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危险天气有多种形式，通常是可见的，装有雷达的飞机可随时测得飞行前方的危险天气。雷暴可分为普通雷暴和强雷暴，其对飞行危害程度也不同。了解这些危险天气并懂得如何避免与处置对保证飞行安全有重要意义。

1．雷暴形成的条件

雷暴是积雨云强烈发展而形成的，强烈发展必须具备三个条件：大量的不稳定能量；充沛的水汽；足够的使气流抬升强烈发展的冲击力。

（1）大量的不稳定能量

大气发生强对流运动时，空气块作速度不断增大的上升运动是需要大量能量的，这部分能量是从大气所存储的一部分能量转换来的。我们把大气中可以转换气块动能的那一部分能量，称为该气层对气块具有的不稳定能量。不稳定能量存储得越多，层次越厚，对流发展得越强，雷暴云伸展的高度也越高。所以大气中存在的大量不稳定能量是雷暴形成的必要条件。

（2）充沛的水汽

云是由水汽的凝结物组成的，如果没有充沛的水汽即使产生了对流也不可能产生高大的雷暴云。雷暴云多出现在水汽充沛的季节和地区。

（3）足够的冲击力

大气中大量的不稳定能量和充沛的水汽存在，只具备了发生雷暴的可能，要使可能变为现实，还需要有促使空气上升、到达自由对流高度以上的冲击力。大气中的冲击力主要来源于锋面和地形抬升、地表受热不均、气流辐合等。

2．雷暴发生的阶段

一个雷暴通常由一个或几个单体所组成。雷暴单体是一个对流单元，其生命史可分为三个阶段，即发展阶段、成熟阶段和消散阶段。不同阶段内云的结构、云中气流和电场强度有很大差别。

这一阶段又称积云阶段，即从形成淡积云到发展成浓积云的阶段。这个阶段云内盛行上升气流，而且以云的中上部分最强，上升速度可达15～20米/秒。云主要是由水滴组成，但云的上部为过冷水滴和小量冰晶，这些水滴和冰晶还很小，所以能被云中上升气流托住浮游在空中。

积云阶段有电荷产生和聚集，但电场不强，没有闪电和雷声发生。在这个阶段云顶可达6 000～7 500米。

出现降水是这一阶段开始的标志，云顶成砧状则是该阶段的主要特征。成熟期的雷暴云体上部由冰晶和雪花组成，中部由过冷水滴和冰晶、雪花组成，下部为水滴组成。

进入成熟期不久的雷暴单体，云中上升气流一般在云的中上部达到最大值，可达25～30米/秒。云中水滴或冰晶不断增多增大，直到上升气流再也托不住时，就下落成为降水。降水物对周围空气的拖带作用，形成下降气流，其速度大小一般可达10～15米/秒。因为云中气层不稳定，同时从上部降落的冰晶、雪花不断融化吸热，所以下降气流中的温度比其周围空气温度低。这种相对冷的空气随降水一起倾泻至地面，引起地面气压急升，气温骤降（往往在20～30分钟内降温达10℃左右），风向突变，风速剧增。云中下降气流一般要比上升气流弱，而在云的下部，下降气流则要强一些，强的下降气流到达地面称为下击暴流。

随着云的发展，云中电荷不断聚积，电位梯度不断增大，就出现了闪电和雷声。雷电、强烈的乱流、降雨、大风等恶劣天气都在这一阶段出现。

一阵电闪雷鸣、狂风暴雨之后，雷暴云就进入消散阶段，这时下降气流遍布云中。在这一阶段初期，云中下降气流还比较强（一般可达10米/秒），随后，下降气流逐渐减小，直至完全消失。同时，云体也逐渐崩溃，云的上、中部演变成伪卷云、高积云，下部演变为层积云，而云底有时还有些破碎的低云。至此，一个雷暴单体的发展过程也就结束了。

一个雷暴单体的水平尺度约为5～10千米，高度可达12千米左右，生命期为1小时左右。雷暴云通常不是由一个雷暴单体组成的，它往往包含了许多处于不同发展阶段的单体，一个消亡了，另一个新的又发展起来，此长彼消就形成数小时的雷暴。

