雷暴天气下的运行与雷达使用
地形雷暴
由于地形关系,某些地区特别容易产生雷雨。 例如在山岭地区,当暖空气经过山坡被强迫上 升时,在山地迎风的一面空气沿山坡上升,到 一定高度变冷而形成雷云;但到了山肪背风的 那一面,空气沿山坡下沉,温度升高,雷雨消 散或减弱。
系统雷暴
由于系统性天气引起的雷暴。 这种系统性天气主要包括锋面、低涡、高空槽 和切变线以及热带气旋等。
风切变
表现形式 水平风的垂直切变对飞行的影响
飞机一旦遭到电击,机翼、尾翼、机身等处可能被强电 流烧出一些洞或凹形斑点;结构不牢的部位、空速管等 损坏; 闪电电流进入机内,造成设备及电源损坏;甚至危及机 组和乘客安全; 电击引起的瞬间电磁场,对仪表、通讯、导航及着陆系 统造成干扰或中断,对微电子数控系统影响更大。 如果油箱被闪电击中或正在空中加油时遭到电击,有可 能发生燃烧或爆炸。
下击暴流(Downburst)
雷暴的雷达回波
1、雷达的基本原理 2、雷暴的空间结构 3、雷暴的生命周期 4、雷暴的雷达回波特征
雷达的基本原理
气象目标对雷达电磁波的散射,是雷达探测大气的基础 大气中引起雷达波散射的主要物质是大气介质,云,降 水粒子等。 雷达测的回波主要是粒子群的回波,但不能简单的看作 是各个粒子的叠加 由雷利散射公式可得: A. 散射强度与粒子半径的6次方成正比。 B. 散射强度与雷达波长的4次方成反比。
雷暴大雨
雷暴大风是强雷暴云的产物。强风暴云体的后
部是下沉气流。这种急速下沉的冷空气在云底 就形成一个冷空气堆,气象上称“雷暴高压”, 使气流迅速向四周散开。因此,当强雷暴云来 临的瞬间,风力猛增,气压上升,往往由静风 突然狂风大作,风向突变,暴雨、冰雹俱下。 雷暴大风突发性强,持续时间甚短,风力可达 8-12级,有很大的破坏力。 大风对飞机起飞、着陆以及对航行都有很大影 响。
RIJ
风暴顶
MAR C
前方出 流
后方出 流
暖心
风暴移动方向
0oC
L
L
H
强降水 区 强对流 区
阵风 锋
L
雷达的回波特征
雷达回波主要分气象回波和非气象回波。 非气象回波的直接来源是地物和飞机等。 降水回波可分为层状云降水回波,对流云 降水回波,混合降水回波等他们在PPI和 RHI上的特征和回波结构各不相同。
雷击
电击引起的瞬间电磁场,干扰无线电通信; 损坏飞机。
容易发生电击的情况
在雷暴活动区飞行飞机容易遭到电击。 两块对流云之间穿行也容易遭到电击。 在雷暴消散阶段早期比雷暴旺盛期更容易
遭到电击。
积冰颠簸
禁止飞入雷雨云和浓积云,禁止小于规定的侧向和垂直距离绕 飞雷雨云、浓积云。
微下击暴流
微下击暴流是由雷暴引致的一种猛 烈的下冲气流, 其特征是一团强烈 而局部的冷空气下沉, 引致地面上 出现突如其来在水平方向往外扩散 的风, 范围通常达数千米。 飞越微下击暴流的飞机可能首先会 因逆风增强而浮力增加, 随即遇到 上空的下沉气流, 继而因顺风增强 而沉降。飞行员必须及时采取修正 行动, 以确保飞机安全, 不致受到 微下击暴流的影响。
大气、云、降水粒子对雷达回波的衰减
