強對流天氣對民航飛行活動的影響及精細化服務對策

摘 要：強對流天氣具有突發性、破壞性強、天氣變化劇烈等特點，對民航飛行活動的安全構成了嚴重威脅。從強對流天氣的形成機制及特征出發，概述了強對流天氣基本情況，分析了強對流天氣對民航飛行活動的影響，并提出了強對流天氣下民航飛行活動精細化服務策略。

關鍵詞：強對流天氣；民航；機場運營；飛行安全；精細化服務

中圖分類號：TN959.4 文獻標志碼：B 文章編號：2095–3305（2024）12–0-03

近年來，隨著全球氣候變化加劇，極端天氣現象頻發，尤其是強對流天氣，不僅會對人們的生活產生影響，同時還會給民航飛行活動帶來嚴峻的挑戰。強對流天氣是指由強烈垂直上升氣流引起的局部短時強降水、雷暴、大風、冰雹等天氣現象，具有突發性強、破壞力大的特點。對于民航飛行活動而言，這類天氣條件不僅會直接影響飛機的起飛、降落過程中的安全性，還可能導致航班延誤或取消，嚴重影響機場的運營效率和經濟效益。因此，深入研究強對流天氣對民航飛行活動的影響，并探索有效的精細化服務對策，已成為保障航空運輸安全、提高服務質量的關鍵課題。

1 強對流天氣概述

1.1 強對流天氣形成機制

強對流天氣通常與大氣不穩定性密切相關，其形成涉及多個氣象因素的相互作用。首先，充足的水汽是強對流發生的基礎條件，當地面受熱后，暖濕空氣上升并與較冷的空氣接觸時，水汽會凝結成云并釋放潛熱，進一步加劇空氣的上升運動。其次，大氣中存在一個明顯的溫度梯度，即隨著高度的增加，溫度迅速下降，這種垂直溫度梯度促使暖空氣繼續上升。并且，風切變也是重要的因素之一，不同高度上風向和風速的變化，有助于形成旋轉氣流，從而增強對流活動的組織性。最后，抬升觸發機制，如地形抬升、前沿抬升等，能夠促使暖濕空氣上升至足夠的高度，觸發對流云的發展。這些因素共同作用產生強烈的上升氣流和下沉氣流，進而形成雷暴、暴雨等強對流天氣現象[1]。

1.2 強對流天氣的特征

第一，強對流天氣常伴有雷雨大風、冰雹、局部強降水等災害天氣，是具有重大殺傷性的災害性天氣之一。第二，強對流天氣在氣象上屬于中小尺度天氣系統，水平尺度一般小于200 km，有的僅有幾千米。其生命史短暫且有明顯的突發性，一般為一小時至十幾小時，較短的僅有幾分鐘至一小時。第三，強對流天氣常發生在對流云系或單體對流云塊中，具有顯著的地域性和季節性。它多發生在春、夏季，這是因為春、夏季氣溫上升、水汽輸送增強，大氣中的不穩定能量增多，容易釋放能量并形成強對流天氣。第四，我國南方地區由于氣候濕潤、熱量充足，強對流天氣出現的頻率往往高于北方地區。

1.3 強對流天氣的主要類型

強對流天氣可以根據其表現形式和強度分為以下5種類型：（1）雷暴，它常伴隨著雷電和降水，有時還會出現大風；（2）超級單體雷暴是一種更為強烈的雷暴形式，具有單一的強烈上升氣流，能夠產生冰雹、強風和長持續時間的暴雨；（3）多單體雷暴由多個雷暴單體組成，這些單體可能會合并形成一個更大的風暴系統；（4）颮線是由多個雷暴組成的狹窄帶狀結構，通常伴隨著劇烈的風切變和廣泛的破壞性天氣；（5）龍卷風是一種極端的強對流天氣現象，表現為一股高速旋轉的氣柱，從云底延伸至地面或水面，其路徑上的破壞力極為驚人[2]。