如果大气中存在更强烈的不稳定性对流和强的垂直风切变，就会形成强雷暴。常见的强雷暴有多单体风暴、超级单体风暴和飑线风暴。多单体风暴是由多个处于不同发展阶段的雷暴单体组成的，排成一列的强大雷暴群体；超级单体风暴是只有一个巨大单体发展成的猛烈强风暴；飑线风暴是由排列成带状的多个雷暴或积雨云群组成的强对流天气带。强雷暴的天气更恶劣，往往是狂风暴雨，有时还伴有大冰雹、龙卷风；云中升降气流更强，曾探测到暴雨时上升气流速度达63米/秒，下降气流速度达41米/秒；水平尺度更大，常达几十千米以上；持续时间更长，可长达几小时至十几小时。

3．雷暴对飞行的影响

在雷暴区中飞行，除了云中飞行的一般困难外，还会遇到强烈的颠簸、严重的积冰、闪电、阵雨和恶劣能见度，有时还会遇到冰雹、下击暴流和低空风切变等。因此，它是严重威胁飞行安全的危险天气之一，被称为飞行禁区。

在雷暴云的成熟阶段，云中有强烈的上升气流，又有很强的下降气流，如图7-5所示。

这些升降气流带有很强的阵性，分布也不均匀，有很强的风切变，因此，乱流特别强烈。云中强烈的升降气流和乱流，可引起飞机强烈的颠簸，它是危及飞行安全的主要因素。雷暴云的不同部位，乱流分布是不同的，通常从云底向上增强，到云的中上部达到最强，到云顶才迅速减弱。在云的周围也有乱流，其区域大小约为云区的2～3倍，但并不四面对称，通常在云移动的前方颠簸区域宽、颠簸强度大。

雷暴云中过冷水滴区比较厚，而且过冷水滴多且大，在其中飞行可发生严重积冰。夏季过冷水滴多出现在5 000～9 000米的高度范围内，因而在此范围内的云中飞行会产生严重的积冰。

在雷暴云中飞行遇到冰雹的次数比在地面多，这是因为有些冰雹在降落过程中又被上升气流带向高空，有的在落到地面前已经融化的缘故。大冰雹多见于具有强烈上升气流和水分充足的高大雷暴云。在成熟阶段雷暴单体中，高度在3 000～9 000米之间遭遇冰雹的频率最大，在10 000米以上的高度遇到大冰雹的次数少。

有时，由于冰雹被强烈的上升气流带到高空，甩到云外，因而在云砧下面飞行时，也可能遭雹击，所以飞机最好在距离雷暴云8千米以外飞行。由于飞机相对速度很大，只要有直径1～2厘米的冰雹，就会给飞机造成较大的损害。1982年5月25日中午，某部一架飞机误入天目山区的雷暴云，遭到严重雹击，照相舱玻璃被打碎，航行灯被打掉，发动机进气口边缘、进气道内发动机前帽罩、副油箱及支架、机身等打了几十个如蚕豆大到鸡蛋大的凹痕。幸好飞机迅速脱离雷暴云，才未造成严重的后果。

成熟的雷暴单体，其上部带正电荷，中下部带负电荷，在云底还有一个带正电荷的小区域，而云下部负电荷又感应地面产生正电荷。云的不同部位或云和地面聚集的两种不同极性的电荷达到一定数量时，在云内不同部位之间或云和云外空气之间或云和地面之间，就形成了足以击穿云内外大气层的电场（云中达3×10⁶伏特/米），于是在云底或云的不同部位以及不同云块之间击出耀眼的闪电，如图7-6所示。

闪电一次的时间不到1秒钟，但放出的电流强度很大，平均可达几万安培，少数可达20万安培。云中放电限制在一条很窄的通道里，其瞬间气温高达15 000～30 000℃，空气急剧膨胀，接着又迅速冷却收缩，造成空气的剧烈振动，发出爆炸般的巨响，这便是雷声。如果强大的电流从机身通过，飞机的某些部位，如天线、机翼、尾翼、机身、雷达天线罩等很容易遭雷击。飞机遭雷击后，其表面被强电流烧出一些洞或凹形斑点，非金属材料（合成树脂、玻璃纤维等）会遭破坏。另外，如果闪电点燃油箱内的气体，有可能发生燃烧和爆炸。

