雷暴雪：冬季安全飛行的殺手

這是美國北卡羅來納州西部山區(qū)4月份一個(gè)寒冷的早晨。天空下著小雨，氣溫在4℃度以上。隨著雨越下越大，氣溫在短時(shí)間內(nèi)疾速下降至0℃，降雨轉(zhuǎn)變?yōu)榻笛?。突然，一道亮光劃破天空——閃電！這是一場雷暴雪。

大雪使天空變得模糊，阿什維爾機(jī)場的能見度降低至400米。伴隨著無數(shù)閃電，大雪下了1個(gè)小時(shí)。即使地面溫度比較高，雪還是迅速覆蓋了一切。暴風(fēng)雪很快就停止了，正如它不期而至一樣，溫度很快回升至結(jié)冰點(diǎn)以上，大雪的融化速度幾乎和下雪一樣快。

雷暴雪難于預(yù)測并很少見，但是對于低空飛行或者著陸的飛機(jī)來說卻是一個(gè)實(shí)實(shí)在在的威脅。它被定義為伴隨著雷電的暴風(fēng)雪，一種低于結(jié)冰溫度的對流性降水。大家通常認(rèn)為對流性降水和雷暴發(fā)生在比較炎熱的月份，但對流和高溫并沒有直接聯(lián)系，它主要受控于不同高度的溫度變化——垂直氣溫梯度。

垂直氣溫梯度決定了不同高度的環(huán)境溫度。急劇變化的垂直氣溫梯度隨著高度上升氣溫迅速降低，大約每1000英尺降低2℃，如果環(huán)境溫度變化率比這個(gè)更大，對流就產(chǎn)生了。急劇變化的垂直氣溫梯度通常更多的發(fā)生在比較熱的月份，當(dāng)強(qiáng)烈的太陽輻射照射在地表的時(shí)候，使得地表上的氣溫也升高。當(dāng)然，它也可能發(fā)生在任何時(shí)間，即使是溫度低于結(jié)冰溫度的時(shí)候。

形成與識別

雷暴雪可以在很多種天氣條件下形成。寒冷的空氣飄過較暖的水面會形成很大的氣溫垂直梯度從而導(dǎo)致對流，而下部潮濕的空氣又能帶來更多的降水。這種情況經(jīng)常發(fā)生在美國和加拿大的大湖泊周圍。眾所周知的“湖泊效應(yīng)”雪通常具有對流特性，尤其是冬季初期寒冷的極地或北極圈氣團(tuán)從西北面吹來，而湖水溫度又是最高的時(shí)候。這種情況通常發(fā)生在冷氣團(tuán)通過低壓地區(qū)后和冷鋒過后。在東北部的低壓區(qū)域，氣旋產(chǎn)生西風(fēng)吹過湖面。當(dāng)寒冷的氣團(tuán)吹過溫暖的湖面時(shí)，靠近湖面的空氣變得溫暖和潮濕。

對流雪通常發(fā)生在湖的下風(fēng)面，經(jīng)常會有暴雪和難以置信的雪量。幸運(yùn)的是，更極端的情況往往僅限于湖泊的背風(fēng)面附近。例如，2006年10月13日，紐約布法羅，當(dāng)?shù)貢r(shí)間01：53，機(jī)場報(bào)告能見度400米，雷暴和大雪，云底高60米，短時(shí)有閃電。之前6個(gè)小時(shí)下了30厘米的雪，其中僅前一小時(shí)的雪量就達(dá)10厘米。

擁有暖濕氣流的海洋和鄰近的沿海地區(qū)在冬天也會遇到類似的天氣。極其寒冷的北極氣團(tuán)能從內(nèi)陸移動到開闊的水面上。下層空氣的溫度會迅速升高而上層空氣的溫度還是保持很冷，于是就形成了巨大的垂直氣溫梯度，并有可能形成對流天氣。從阿拉斯加向南至華盛頓的北美洲西北海岸、不列顛群島和歐洲西北部還有日本都發(fā)生過雷暴雪，所有這些地區(qū)的特點(diǎn)都是溫暖的海洋氣流和相對溫暖的水面。

還有另一個(gè)可以形成對流雪的地方是強(qiáng)烈冬季雷暴的中心。南方溫暖不穩(wěn)定的空氣可能被卷入氣旋性環(huán)流，當(dāng)這股空氣被抬升時(shí)不斷冷卻，當(dāng)被抬至足夠高時(shí)該層空氣會降至結(jié)冰點(diǎn)以下并仍然擁有不穩(wěn)定的垂直氣溫梯度。到此時(shí)，不穩(wěn)定的空氣層通常已經(jīng)被旋轉(zhuǎn)到低壓中心的西北面。被對流加強(qiáng)的雪帶可能會融入到雷暴的層狀云帆中使其變得更大。發(fā)生在2010年2月6日影響了美國東海岸地區(qū)的那場嚴(yán)重的雷暴雪，其特征就是有對流性雪帶。

