中国民用航空华东地区空中交通管理局山东分局气象台 山东济南 250107
摘要：本文利用常规气象观测资料、自动站观测资料等，着重从环流形势、中尺度分析、物理量诊断等角度针对2015年8月3—5日发生在山东省济南市的一次强雷雨天气过程进行分析与总结，分析了雷雨天气对航空飞行的影响，并在此基础上提出雷雨天气飞机安全飞行措施。结果表明：此次强雷雨天气是一次较为典型的低槽冷锋天气过程，低层径向切变线、低空急流与高空辐散的环流形势为强雷雨天气创造了有利的背景条件；西南低空急流确保了该地区雷雨天气过程具备充足的水汽输送；雷雨天气发生时济南上空位于正涡度区域内，再加上高层辐散低层辐合的环流形势为强雷雨天气的发生创造了有利的动力条件；强雷雨天气发生时往往伴随有大雨、大风、雷击、冰雹等现象，对航空飞行产生严重影响，另外强雷雨天气条件下的低能见度、强下沉气流及雷电都会影响到飞机的正常起降。因此，必须采取切实有效的措施确保飞机飞行安全，以推动航空事业的快速健康发展。
关键词：济南市；强雷雨；环流形势；中尺度；物理量；航空飞行
1天气实况及影响
2015年8月3日济南市开始陆续出现强降雨天气过程，截止晚上9时左右，雨量达到165.9mm，达到大暴雨级别。其中商河县有4个监测站点的雨量在200mm以上，达到特大暴雨级别。此次降雨天气过程中，济南市平均降雨量为65.7mm，其中龙桑寺镇的降雨量最大为279.6mm，达到大暴雨级别。另外，此次天气过程发生时大部分地区强雷电活动频繁，同时还伴随有7到8级的大风天气。截止到8月4日15时，受到强雷雨天气过程的影响，导致济南市81150人受灾，其中商河县有73247人受灾，章丘市有4870人受灾。强雷雨天气导致10531公顷的农作物不同程度受灾，其中农作物绝收面积为349公顷，农作物成灾面积为392公顷。另外还对房屋造成了不同程度的损坏，其中138间房屋遭受一般损坏，4间房屋被严重损坏，另有11间房屋倒塌。此次强雷雨天气造成的直接经济损失达到220万元，其中基础设施损失为50万元，农业损失为50万元。
2环流形势分析
本次强雷雨天气过程是一次较为典型的低槽冷锋过程。8月3日08时200hpa高空位置处高空急流从巴湖逐渐向东经过新疆、内蒙古等地区并最终到达黑龙江的东部地区。此时，在北纬33°附近位置处出现南亚高压脊线，暴雨发生区域正好位于南亚高压脊线的北侧及高空急流轴的南侧，并且表现出较为明显的分流形势，对于产生天气尺度的辐合上升运动非常有利。在500hpa高空位置处维持有北涡南槽形势，中支槽出现在河套地区，此时副热带高压比较强大，并呈现出块状分布，脊线出现在北纬30°左右。8月3日08时至20时副热带高压逐渐向东移动并退出，与此同时，中支槽逐渐向东移动到河北中部地区。8月2日08时西南急流建立并逐渐增强，到8月3日08时在河套地区形成径向切变线，并呈现出东北—西南走向，到20时逐渐向东移动到山东的中西部地区。
由地面图（图1）能够看出，来自河套地区的冷锋持续延伸并逐渐东移至河北东部地区，14时冷锋出现在山东与河北的交界位置处，到20时济南市正好位于冷锋过境阶段，且在冷锋前有地面辐合线存在，此时极易出现强对流天气过程。
3物理量诊断分析
3.1水汽条件
