差20d，年雷暴日數(shù)變化波動幅度較大。其中單站的西藏江孜（1977年）、索縣（1979年）雷暴日數(shù)最多，高達(dá)107d，而最少的則只有1d，主要分布在青海大柴旦、格爾木等地。結(jié)合年雷暴日數(shù)變化趨勢圖，青藏高原雷暴日數(shù)呈現(xiàn)出波動下降的趨勢，氣候傾向率為4.5d/10a，雷暴日數(shù)減少趨勢較為顯著。青藏高原大部分年份的雷暴日數(shù)在平均值上下來回波動，只有極少數(shù)年份偏少。

2.2雷暴初終日變化特征

近39年青藏高原各站的平均雷暴初日為4月17日（圖2），其中最早雷暴初日為4月4日，出現(xiàn)在1981年，最晚雷暴初日則為4月28日，出現(xiàn)在2000年，最早雷暴初日和最晚雷暴初日均在4月份分布，兩者之間相差24d，其中單站雷暴初日以囊謙最早，出現(xiàn)在1月2日，單站雷暴初日以格爾木最晚，出現(xiàn)在9月19日。1975～2013年青藏高原的雷暴初日呈現(xiàn)出推遲的趨勢，以平均每年0.18d的速率推遲。近39年青藏高原各站的平均雷暴終日為10月3日，其中最早雷暴終日為9月27日，出現(xiàn)在1987年，最晚雷暴終日則為10月8日，出現(xiàn)在1975年，兩者之間相差11d。單站雷暴終日以青海省格爾木最早，出現(xiàn)在4月30日（2004年），單站雷暴終日以四川九龍最晚，出現(xiàn)在12月28日（1990年）。1975～2013年青藏高原平均雷暴終日以0.11d/a的速率減少，且減少較為明顯。

2.3雷暴日數(shù)月季變化

近39年青藏高原月平均雷暴日數(shù)呈現(xiàn)出單峰型變化特征（圖3），其中3月份往后雷暴日數(shù)呈現(xiàn)出逐月增加的趨勢，尤其是到了7月份達(dá)到最高，平均雷暴日數(shù)為11.7d，是全年雷暴日數(shù)的23.7%;從8月份往后雷暴日數(shù)開始逐月下降，尤其是進(jìn)入到10月份，雷暴日數(shù)減少幅度較大，平均雷暴日數(shù)為1.6d，相較于7月份，減少了10.1d，直至到了11月份，雷暴日數(shù)為0d。青藏高原雷暴日數(shù)的季節(jié)差異化顯著，其中年內(nèi)雷暴日數(shù)主要分布在夏季，雷暴日數(shù)高達(dá)32.2d，是全年雷暴日數(shù)的65.2%，其次為秋季，雷暴日數(shù)則為8.8d，是全年雷暴日數(shù)17.8%;春季雷暴日數(shù)為8.4d，是全年雷暴日數(shù)的17%;冬季幾乎沒有雷暴天氣出現(xiàn)。由此不難看出，青藏高原年內(nèi)雷暴天氣主要集中在夏季，其次是秋季和春季，冬季出現(xiàn)雷暴天氣的概率較低。

3、雷暴天氣對航空飛行的影響

結(jié)合近年來美國民航統(tǒng)計(jì)分析氣象原因?qū)︼w行事故的影響，結(jié)果表明在48起飛行事故中，與雷暴相關(guān)的有23起，將近是事故總數(shù)的48%;而美國空軍分析統(tǒng)計(jì)的氣象原因引發(fā)的飛行事故中，雷暴原因則占據(jù)了55%～60%。這些統(tǒng)計(jì)數(shù)字表明了，雷暴仍舊是當(dāng)前危害航空活動和飛行安全的重要因素。

由于民航事業(yè)的快速發(fā)展，雷暴對飛行安全的影響不斷加大。根據(jù)中國國際航空公司機(jī)組的反映表明，近些年來，國航航班在美國與歐洲航線上均遭遇過雷電擊中飛機(jī)的事件，因機(jī)組人員沉著冷靜，處置果斷，并未造成飛行事故。隨著夏季的到來，熱帶氣旋和大范圍雷暴出現(xiàn)頻率增加，對航班運(yùn)行的影響不斷加重。若是飛機(jī)飛行在雷暴活動區(qū)域內(nèi)，受雷暴的危害加大。一直以來，雷暴區(qū)就被人們稱之為空中飛行禁區(qū)。若是飛行航線上出現(xiàn)雷雨云，此時的飛機(jī)起飛時間將會推遲，這也是平時即便飛機(jī)場和落地場的天氣條件較好，因航線上有雷暴天氣出現(xiàn)，飛機(jī)為何延誤或取消的原因。