对飞行危害最多的是雷暴的强大电场，它常常使飞机无线电通讯中断，电子设备受到干扰，引起飞机个别部件磁化，磁罗盘出现误差，无线电罗盘指针指向雷暴。闪电的强光可使飞行员的眼睛暂时失明，在夜间失明时间可达30秒之久。

飞机遭雷击与当时的天气和飞行条件密切相关。当飞机在外界气温±5℃范围内飞行，又遇雨和乱流时，遭雷击的可能性最大。避免或减少雷电对飞行的危害，最好的办法是避免在雷雨云附近（40千米内）飞行，特别要避免在±5℃高度范围内的云中飞行。

雷暴云的强烈下降气流到达地面，向四周猛然散开，引起地面或近地面≥18米/秒的雷暴大风，这种强下降气流，称为下击暴流或下冲气流。下击暴流的水平尺度一般为4～10千米，它与周围气流之间常引起强烈的水平和垂直风切变，严重地影响低空飞行活动。

下击暴流造成的雷暴大风是直线风，即从雷暴母体云下基本呈直线形向外流动，其前锋（称飑锋）可远离雷暴母体向外伸展20千米以上。在整个直线气流中常嵌有直径不足4千米的小尺度辐散型气流，称微下击暴流或微下冲气流，其地面风速达22米/秒以上，这种微下击暴流能诱发出极强的垂直风切变和水平风切变，对飞行威胁特别大，它所带来的强风，对地面设施会造成严重破坏。

空气局部不规则的升降，涡旋运动，称为扰动气流，又称湍流或乱流。按扰动气流形成的原因，扰动气流可分为热力扰动气流和动力扰动气流两种。

1．热力扰动气流

由空气热力原因形成的扰动气流，称为热力扰动气流。热力扰动气流是由于气温水平分布不均引起的。白天在太阳的照射下，不同性质的地表其增温程度是不同的，近地面层气温的水平分布也就不均匀，有的地方（如沙地、石地、机场跑道等）气温比较高，另一些地方（如河流、湖泊、森林等）气温比较低。这样，由于较暖空气的上升和较冷空气的下降就会出现对流、大小不一的波动和涡旋，而形成扰动气流，如图7-7所示。相邻地段上的地表性质差别越大，扰动气流就越强。当较暖的地区有冷空气移来，或高层有冷空气侵入，也会产生热力扰动气流。在这种情况下，扰动气流一般都能达到很高的高度。

热力扰动气流的强度与大气稳定度有关，大气越不稳定，它发展的就越强。低层空气中的热力扰动气流的强度，一般都有明显的日变化。日出后，扰动气流逐渐增强，所及高度逐渐增高；到了午后，达到最大高度；随后强度又逐渐减弱，高度又逐渐降低。通常根据积状云的演变可以较好地估计出热力扰动气流的变化，积状云发展越强烈，热力扰动气流越强。

2．动力扰动气流

当空气流经粗糙不平的地面或障碍物时，形成的扰动气流称为动力扰动气流，风越大地表越粗糙，障碍物越高大则扰动气流越强。风遇到山时往往有较强的扰动气流产生，气流越山时，它受山脉的抬升作用，被迫从山顶越过。此时，山的迎风坡出现上升气流，背风坡出现下降气流，山顶附近风速加大。上升气流在距山相当远就出现了，下降气流在山后相当远才消失，如图7-8所示。上升气流和下降气流强的可达15～20米/秒，靠近地面500～1 000米气层中为最强，向上很快减弱。在山的背风坡，往往形成几乎驻止（少动）的背风波动和涡旋，山后近地面层则出现逆流。由于山后产生波动的位置相对稳定在背风坡上空，故又称背风波。