雷雨天气过程的发生、持续与发展都必须确保充足的水汽供应。8月2日08时到3日08时西南低空急流为山东中西部地区创造了源源不断的水汽条件，确保了该地区雷雨天气过程具备充足的水汽输送。8月3日08时山东中西部大气中的可降水量为60~70mm，其可降水量比较大。同日08时与20时济南市925hpa与850hpa的比湿都大于17g·kg-1，低层比湿较大时对于强降雨天气的发生非常有利。
图1 2015年8月3日14时地面冷锋、地面辐合线、露点温度大值区
8月3日14时，地面露点温度的大值区域出现在河南北部至山东西部等地区（图1），此时地面辐合线与大值区域配合较好，有利于触发暖区对流。在低层湿舌南边缘能够触发生成暖区对流。
3日08时济南市700hpa~925hpa位置处的相对湿度在80%以上，暖云层的厚度为4148m，0℃层的高度为5044m，抬升凝结高度为896m。中低层区域位置处的暖云层与湿层使降水粒子在下降时的蒸发速度有所减慢，进而在一定程度上提高了降水效率。3.2动力条件分析
8月3日08时济南700hpa位置之下表现为负涡度，500hpa位置之上表现为正涡度。到20时正涡度逐渐向低层扩散，同时还有一定的加强趋势。雷雨天气发生时济南上空位于正涡度区域内，对于上升运动的维持与发展比较有利，同时也为强雷雨天气的发生创造了有利的动力条件。之后随着涡度值的逐渐减小，降水过程逐渐趋于结束。
在雷雨天气过程发生时，济南200hpa至500hpa高度处属于辐散区，850hpa至1000hpa位置区域处于辐合区域内，低层辐合要明显小于高层辐散。受到高层抽吸作用的影响，导致低层辐合有所加强，有利于加强与维持垂直上升运动，同时释放不稳定能量，进而引发强雷雨天气。
4预报服务总结
本次强雷雨天气过程中地面冷锋、高空槽的时效性与准确性都比较高，但是对于济南市而言，降水的强度、对流的强度及雷雨持续时间仍然需要相关预报工作人员以形势预报为依据进行准确判断。强雷雨过程中及时准确的发布了机场警报和预警信息，为航空公司、机场及管制等提供了较好的服务，为确保飞机安全飞行提供了一定的保障。
5强雷雨天气对航空飞行的影响
5.1强降水对航空飞行的影响
雷雨天气发生时往往会对航空飞行产生比较大的负面影响，当积雨云下层的气流到达地面之后往往会形成强风，并在较短时间内对冷暖空气的风力和风向进行改变，对飞机着陆安全性产生一定程度的影响。雷雨天气过程发生时，使飞机起飞与降落出现事故的概率大大增加。大风会改变发动机的速度，一旦进入到发动机中的水分较多将会出现发动机运动较快而无法及时点火的情况，进而导致发动机熄火。
5.2雷击对航空飞行的影响
在航空飞行过程中最怕遭遇雷雨天气过程的袭击，其中雷击最为危险。飞机一旦遭到雷击将会导致机体受到不同程度的损坏，而且还极易出现飞机通讯系统受阻、飞机油箱着火等各种危险，以上危害对于航空飞行而言都是致命的。因此，在雷雨天气过程发生时航班尽可能不要起降而选择返航或备降等安全措施。
5.3气流对航空飞行的影响
雷雨天气与积雨云之间存在着密切关系。就积雨云运动而言，其内部存在有垂直气流，对航空飞行安全产生直接影响。各个阶段气流的运动方式存在着一定的差异性，而且各个时期对飞机的影响也存在着差异。例如，在发展时期气流存在着较为明显的上升趋势，在成熟时期气流的下降与上升趋势共同存在，在减弱时期气流存在着较为明显的下降趋势。气流的持续变换对于飞机飞行的平衡力是一个极大的考验，极易导致飞机出现中度以上的颠簸，进而引发飞机安全事故。
5.4冰雹对航空飞行的影响
当雷雨天气过程发生时云中极易夹杂着冰雹或冰粒，气流的不断变化再加上冰雹或冰粒的袭击，对航班飞行造成极大的安全隐患。