2 強對流天氣對民航飛行活動的影響

2.1 對飛行安全的影響

首先，雷電作為強對流天氣中的常見現象，會對飛行安全構成直接且顯著的威脅。雷電可能直接擊中飛機，造成機體損傷和電子設備故障，還可能通過電磁干擾影響飛機的導航和通信系統，導致飛行員無法準確獲取飛行信息，進而增加飛行過程中的不確定性和風險。其次，強風和強降水也是強對流天氣的重要組成部分，它們可能導致飛機在飛行過程中遭遇劇烈的氣流顛簸，影響飛行穩定性，甚至造成飛機結構受損。在著陸階段，強風還可能使飛機著陸姿態不穩，偏離跑道，增加著陸風險。最后，強對流天氣還可能引發低空風切變等復雜氣象條件，這種突然的風向、風速變化可能導致飛機在起降階段失去控制，影響飛行安全[3]。

2.2 對機場運行的影響

首先，強降水可能導致機場跑道積水，降低跑道的摩擦系數，增加飛機起降時的滑跑距離和剎車難度，進而影響飛機的起降安全。同時，積水會使標志牌表面變得模糊不清，影響信息的傳遞和識別，如果燈具燈箱內部積水，會導致燈光亮度下降，甚至可能造成燈具短路或損壞，增加飛行員在夜間或惡劣天氣條件下的操作難度。其次，強風可能使機場的設施設備受損，如吹倒樹木、破壞圍欄等，這些都可能影響機場的正常運行。最后，強對流天氣還可能引發能見度降低的問題，如暴雨、雷電等天氣現象可能導致機場的能見度驟降，低于飛行安全標準，進而迫使航班延誤或取消。這不僅會影響機場的航班正常運行，還可能對機場的旅客服務、物流運輸等方面產生連鎖反應。

2.3 對航班延誤和取消的影響

首先，強對流天氣會使得機場無法正常起降飛機。為了確保飛行安全，航空公司通常會采取延遲起飛或降落的措施，進而使得航班延誤。其次，強對流天氣會影響空中交通管制的工作，增加空域管理的復雜性。空中交通管制員需要頻繁調整飛行計劃，引導飛機繞飛雷暴區，確保飛行安全。這不僅增加了管制員的工作負擔，還可能導致航班延誤和飛行路徑的延長。再次，在極端情況下，若強對流天氣持續時間較長且影響范圍較大，機場可能會被迫關閉，以確保人員和機場設施的安全。這種情況下，航空公司不得不停飛所有進出航班，導致航班取消。最后，航班延誤和取消往往會產生連鎖反應，影響其他機場的航班計劃。這種連鎖效應會進一步加劇航班延誤和取消的情況，給航空公司和乘客帶來極大的不便與損失。

2.4 對乘客體驗的影響

首先，航班延誤和取消會直接影響乘客的行程安排，可能導致乘客錯過重要的會議、商務活動或打亂個人計劃。其次，強對流天氣增加了飛行安全風險，乘客可能擔心航班的安全性，尤其是經歷過劇烈顛簸或聽到雷聲的乘客，可能會感到恐慌。這種心理壓力會影響乘客的整體旅行體驗，降低滿意度。再次，航班延誤和取消可能迫使乘客長時間滯留在機場，影響乘客的舒適度。最后，航班延誤和取消還可能增加經濟負擔。例如，乘客可能需要支付額外的住宿費用、交通費用或重新購買機票。這些額外支出會增加乘客的旅行成本，影響他們的整體滿意度。

3 強對流天氣下民航飛行活動精細化服務策略

3.1 提升氣象觀測與預報準確性

第一，構建氣象觀測網絡。建立和完善高密度、高分辨率的氣象觀測網絡，尤其是在機場周邊和關鍵航線上增設自動氣象站和雷達設備。這些設備可以實時監測風速、風向、溫度、濕度、氣壓等氣象要素，為預報提供更豐富的數據支持。第二，構建數值天氣預報模型。利用先進的數值天氣預報模型，結合衛星遙感、雷達探測等多種數據源，提升氣象預報的精度和時效性。這些模型可以模擬大氣運動，預測未來一段時期內的氣象變化，為航空公司和機場提供科學依據。例如，歐洲中期天氣預報中心（ECMWF）的全球預報系統在預報強對流天氣方面表現優異，已被多個國家和地區采用。第三，發展智能氣象預報系統。結合人工智能和大數據技術，開發智能氣象預報系統。這些系統可以通過學習歷史氣象數據，識別強對流天氣的特征和規律，提升預報的準確性和可靠性[4-7]。