山地扰动气流强度与风速的大小、风向同山脊的交角、地形特点等有关。风与山脊的交角近于直角，山越陡峭，风又大时，扰动气流不但很强，而且其厚度和宽度还相应增大。在适当风的条件下，在背风坡还会出现滚轴状气流，在这种气流区内飞行是非常危险的。在背风坡中形成的云多呈荚状或滚轴状，如图7-9所示，并总是与山脉平行，很少移动，它是判断背风波的重要标志。在山地飞行时，要避开荚状云和滚轴云，并至少要以山高的3/2高度作为飞行高度。

另外，风切变（风在垂直方向上或水平方向上有比较急剧的变化，称为风切变）也会引起扰动气流。由风切变产生的扰动气流，常出现在成熟的雷暴云下、锋面、急流以及低空逆温层附近。

风切变越大，扰动气流越强。飞机飞行时，在它后面产生的尾流，也是一种扰动气流。实际大气中的扰动气流，常常是动力和热力剧烈的变化。一般来说，扰动气流的发展程度是陆上比海上强，山地比平原强，白天比晚上强。

3．扰动气流对飞行的影响

在扰动气流中飞行，飞机的姿态和轨迹会发生不规则的变化，飞机这种不规则的变化就会引起飞机颠簸。飞机在扰动气流中飞行时，由于受到一个又一个不规则的上升气流、水平气流和漩涡的作用，使飞机的升力发生不规则变化，因而飞机的运动随之发生不规则的变化，于是产生了颠簸。扰动气流造成飞机颠簸的现象较为普遍。飞机在飞行中，由于扰动气流的作用，使飞机发生左右摇晃、上下颠簸以及局部抖动等现象。当扰动气流的流动方向、速度变化很快，飞机在经过时会产生强烈颠簸，可能造成人员受伤，严重时甚至使机翼变形或断裂，易导致飞行事故。

飞行中，飞机进入有水汽凝结物存在的区域时，如机体表面温度在0℃以下，可能形成机体积冰。积冰可出现于机体表面的任何部位，引起升力减小，重量增大，操纵困难。常见的积冰类型有两种，分别为雾凇和明冰，毛冰是这两种积冰的混合型。雾凇通常形成于层状云中，由撞在飞机上的小水滴在机体表面上的迅速冻结而产生。它看起来结构松脆，这是因为小水滴在机体表面迅速冻结时，冻结后的小水滴间存在间隙。它的主要危害是能改变机翼形状并使升力减小。由于雾凇冻结很快，因而出现在机翼前缘，但它不会沿翼面向后流动。明冰可出现于含有大水滴的区域，如积状云区或暖锋逆温层下的冻雨区。当水滴在机体表面上流动并缓慢冻结时，可在机体表面形成一层平坦透明的积冰。明冰是各类积冰中最严重的积冰，因为它冻结牢固，比雾凇更难除掉。毛冰冻结牢固且表面粗糙，其影响不亚于明冰。

结霜是一种与积冰相类似的现象，可对飞行中的飞机造成很大的危害。它对流过机翼的平滑气流产生扰动，引起气流的过早分离，导致升力下降。结霜也要增大飞机阻力，这两种作用结合起来，可能造成飞机难以离地。飞行前，一定要清除机体表面上的霜。

大气透明度的好坏是影响能见度的基本因子之一，在大气中，有很多天气现象可严重影响大气透明度，主要有雾、烟幕、风沙、浮尘、降水、吹雪等，但这些近地面附近以雾的影响最为常见。当这些天气现象存在时，能见度就会变差，从而影响飞行活动，尤其对飞机起飞着陆有很大影响。下面分别介绍这些天气现象的形成、特征及其对飞行的影响。

雾是悬浮于近地表层中的大量水滴或冰晶而使能见度小于10千米的现象。能见度小于1千米的称为浓雾、大雾或雾，能见度等于1千米或大于1千米而小于10千米的称为轻雾。根据雾的形成条件，又可以分为辐射雾和平流雾等。

由于辐射雾冷却作用形成的雾，称为辐射雾。形成辐射雾的天气条件是：晴夜、微风（1～3米/秒）、湿度大。这是因为，晴朗的夜晚，地面辐射冷却强，失热多，致使近地面气层温度迅速降低，有利于水汽的凝结和逆温的形成；有微风时，不强的扰动气流使辐射冷却作用扩展到适当厚度（几十米到几百米），这时若空气中水汽充足，就有利于雾的形成。