5.5视觉能见度对航空飞行的影响
雷雨天气过程发生时往往伴随有强降雨现象，对飞机飞行过程中的能见度产生严重影响，而且飞机跑道湿滑也不利于飞机的正常起降。低能见度会影响驾驶员对地面状况的判断能力，仅仅只能依靠经验进行驾驶，往往会对航空器产生比较大的损害，严重时还会威胁飞机的安全起降。
6雷雨天气飞机安全飞行措施
6.1加强雷雨天气的信息收集力度
首先要针对雷雨天气加强监管，并提前开展相关的预警工作，尽可能及时为管制、机场、航空公司签派等用户及飞行工作人员提供准确的气象预报信息。相关气象工作人员应当采用科学的方法准确预测未来的天气状况，以确保提前做好雷雨天气条件下的预警工作，并对雷雨的动态进行时刻关注，为民众的日常出行提供一定的指引。
相关气象部门准确预测天气状况，能够为空管部门提供科学合理的数据。空管部门在接收到气象信息之后应当及时对航班飞行进行调整，并密切关注风力及风向的变化状况，同时还要及时将危险信息通报给经过危险区域的飞机。尤其是直升机的信息通报，由于直升机自身重量相对较轻，而受到气流的影响比较大，对于危险状况具有较弱的应变能力，因此必须加强与地面的沟通与联系，对雷雨发展动向进行时刻关注，以确保接收到通报之后能够及时针对问题作出准确判断并处理。
6.2做好各个阶段对恶劣天气的应对措施
在航班飞行过程中，航空公司签派人员也应当对天气变化状况进行密切关注，一旦天气状况发生改变要及时通报给飞行员。尤其是雷雨天气发生时，雷雨移动的速度与方向、发展趋势等都必须具备科学合理的数据分析，并以雷雨天气特点及趋势为依据及时制定出切实可行的应对方案。
7结语
通过上述分析得出以下几点结论：
（1）2015年8月3—5日济南市出现强雷雨天气过程，这是一次较为典型的低槽冷锋天气过程，具备较为明显的中尺度特征，低层径向切变线、低空急流与高空辐散的环流形势为强雷雨天气过程的发生、持续创造了极为有利的背景条件。
（2）西南低空急流为山东中西部地区创造了源源不断的水汽条件，确保了该地区雷雨天气过程具备充足的水汽输送。低层比湿较大时对于强降雨天气的发生相对有利。另外，中低层较为深厚的暖云层与湿层使降水效率明显提高。
（3）雷雨天气发生时济南上空位于正涡度区域内，为强雷雨天气的发生创造了有利的动力条件。另外，高层辐散低层辐合的环流形势有利于加强与维持垂直上升运动，同时释放不稳定能量，进而加强了雷雨天气。
（4）强雷雨天气发生时往往伴随有大风、大雨、雷击、冰雹等现象，对航空飞行产生严重影响，另外强雷雨天气条件下的低能见度与强下沉气流都会影响到飞机的正常起降。因此，必须采取切实有效的措施确保飞机飞行安全，以推动航空事业的快速健康发展。
参考文献：
[1]高帆，张永婧，李瑞等.2015年8月3日山东西北部暴雨过程的中尺度特征分析[J].海洋气象学报，2017,37（2）：96-101.
[2]陈军.沈阳桃仙机场雷雨天气过程分析——以2015年8月2日为例[J].农业与技术，2017,37（20）：235-236.
作者简介：赵广来（1964-），男，汉族，山东省龙口市人，本科学历，工程师，从事航空气象预报工作。
论文作者:赵广来
论文发表刊物:《科技研究》2018年9期
论文发表时间:2018/11/19
标签：雷雨论文; 天气论文; 过程论文; 辐合论文; 济南市论文; 发生论文; 飞机论文; 《科技研究》2018年9期论文;