若是飛機(jī)起降和飛行過程中出現(xiàn)雷雨天氣，空氣中的雷電將會損害飛機(jī)機(jī)身和設(shè)備，甚至是導(dǎo)致飛機(jī)解體，進(jìn)而產(chǎn)生重大的航空安全事故。在出現(xiàn)雷暴天氣時，閃電將會干擾或者破壞飛機(jī)以及地面上相關(guān)的通信和導(dǎo)航設(shè)備;若是云中氣流出現(xiàn)強(qiáng)烈的垂直運(yùn)動，會出現(xiàn)顛簸或者是云下出現(xiàn)低空風(fēng)切變;有時還會伴隨著冰雹天氣，通常情況下，冰雹出現(xiàn)在雷暴云體中或下風(fēng)方向，對于飛行速度較快的飛機(jī)來說，冰雹對其的危害較大，很容易損壞擋風(fēng)玻璃或雷達(dá)罩。若冰雹打落到發(fā)動機(jī)或操作系統(tǒng)上，將會產(chǎn)生嚴(yán)重的飛行事故。若是雷暴區(qū)附近有下?lián)舯┝骰蛘唢L(fēng)切變出現(xiàn)，很難對飛機(jī)起降過程進(jìn)行控制。

低空風(fēng)切變則是指在近地面不足600m的高度下，在短距離內(nèi)風(fēng)向風(fēng)速發(fā)生突變的情況。對于強(qiáng)烈的風(fēng)切變來說，會造成飛機(jī)在短時間內(nèi)提前或者被迫復(fù)飛，還會造成飛機(jī)速度驟變或者操縱難度增加，嚴(yán)重的情況下會引發(fā)航空安全事故。龍卷風(fēng)、雷暴等強(qiáng)對流天氣極易引發(fā)低空風(fēng)切變;而鋒面，尤其是強(qiáng)冷鋒的大風(fēng)區(qū)域內(nèi)很容易產(chǎn)生嚴(yán)重的低空風(fēng)切變。

雷暴對飛機(jī)威脅的重要因素是閃電，閃電主要包含三種類型，分別是云地閃、云內(nèi)閃和云間閃。除了主閃道外，雷電還包含有很多分支閃道。若是飛機(jī)處在閃道上飛行，雷電很容易擊中大型噴氣式飛機(jī)。雷電中潛藏巨大能量，會以放電的形式展現(xiàn)。一旦飛機(jī)被雷電擊中，將會造成無線電通訊中斷或者是設(shè)備受損，干擾電子設(shè)備，使得飛機(jī)個別部位磁化，對磁羅盤的精準(zhǔn)度產(chǎn)生影響，若是無線電羅盤指向雷暴，會損壞電源，影響航空飛行的開展。若是油箱被閃電擊中極易導(dǎo)致油箱燃燒或者爆炸，進(jìn)而引發(fā)重大的飛行事故。閃電中產(chǎn)生的強(qiáng)光，會使機(jī)組人員發(fā)生目眩，眼睛短時間內(nèi)失明，夜里失明時間更久，不利于對飛機(jī)穩(wěn)定性的操作。

結(jié)論：綜上所述，雷暴是夏季大自然的產(chǎn)物，不應(yīng)以人的意志而發(fā)生轉(zhuǎn)移，只有對其進(jìn)行正確認(rèn)知，并及時采取科學(xué)有效的應(yīng)對辦法，以達(dá)到趨利避害的目的，才能保障人民生命財(cái)產(chǎn)和航空飛行安全，進(jìn)而促進(jìn)民航事業(yè)持續(xù)健康發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

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作者簡介：嚴(yán)永鵬（1992.12），男，漢族，甘肅省金昌市人，本科學(xué)歷，空中交通氣象（助理）工程師，從事機(jī)場氣象預(yù)報(bào)工作。