辐射雾的特点和规律：①日变化明显，多形成于秋冬季的下半夜到清晨。日出前后最浓，以后随气温升高而消散。辐射雾常预示着天气晴好，故有“十雾九晴”的说法；②受地形影响很大，地方性特点显著。潮湿的洼地、盆地和山谷，除地面辐射冷却外，四周的冷空气也容易汇集其中，特别容易生成雾；③厚度较薄。一般厚度为十米至几百米。在辐射雾上面飞行，有时可以看到高耸的地面目标，通过机场上空时甚至可以看到跑道。

暖湿空气流到冷的下垫面（地面或海面）上，使底层空气逐渐冷而形成的雾称为平流雾。

形成平流雾的天气条件是：下垫面与暖湿空气温差较大和具有适宜的风向、风速（2～7米/秒）。当暖湿空气平流到冷的下垫面时，低层空气会迅速冷却从而形成平流逆温，平流逆温起到了限制空气的垂直混合发展和聚集水汽的作用，从而在整个逆温层中形成雾。随着逆温层的发展，雾层逐渐向上扩展，直到接近逆温层顶。适宜的风向和风速不但源源不断地输送暖湿空气，而且产生适度的垂直混合，使雾达到一定的厚度。

平流雾的特点和规律：①没有明显的日变化。只要具备形成条件，什么时间都可以出现，只要这些条件继续存在，雾就维持不散；②来去突然。只要有适宜的风向和风速，可在几分钟之内掩盖机场。一旦风向转变，雾也随之消散；③范围广，厚度大。平流雾可绵延数百余千米，甚至可达千余千米；厚度一般为几百米，有时达2千米左右。我国沿海地区是多平流雾的地方，平流雾最多的月份是：广东为1～4月，福建为2～5月，浙江、江苏为3～6月，山东为5～8月，辽东半岛为6～9月，在多平流雾的季节飞行时，应特别注意风向变化，当风向来自海面且风速适宜时，最有利于平流雾的形成。

雾对飞行的影响很大，特别是威胁飞机着陆的安全。国内外的飞行实践表明，即使有先进的仪表着陆设备，飞机在接地前，如果没有一定的目视距离，也难保证安全。所以在有雾的情况下，飞行员不要存在侥幸的心理，冒险着陆。在飞行过程中，尤其是夜航，要注意观察和判断雾的生成和移动。如果飞机尚未落地雾已覆盖机场，这时应判明雾的性质、厚度和浓度。若是厚度较薄的辐射雾，不久又将消散，飞机有足够的油量，可在飞行指挥员的指挥下，在空中盘旋等待。否则，应去天气较好的备降场着陆。由于平流雾的范围广，厚度大，在多平流雾的季节飞行，飞行前必须选择好备降场，飞行过程中，一旦遇到平流雾覆盖机场，应果断到备降机场着陆，绝不能冒险在本场着陆。

近地面气层中聚集大量烟粒，致使能见度小于10千米的现象，称为烟幕。它呈灰色或黑色，透过烟幕看太阳，太阳呈红色或淡红色。

形成烟幕一般要有三个条件：一是有大量的烟粒来源。工业区，城镇居民区是烟粒的主要来源地；二是低层有逆温层存在。这样可以使大量烟粒聚集在近地面层而不向高空扩散；逆温层的高低与烟幕的厚度、浓度有直接关系。逆温层高度低，烟幕厚度薄、浓度强，如图7-9（a）所示；逆温层高度高，烟幕厚度厚、浓度弱，如图7-9（b）所示；三是有利的风向速度，有利的风向会把烟粒从烟源源源不断吹向机场，一般1～3米/秒为适应的风速，最为有利。

烟幕在冬季出现最多，夏季最少。一天中，以早晨出现最多，午后最少，这与地面逆温的日变化是一致的。

靠近烟源的机场，风向突然变化常造成能见度突然转坏，影响飞机的起飞和着陆，甚至危及飞行安全。所以，注意风向的变化，是判断机场是否受烟幕影响的关键。

霾是大量的尘埃、烟粒、盐粒等杂质浮游在空中，而使能见度小于10千米的现象。霾可由别处随风飘移而来，也可由本地的杂质聚集而成，一般都出现在逆温层下面。有时出现在低层，有时出现在空中某一层上，影响该高度的能见度。在逆温层下，它的浓度通常随高度升高而增大，因此，有时地面能见度虽较好，但空中能见度却较差。

