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你了解雷暴灾害吗

2020-06-06

生命与灾害 2020年4期
关键词:积雨云云中雷暴

木 易

雷暴是伴有雷击和闪电的局地对流性天气。它必定产生在强烈的积雨云中,因此常伴有强烈的阵雨或暴雨,有时伴有冰雹和龙卷风,属强对流天气系统。雷电给人以神秘感,又具有很大的破坏力,会袭击人畜,毁坏房屋,引起森林大火。在人类对自然还缺乏认识的时代,雷电往往使人感到恐惧。然而,随着气象学,特别是大气电学的发展,今天人们对雷电的认识深刻了许多。

雷暴的生命期

雷暴经常出现在大气层不稳定的天气条件下。暖湿的空气被热的下垫面或锋面抬升,就会变得不稳定,当被抬升的空气冷却到它的露点温度时,就形成积雨云。我们将产生雷电现象的积雨云称为雷暴。

一次雷暴天气过程分为三个阶段。“积云阶段”是雷暴发展三个阶段的第一阶段,它的特点是气团持续上升产生云。当云中的雨滴和冰粒逐渐变大且重量超过抬升力时,雨滴就从云中掉下,使云下的温度低于四周的温度,并使这里密度增大。这个过程导致云内形成下沉气流。当下沉气流变得足够强,并使降水第一次到达地面时,就进入了雷暴的成熟阶段。最后,下沉气流截断上升气流并使之失去抬升的暖空气,雷暴完全被下沉气流主导,就进入雷暴的消散阶段。

普通雷暴和强烈雷暴

普通雷暴单体的水平尺度为5~l0公里,高度可达12公里,生命期大约1小时。在云内和云外的垂直运动将产生很强的向前的下降气流。这种强烈的下降气流的作用可以在积雨云的底部形成阵风锋,这个阵风锋反过来激发出一个新的雷暴,整个循环又重新开始。一个普通雷暴云有时只有一个雷暴单体,有时则有几个雷暴单体簇集而成,各个雷暴单体往往处在不同发展阶段。它们聚集在一起,不断地形成和消散,从环境中吸取空气。

因此,尽管每个单体的生命时间有限,但一个多单体雷暴云作为一个整体来看,却可以存在好几个小时直到最后一个单体消失,不再产生单体时,雷暴过程才算结束。强烈雷暴云的结构表现为云体内有稳定、强大的升降气流,强大的上升气流来自近地面层软湿气流,通常从云体右前侧流入,进入云体后倾斜上升,在云体中部上升速度最大,可达20~30米/秒。

雷暴天气中的云闪、地闪和“天闪”

我们通常将闪电分为地闪和云闪两类:地闪指打到地上的闪电;云闪指发生在云内或云间的闪电,也就是没有打到地上的闪电。平均而言,地闪只占全部闪电的1/3以下,而云闪占2/3以上。闪电的发生与强对流云的发展密切联系,云内的第一个闪电几乎总是云闪,有些雷暴云中的闪电可能全部为云闪,所以云闪的研究和探测很重要,而且云闪信息也更具有强对流发展的预警指示意义。

此外,有一种放电是由云向天上闪,而不是向地下。发生在雷暴云和电离层之间的放电,叫作中高层大气瞬态发光事件,这里也可以比较形象地简称其为“天闪”,代表性的叫“红色精灵”(Red sprite)。其观测难度很大:一是因为发生时间短、位置又不能预测,很难捕捉到。二是发生高度高,必须在几十公里以外才能观测到,所以仪器灵敏度要求高。因为是光学观测,观测场地附近和光学观测路径上视野要好,不能有强光污染,有雾、霾或强降水都不行。

雷暴对飞行的影响

据统计,因雷暴或与雷暴有关的天气造成的飞行事故,已占到了气象原因造成飞行事故的一半以上。尽管绝大多数雷暴是在不稳定天气条件下形成的,但有时也会在层状云中形成,这种雷暴称为“隐藏雷暴”。因为这种雷暴隐藏在其他云层中,飞机在云中飞行时,飞行员不能发现它,因此,它们会对飞行造成很大的危害。

在国际民航1978-1990年160起因气象原因发生的飞行事故中,由雷暴直接引起的事故有14起,与雷暴有关的雪或暴雨引起的有41起,恶劣天气引起的34起,颠簸及乱流引起的12起,结冰引起的10起,低空风切变引起的7起,几项加起来共计118起。

在国内民航1951-1991年48起因气象原因发生的飞行事故中,由雷暴直接引起的事故有4起,与雷暴有关的复杂气象引起的14起,积冰引起的5起,风切变引起的2起,共计25起。可见,雷暴危害巨大。作为航空人员来说,很有必要认识雷暴产生的威胁飞行安全的主要天气现象。

湍流

雷暴云中的强烈湍流会引起飞机颠簸,是危及飞行安全的一种主要危险天气。雷暴云中的升降气流带有很强的阵性,分布也不均匀,有很强的风切变。在雷暴云中飞行都会遇到很强的颠簸,轻者造成操纵困难,仪表失真,飞行员难以看清仪表指针,在几秒钟内飞行高度可变化几十米或几百米;严重者造成飞机解体。

暴雨

在特大暴雨中飞行,如点火不及时,有可能会造成发动机熄火,特别是飞机处于着陆的低速阶段。例如,1980年6月12日美国威斯康星航空公司的一架斯维林根SA-226密特洛飞机,在内布拉斯加州瓦利着陆时遇雷雨,两台发动机因吸入大量雨水而熄火,造成飞机坠毁。

雷击(闪电击)

飞机在雷暴云中、云下和云附近飞行时,都有可能被闪电击中(又称雷击),尤其是在0℃附近飞机被雷击的次数最高。飞机遭雷击的高度大都在6千米以下,个别发生在11~12千米,90%的雷击发生在4千米以下。

下击暴流

下击暴流又称下冲气流,是雷暴强烈发展的产物。这股突发性的下冲气流存在于雷暴云区地面或近地面,风速达到18米/秒以上,具有极强的垂直风切变和水平风切变,其高度一般在300米以下。它对飞机的破坏性极强,如果飞机毫无反应地进入这个区域,那飞出来的概率几乎为零,我们应该不会忘记2000年武汉航空公司一架运七飞机在王家墩机场附近遭遇微下击暴流而失事的惨痛教训。此外,下击暴流还会刮坏停放在机场的飞机和其他机场设备。

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