廣元市雷暴天氣變化特征及對航空飛行安全的影響

馮亞麗

摘 要：隨著我國民航領域的迅猛發展，飛機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展為政府部門以及社會公眾特別關注的問題。雷暴天氣是對航空飛行安全影響最大的氣象因素之一。基于此，文章利用2010年～2021年雷暴天氣觀測資料，分析廣元市雷暴天氣變化特征，研究雷暴天氣對航空飛行安全的影響，提出了雷暴天氣下的航班安全運行保障措施，以供參考。

關鍵詞：廣元市;雷暴特征;航空飛行安全;影響

中圖分類號：P427.32;V32 文獻標識碼：A 文章編號：1674-1064（2022）04-0-03

DOI：10.12310/j.issn.1674-1064.2022.04.010

雷暴是我國大多數區域經常會發生的一類自然災害，在它出現過程中時常伴隨著雷電、大風、強降水、積冰等現象，往往會給航空安全飛行造成嚴重威脅[1]。民航部門以及氣象學者一直將雷暴天氣特征及其對飛機飛行影響的研究作為重要課題來抓，并取得了很多研究成果。但是不同的地區，雷暴特點也有所差異，所以加強局部地區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，地理坐標處于31°31′～32°56′N、104°36′～106°45′E之間屬亞熱帶季風氣候，雷暴天氣出現概率較高，對廣元市盤龍機場航班的正常運行也會帶來不良影響。

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

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年廣元市統計資料可知，廣元市近十二年累計雷暴日數為167 d，年平均雷暴日數為14 d，年最多雷暴日數為25 d（2018年），年最少雷暴日數為7 d（2020年）。2010年～2021年廣元市雷暴日數年際變化趨勢如圖1所示。

根據圖1可知，2010年～2021年廣元市雷暴日數總體上呈波動增加變化趨勢，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日數、月平均日數以及所占比率如表1所示。

通過表1不難發現，廣元市雷暴日數大多數集中于每年的4月～9月，該時間段雷暴天氣占年雷暴日數總數的98.8%。雷暴發生最多的月份為7月，該月累計雷暴日數66 d，月平均日數為5.5 d，占全年的39.5%。廣元市從10月開始，雷暴日數開始大幅減少，10月雷暴日僅占全年雷暴日數的1.2%;11月、12月、1月、2月、3月廣元市基本上不會發生雷暴天氣。春季（3月～5月）雷暴日數占全年雷暴日數的16.8%。夏季（6月～8月）雷暴日數發生頻率最高，達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西伸時，熱力作用大，這非常適宜于廣元市雷暴強對流天氣的形成和發展。秋季（9月～11月）雷暴日數只占全年雷暴總數的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時到06時雷暴頻次不斷增多，06時達第一個高峰，雷暴頻次達55次;06時之后雷暴有所減少，到15時達第二個高峰，雷暴頻次為39次。通過分析廣元市雷暴頻次日變化不難發現，廣元市各個時刻均可能出現雷暴天氣，大部分出現白天（04時～16時），該時間段累計頻次達471次，占日總頻次的80.8%。

1.4 雷暴的持續時間

2010年～2021年廣元市各月不同持續時間的雷暴出現次數如表2所示。

分析表2可知，近十二年廣元市各月雷暴持續時間為1 h的概率最高，達76次。平均持續時間為2.81 h，雷暴持續時間最長為14 h，出現在7月。廣元市全年發生的雷暴以局地性雷暴為主，持續時間大多數在1 h～2 h。

2 雷暴天氣對航空飛行安全的影響

雷暴作為一類局部對流性天氣，它會形成雷電、強降水、顛簸、風切變、積冰等各類復雜天氣現象，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，會在較短時間內產生劇烈放電現象。如果廣元市機場航班在雷雨活動區運行，機翼、機身等突出點的電場特別強，則引發雷擊的概率很大。結合研究資料了解到，雷達天線是飛機各個區域中雷擊概率最高的點，其次是機翼，機身被雷擊的可能性較小。一旦航燈、擋風玻璃加熱器以及翼尖等飛機外部設備的防護罩被雷擊，則進入機艙的雷電流會損壞設備和電源[3]。

閃電造成的瞬時電磁場會對通信導航系統以及著陸系統等相關設備造成一定程度的干擾，嚴重情況下會導致系統中斷，從而影響航班的安全、正常飛行[4]。

2.2 強降水

在雷暴云下方、附近或在雷暴云中飛行的飛機也會誤入強降水區。在雷暴天氣發生時，特別容易導致發動機被大量降水侵入，從而對飛機發動機的性能帶來負面影響[5]。

強降水期間大氣能見度會非常差。一般來說，雨強越大，對航空飛行能見度的影響就越大。特別是飛機在著陸時如果遇到強降水，則危險系數會大幅增加。

2.3 顛簸

雷暴云中急劇降低抑或上升的氣流通常會對飛機運行造成不同程度的影響，尤其是在成熟的雷暴云中，最強上升氣流可50 m/s～60 m/s，強度特別強。外界空氣在其作用下也呈不穩定狀態，會導致航空器會遭受劇烈的顛簸，使得飛行高度在幾秒內下降或上升幾十米，甚至上百米，在顛簸環境中飛行，會影響飛行員的操作能力，還會對乘客身體帶來不同程度的傷害。嚴重情況下，飛行儀表可能會受損，導致飛機失控[6]。