所谓衰减,就是吸收和散射两种作用的总合。 A、波长越长,衰减越小,所以云、雨对10厘米以下雷 达波的衰减是必须考虑的,尤其是1-3厘米时,衰减影 响很严重。所以3厘米雷达的测雨能力不如10厘米的强。 B、液态云的衰减随温度的减小而增加。当温度由20度 降至0度时,衰减增加1.5倍。 C、10厘米和5厘米雷达,云的衰减可忽略不计。 D、雨的衰减与降水强度成正比,10厘米雷达,雨的衰 减可忽略不计。
(二)雷暴造成的飞行事故
1988年8月31日,广州三叉戟2218飞机在香港启德机场,遇到雷雨
天气,着陆不正常,冲入海中。
1990年3月1日,东方航空公司三叉戟B2208飞机在桂林机场进场时
遇到雷雨云,飞机冲出跑道。
1997年5月8日,南方航空公司B737飞机在深圳机场着陆过程中遇
到中--大雨,飞机冲出跑道失事
飑锋(阵风锋)
强烈的雷暴经常会带来猛烈的 下沉气流和大雨。下沉的空气 较冷、密度高, 在接触到地面 时会向外扩散。冷空气的前端 称为飑锋(阵风锋)。 飞越飑锋的飞机或会遇上因逆 风增强、浮力增加而引致显著 风切变。
风切变
风切变表现为气流运动速度和方向的突然变化。飞机 在这种环境中飞行,相应地就要发生突然性的空速变 化,空速变化引起了升力变化,升力的变化又引起了 飞行高度的变化。如果遇到的是空速突然减小,而飞 行员由未能立即采取措施,飞机就要掉高度,以至发 生事故。 发生在高度600米以下的风切变一般称为低空风切变。
成熟阶段: 积雨云阶段,其特征是开始产生降水雷达回波及地, 云体中出现下降气流,但在下沉气流的上方,上升气流 仍贯穿云体。云顶亮温低于-20 ºC,一般认为温度层0 ºC 到-20 ºC之间的区域主要由过冷水滴、雪花和冰晶组成 ,而冰晶是从-10 ºC开始出现并随高度逐渐增多。 在有冰晶和过冷却水滴共存的云中由于冰面的饱和 水汽压比过冷却水面的饱和水汽压小,水分子不断由水 滴向冰晶上转移,这种由于冰水共存引起冰水间的水汽 转移的作用称为冰晶效应,冰晶则因凝华而增大,当上 升气流托不住的时候就脱离气团形成降水,这也是降水 的重要理论之一。同时由于过冷水大量冻结而释放潜热 加热周围的空气形成暖心(warm core),使云顶突然向 上发展,云顶到达平流层下层后向水平方向铺展,于是 形成了云砧 ,这一阶段持续约15 ~ 30min。
辐射通量辐 合
下
沉
上 蒸 升 气块 浮 发 卷 入 力 大尺度平流
边界层强迫
风
切
变
云底质量通量 地面通量
雨
雷暴的形成条件
不稳定能量 充沛的水汽 足够的冲击力
2 、雷暴的种类
根据雷暴形成时不同的大气条件和地形条件,一 般将雷暴分为: 热雷暴 地形雷暴 系统性雷暴
热雷暴
在天气温暖时,在几乎是静止的很热和均一的气气团 内发生的。下层空气受热或上层空气受冷发生强烈的上 下对流作用。 在大陆中,夏季常常有这样的雷暴,它出现在闷热、 无风和晴朗的夏天的午后。而下层空气受热的作用在个 别的高处和小山上又特别明显,因而这种地方出现的热 雷暴也特别多。 这些雷暴伴有强烈的暴雨,发展得很快,下得很急, 往往还带有冰雹和无数的闪电,但雷暴的分布极不均匀。
雷暴天气运行和雷达使用
--东航江苏公司安全运行质量管理室
主要内容: 一、雷暴对飞行的影响 二、雷暴的天气特征及其影响 三、雷暴的雷达回波特征 四、雷暴的气候特征 五、雷暴天气的飞行应对措施 六、雷达的使用
一、雷暴对飞行的影响
1雷暴是什么?