3.2 優化航班運行管理

第一，建立靈活的航班調度機制。航空公司應建立靈活的航班調度機制，根據氣象預報結果及時調整航班計劃。例如，當預報顯示某個機場將受到強對流天氣影響時，可以提前取消或延誤航班，避免飛機在惡劣天氣條件下起飛或降落。還可以通過調整航班順序，優先保障重要航班的正常運行。第二，加強空域管理。空中交通管制部門應加強空域管理，合理調配航班流量。在強對流天氣條件下，可以通過實施流量控制措施，引導飛機繞飛雷暴區，確保飛行安全。第三，提高地面服務效率。在強對流天氣條件下，機場應加強地面服務保障，提高行李裝卸、加油、維護等操作的效率。例如，可以增加地面工作人員數量，加強設備維護，確保在惡劣天氣條件下仍能高效運作。還可以通過優化登機流程，縮短乘客在機場的等待時間。

3.3 提高飛行安全保障能力

第一，加強飛行員培訓。航空公司應加強對飛行員的培訓，提高其在強對流天氣條件下的飛行技能和應急處置能力。培訓內容應包括在風切變、雷電、冰雹等惡劣天氣條件下的飛行操作技巧，以及如何使用飛機上的安全設備。第二，加強飛行監控與指揮。航空公司應加強飛行監控與指揮，確保飛行員在強對流天氣條件下的安全飛行。可以通過地面監控系統，實時監測飛機的飛行狀態，及時向飛行員提供氣象信息和飛行建議。第三，完善飛行安全管理體系。建立健全飛行安全管理體系，明確各級管理人員的職責和權限。通過制定嚴格的飛行安全規章制度，確保每個環節都符合安全標準。第四，加強與氣象部門的合作。航空公司應加強與氣象部門的合作，及時獲取最新的氣象信息。通過搭建氣象信息共享平臺，航空公司可以實時接收氣象預報和警報，為飛行決策提供科學依據。

3.4 制定高效的應急響應流程

第一，制定詳細的應急預案。航空公司和機場應制定詳細的應急預案，涵蓋各種可能的強對流天氣情景。預案應包括航班調度、地面服務、旅客安置、信息發布等方面，確保在突發事件發生時能夠迅速啟動。第二，建立多部門聯動機制。建立航空公司、機場、氣象部門、地方政府等部門之間的聯動機制，確保信息暢通，資源協調。在強對流天氣發生時，各部門應密切配合，共同應對，確保機場設施設備的完好和正常運行。第三，加強應急物資儲備。機場和航空公司應加強應急物資儲備，包括食品、飲用水、急救藥品、毛毯等。當強對流天氣導致航班延誤或取消時，確保可以迅速提供這些物資，保障旅客的基本需求。

3.5 推動新技術的研發與應用

第一，發展先進氣象預報技術。應用人工智能、大數據、云計算等先進技術，發展更加精準的氣象預報技術。通過深度學習算法，可以從大量的歷史氣象數據中提取規律，提升對強對流天氣的預報精度。例如，中國氣象局正在研發基于深度學習的強對流天氣預報模型，已取得初步成果。第二，提高機場智能化水平。應用物聯網、大數據等技術，提高機場的智能化水平。例如，可以通過智能傳感器實時監測機場的氣象條件，自動調整照明、空調等設施的運行狀態，提高機場的運行效率。還可以通過智能調度系統，優化地面服務流程，縮短旅客的等待時間。第三，加大技術研發投入力度。政府和企業應加大對新技術研發的投入力度，支持科研機構和高校開展相關研究。通過設立專項基金、提供政策支持等措施，鼓勵技術創新，加快科技成果的轉化和應用[8-13]。