2.4 風切變

雷暴發生時，積雨云下會產生風切變，其會對航班飛行造成很大影響。廣元市夏季多雷陣雨，并時常出現風切變，風切變中存在湍流以及渦流，風切變越大，湍流越強，對航班起降的安全影響越顯著。

航班運行時，如果遇到低空風切變，會導致航空器性能有所降低，航空器如果具備機動的能量還可能會轉危為安。如果航空器飛行高度非常低，機動能量余量不足，則航空器往往無法較好地抵御低空風切變，極易引發航空安全事故[7]。

2.5 積冰

雷暴云體很大，某些高度的云體常有過冷水滴。高空云頂被風吹出的云砧范圍比較大，高空溫度特別低。如果飛機進入這些區域飛行，可能會在短時間內遇到強烈的積冰，導致飛機飛行性能下降，增加操控難度。當機翼和機尾發生積冰時，飛機的氣動和飛行特性都會不同程度地受到破壞，流線型部分的形狀也會出現一些變化，導致機翼和機翼的翼形變形。升力系數減小，阻力系數增大;機翼和機尾積冰會增加飛機的重量，導致飛機重心有所改變，破壞原有的氣動性能[8]。

此外，飛機結冰還會影響儀表和通信，阻礙機組操作員的目視飛行。擋風玻璃上的積冰會降低透明度，影響機組操作員的視力，特別是在航班起飛和降落階段，很容易導致飛行事故發生。

3 雷暴天氣下的航班安全運行保障措施

3.1 航班起飛前做好充分準備

機場航班正式起飛前，機組人員、管制人員等相關人員需要和機場氣象部門密切聯系，要充分掌握飛行區域的氣象條件，尤其是雷雨的軌跡以及未來的演變趨勢要做到心中有數，并根據航空氣象情況制定安全可靠的應對方案。

與此同時，機組人員還應認真仔細檢查飛機的狀況，確保各項指標正常，并準備充足的燃油，為航空飛行安全打下扎實的基礎。

3.2 航班起飛時的保障措施

機場航班進入跑道后，需要盡快開啟氣象雷達，同時密切觀察雷暴所在區域，確保飛機飛行起飛時不會被雷擊。如果需變更起飛形式，機組人員應及時聯系地面管制員，要避免飛機在雷雨天氣下起飛。

此外，還應關注雷暴天氣造成的暴風雨以及其他惡劣天氣是否會影響飛機的正常起飛。如果經過判斷會對航空的正常運行造成不利影響，應及時向機場相關人員報告情況，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比較近，需要提前評估飛機會遇到的天氣情況，可以采用繞行的措施避開強雷雨活動區。如果碰上冷鋒雷暴，航班通常需要經過兩個雷暴云的空隙。航班在飛行過程中誤入雷暴活動區，如果是云頂飛行，航班要在云頂以上500 m飛行。對于機場上空的雷雨天氣，航班不能盲目起飛或著陸。飛行中遇到顛簸時，應沉著地采取可靠應對措施，確保航空器安全、有效地運行。

3.4 航班著陸時候的保障措施

飛機降落前，如果遇到雷雨天氣，機場工作人員和航班機組人員必須認真對待，不能馬虎。通常情況下，著陸時的飛機一旦受雷雨天氣的影響，會采取更換備降機場的方式。此時要確定飛機的航線以及高度才可以飛往備降機場。降落時，要嚴格控制飛行速度、飛行高度等相關指標，確保航班安全著陸。

4 結語

2010年～2021年廣元市雷暴日數總體上呈波動變化趨勢;大多數集中于每年的4月～9月，該時間段雷暴天氣占年雷暴日數總數的98.8%。一年中，廣元市夏季（6月～8月）雷暴日數發生頻率最高，達76.64%;

近十二年廣元市的雷暴天氣的日變化特征呈“雙峰”形;廣元市各個時刻均可能會出現雷暴天氣，大部分出現白天（04時～16時），該時間段累計頻次達471次，占日總頻次的80.8%。廣元市全年發生的雷暴以局地性雷暴為主，持續時間大多數在1 h～2 h。

雷暴會形成雷電、強降水、顛簸、風切變等各類復雜天氣現象，給航空安全飛行造成不利影響。針對雷暴天氣的危害，應從航班起飛前、起飛時、飛行中以及著陸各個階段采取可靠的保障措施，確保航空飛行安全。

參考文獻

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