雷暴云是一个“天气制造厂”,在对流层(厚度 10-18km),它能生产各式各样的危及飞行安全的 天气现象——雷雨、大风、强烈的湍流、积冰、 闪电雷击等,有时还伴随有冰雹、龙卷、下击暴 流和低空风切变,对航空飞行危害极大。
带来冰雹和暴雨的超级雷暴单体
雷暴的常见结构
云体内闪电(最为常见)
正、负电荷中心
过冷水滴 / 冰
云体内雷达 波反射最强 区域 云地间闪电 地面感应电荷
冰点高度(夏季)
降雨
雷暴对飞行的影响
(一)雷暴直接威胁飞行安全
强烈气流和风切变 积冰 雷击闪电 强降雨 下击暴流
雷暴对飞行的影响
1.雷暴形成的条件
从天气学上讲,由于大气 在运动过程中受热不均或 纬度不同,大气中的冷暖 空气会产生相对的垂直运 动和水平运动,特别是当 有大规模系统性垂直运动 时,造成大气的对流性不 稳定。当水汽条件具备, 就会产生强大的雷雨云系。 这种云中有大量的正负电 荷,形成巨大的正负电场, 会产生强烈的放电现象。
容易发生电击的情况
在雷暴活动区飞行飞机容易遭到电击 两块对流云之间穿行也容易遭到电击。 根据实验飞行结果,在雷暴消散阶段早期比雷暴旺盛 期更容易遭到电击。(例如1965年8月3日美国空军 F—100飞机执行科研任务,三次穿越一减弱的雷暴, 三次遭到电击。 )
易出现电击的条件
96%的电击出现在7600米以下 88%发生在降水期间 84%发生在云中 81%发生在湍流区 68%发生在飞机上升、下降或正在下滑着陆 阶段
雷暴电击对飞行影响
飞机一旦遭到电击,机翼、尾翼、机身等处可能被强电 流烧出一些洞或凹形斑点;结构不牢的部位、空速管等 损坏; 闪电电流进入机内,造成设备及电源损坏;甚至危及机 组和乘客安全; 电击引起的瞬间电磁场,对仪表、通讯、导航及着陆系 统造成干扰或中断,对微电子数控系统影响更大。 如果油箱被闪电击中或正在空中加油时遭到电击,有可 能发生燃烧或爆炸。
片状回波
在PPI上的回波特征:回波分布成片,面积较大,回波边缘由于受 到降水区的衰减作用,看起来比较模糊而发毛,但仍可以看到在大 偏弱回波中夹有一个个强度较强的回波团。由于在PPI上由于层状 云降水回波范围较广,连绵成片,一般称为片状回波。 在PPI上的回波特征:回波分布成片,面积较大,回波边缘由于受 到降水区的衰减作用,看起来比较模糊而发毛,但仍可以看到在大 偏弱回波中夹有一个个强度较强的回波团。由于在PPI上由于层状 云降水回波范围较广,连绵成片,一般称为片状回波。
2008.4.7-8,华东大部遭遇了春季罕见雷雨大风天气 ,湘、浙、 鄂等省市遭冰雹袭击 ,灾害天气致数十人伤亡、数十万受灾。
三、雷暴的雷达回波特征
雷暴天气危及飞行安全
据国内外资料统计,30%的飞行事故与天气 有关。造成飞行事故的气象要素是:恶劣 能见度(40%);雷雨,冰雹和积雨云(25%) ;颠簸和急流占(6)%;飞机积冰(10%)。
消散阶段: 随着降水的发展, 云内下沉气流的范围不断扩大, 最终遍布 整个云体, 压制了上升气流,这时积云就从成熟阶段进入消散 阶段。降水逐渐减弱, 云内温度逐渐趋于和环境一致, 云体也就 逐渐崩溃消散或水平延展蜕化为层状云, 继续下些小雨。这一 阶段大约历时30 min。 通常把这样的三阶段发展模式作为在环境风垂直切变较弱、 大气层结位势不稳定和低空空气暖湿条件下发展起来的弱到中 等强度的气团雷暴的典型发展模式。 综上所述, 一块雷雨云单体的生命期大约是1~1. 5 h ,雷 雨云生成时就蕴含了自毁机制,但如果雷暴云是移动的并且有 合适的环境风的垂直切变配合,就很容易发展成深对流系统, 生命史也将大大延长。