3.6 完善旅客服務體系

第一，完善信息通報系統。建立完善的信息通報系統，確保在緊急情況下能夠迅速向相關部門和旅客發布信息。通過多種渠道向旅客提供及時、準確的信息服務，減少旅客的焦慮和不便。可以通過官方網站、手機App、短信、廣播等多種途徑，及時發布航班延誤和取消的信息，告知旅客最新的航班動態。還可以提供實時的天氣預報和機場運行情況，幫助旅客合理安排行程。第二，提供優質的餐飲服務。在航班延誤或取消時，機場應提供優質的餐飲服務，滿足旅客的基本需求。例如，可以在候機樓內設置多家餐廳和小吃店，提供多樣化的餐食選擇。第三，加強旅客關懷措施。在強對流天氣條件下，機場和航空公司應加強旅客關懷措施，提供人性化的服務。例如，可以為老弱病殘孕等特殊旅客提供優先服務，幫助其辦理登機手續、尋找座位等。還可以提供臨時住宿服務，為長時間等待的旅客提供舒適的休息場所。

4 結束語

強對流天氣因其突發性、破壞性強、天氣變化劇烈等特點，對民航飛行活動的安全構成了嚴重威脅。雷電、大風、冰雹等惡劣氣象條件不僅直接影響了飛機的起飛和降落過程，還可能導致航班的延誤或取消，嚴重影響機場的運營效率和經濟效益。針對這一問題，本研究提出了提升氣象觀測與預報準確性、優化航班運行管理、提高飛行安全保障能力、制定高效的應急響應流程、推動新技術的研發與應用和完善旅客服務體系等精細化服務策略。這些措施的實施將有助于提高民航業在面對強對流天氣時的應對能力，保障民航飛行活動安全和提高航班運行效率。

參考文獻

[1] 楊芮竹，閆克斌，王欽，等.廣漢機場一次秋季強對流天氣分析[J].民航學報，2022，6（6）：79-81，160.

[2] 劉海娟.強對流天氣預報的一些基本問題[J].智能城市， 2019，5（21）：199-200.

[3] 趙利民，黃紅兵.哈爾濱機場強對流天氣條件下的管制服務[J].黑龍江氣象，2014，31（4）：26-27.

[4] 唐衛貞，甘雨霖.強對流天氣下航路的容量評估[J].中國科技信息，2021（12）：28-30.

[5] 趙志.強對流天氣下機場終端區容量評估方法研究[D].成都：中國民用航空飛行學院，2023.

[6] 甘雨霖.強對流天氣下航路通行能力評估研究[D].成都：中國民用航空飛行學院，2021.

[7] 孫聰.強對流天氣下空域扇區容量評估技術研究[D].唐山：華北理工大學，2021.

[8] 黃曦，陳莉，高云峰.麗江機場強對流預報因子及潛勢預報分析[J].云南地理環境研究，2020，32（3）：41-45.

[9] 魏彤.強對流天氣下航班改航策略研究[D].唐山：華北理工大學，2021.

[10] 張雯，陳權亮，張琳.基于探空資料的綿陽機場雷暴潛勢預報方法[J].高原山地氣象研究，2018，38（2）：67-72.

[11] 徐娓，龍妍妍，張甦，等.廣漢機場強對流天氣潛勢預報方法研究[J].中國民航飛行學院學報，2013，24（4）：41-43，46.

[12] 李典南，徐海，許東蓓.雙流機場雷暴天氣預報方法研究[J].中低緯山地氣象，2021，45（6）：17-25.

[13] 黃紅兵，鐘偉，趙凱.哈爾濱機場雷暴分析預報系統的研發及應用[J].氣象水文海洋儀器，2013，30（4）：84-87，91.

收稿日期：2024-10-19

作者簡介：馬俊丞（1999—），男，河南項城人，助理工程師，研究方向為民航氣象觀測。