在霾中飞行时，由于气层普遍浑浊，同时霾粒反射蓝色光的能力较强，远处灰暗物体看起来像是蒙上了一层淡蓝色的纱幕，因而四周常是朦胧一片，难以判断地标。在霾层之上飞行，气流一般比较平稳，水平能见度好，但看不清地面。此外，在飞行中还容易将远处的霾层顶与天空的交界线误认为天地线，这是必须注意的。

风沙是大风将地面的沙尘卷到空中，而使能见度小于10千米的现象。能见度等于1千米或大于1千米而小于10千米的叫扬沙，小于1千米的叫沙暴。浮尘是风沙的伴生现象，大风过后，一些较大的沙粒纷纷降落在地面上，而细小的尘粒仍然浮在空中，便形成浮尘。浮尘可以随风飘移，当空中风速较大时，常可飘移到地面没有大风的地区。

春季，我国北方地区，土地解冻，草木不盛，降水很少，遇有强风，沙尘就会随风飞扬，形成风沙和浮尘天气。

在风沙和浮尘中飞行，不但能见度恶劣，在空中看不清地标，造成迷航或着陆困难，而且还由于漫天飞舞的沙粒对电磁波的严重衰减和与机体摩擦而产生的静电效应，使无线电通讯和无线电罗盘受到严重干扰。此外，大量的沙土进入发动机和机体内部，会造成机体、磨损，油路堵塞和电接触不良等一系列机械或电气故障，甚至会打坏涡轮叶片。

降水是指空中的水滴或冰晶降落到地面的现象，如雨、雪、冰雹等。降水主要来自云中，但有云并不一定有降水，只有当云中的水滴（或冰晶）增大到能克服空气阻力和上升气流的抬升，并且在下降过程中不被蒸发掉，才能以雨、雪等形式降落至地面。

降水对能见度的影响与降水的变化和降水的种类有关。降水越强，能见度越坏；下雪比下雨能见度坏，这是因为冰晶、雪花对光线的反射作用强，能使光线很快削弱；下毛毛雨比下大雨时的能见度还要坏，因为毛毛雨滴小而浓密，飘浮在空中下降很慢，使大气透明度变得很坏。各种降水时的能见度数值见表7-4。

在降水区中飞行，不但由于大气透明度不好使能见度变坏，而且由于座舱玻璃上出现水流或沾附着雪花，会严重影响飞行员观察目标。这时从座舱两侧向外看会好一些。在夜间着陆时，如雨滴密而大，着陆灯前面会出现光屏，也会看不清目标。另外，跑道被雪覆盖，在空中难以识别；跑道被雨淋湿后颜色会变暗，着陆时目测容易偏高。

地面上大量积雪被风卷起在空中飞扬，使能见度小于10千米的现象，叫吹雪。所及高度低于2米的叫低吹雪；所及高度在2米以上的叫高吹雪。雪花漫天飞舞，随风运行做旋转运动，这种现象叫雪暴。雪暴在北方隆冬时节可以见到，它会使能见度变得十分恶劣。

形成吹雪，除有大风外，地表的积雪必须是干松的。如果积雪表面结了冰，或所积的是湿雪，就不能形成吹雪。

吹雪所及高度较低，一般只影响飞机的起飞和着陆。雪暴若与云层相接，对飞行的影响要比吹雪大得多。吹雪在我国东北的北部地区时有出现。

当飞机准备降落而能见度急剧转坏时，飞行员要沉着冷静，严格保持各种仪表规定的数据，特别应注意安全高度，柔和地操纵飞机，并根据飞行指挥员的指挥，在本场降落或到附近能见度较好的备降机场降落。

本章列出了天气气象的主要代表符号，如下表7-5所示。

6．根据已学知识，试分析航空运输为什么多在对流层中飞行，而不在天气良好的平流层中飞行。