有時(shí)候強(qiáng)烈的高空槽會產(chǎn)生雪，繼而導(dǎo)致雷暴。這些槽聚集了大量的高空冷空氣從而在東側(cè)產(chǎn)生抬升氣流。對流通常就這樣產(chǎn)生了，再加上地面低溫，就會產(chǎn)生雪。文章開頭所描述的情景就是這種動態(tài)實(shí)例。在這種情況下，一個(gè)高空低壓環(huán)正好在美國東部南阿巴拉契亞山脈南部的中心。一個(gè)環(huán)繞著低壓的槽又加劇了雷暴雪。

雷暴雪更多出現(xiàn)在山脈地區(qū)。高海拔導(dǎo)致更低的溫度，同時(shí)山行抬升氣流（風(fēng)被上升的地形所抬升）也促進(jìn)了雷暴雪的形成。

對飛行安全的影響

對航空業(yè)來說，對流產(chǎn)生的雪或者雷暴雪即使不會產(chǎn)生直接的危害也會帶來很多問題。能見度的降低就是一個(gè)明顯需要擔(dān)心的問題。有時(shí)候，在白化天氣下，能見度會在短時(shí)間內(nèi)降到零。雖然這些雷暴雪本身沒有雷暴那么強(qiáng)，但還是會有亂流。冰雹有時(shí)也會伴隨著這些雷暴雪出現(xiàn)，但通常都是比較小比較軟的冰雹Ⅰ類型。有時(shí)候也會伴隨著大風(fēng)，但不是那種強(qiáng)烈雷暴產(chǎn)生的下?lián)舯┝鳎窃诶妆┫聯(lián)暨^程中從空中直線到地面的風(fēng)。它會產(chǎn)生強(qiáng)烈的陣風(fēng)，并疊加到現(xiàn)有的大風(fēng)中。如果有閃電的話，這又是另一個(gè)威脅。有無數(shù)的報(bào)告稱飛機(jī)曾在雷暴雪天氣飛行遭遇雷擊。

跑道道面狀況也會迅速惡化。降雪量通常會很大。每小時(shí)10厘米都是正常的，有記錄顯示雪量曾達(dá)到每小時(shí)15～23厘米。如此大的降雪量使跑道在數(shù)分鐘內(nèi)就被大雪所覆蓋，除雪的速度也跟不上大雪積聚的速度。即使地面溫度高于結(jié)冰溫度，雪也會積聚起來，因?yàn)檠┑姆e聚速度超過了融化速度。同樣的情況還發(fā)生在停在地面的飛機(jī)表面上。如果當(dāng)時(shí)的條件有利于對流，雪會持續(xù)好幾個(gè)小時(shí)，總雪量會非常大，有時(shí)候一天會積聚好幾英尺雪，如此大量的雪使得清除變得很困難甚至是不可能。

對于飛行中的飛機(jī)來說，這些雷暴雪看上去并無大礙，飛行員可能不會繞開這些天氣，但是需要重點(diǎn)關(guān)注的是在這樣的天氣下嘗試進(jìn)近和著陸的飛機(jī)，或者是飛機(jī)在進(jìn)近的過程中開始形成的類暴雪。這些天氣會產(chǎn)生亂流，但是不會像夏季雷暴中的那么強(qiáng)。

對流性抬升氣流通常很強(qiáng)烈。所以降水量會很大，在空氣抬升導(dǎo)致的絕熱冷卻和降水導(dǎo)致的蒸發(fā)冷卻的綜合作用下空氣溫度會下降。在有些情況下，上述原因?qū)е碌臍鉁叵陆禃_(dá)到結(jié)冰點(diǎn)之下。雨水轉(zhuǎn)變成雪，一個(gè)正常的降水過程也可能會轉(zhuǎn)變成一個(gè)嚴(yán)重的雪情。

實(shí)際的地表溫度并無法說明將來會發(fā)生什么。雪花是在距離地表幾千英尺高的云中形成的。如果靠近地表的空氣層溫度高于結(jié)冰點(diǎn)并且足夠厚，那么雪會融化以雨水的形式落到地面上。如果靠近地表的空氣層比較薄，那么即使地表溫度高于0℃雪還是會下到地面上。曾經(jīng)有地表溫度超過5℃，甚至超過10℃時(shí)下雪的報(bào)道。不過開始下雪后，溫度會迅速降低。對于航空業(yè)來說這個(gè)問題的癥結(jié)我們將它稱為雪對雨的“放大效應(yīng)”。例如，假設(shè)每小時(shí)1厘米的降水量。如果是以雨水的形式，那么就是每小時(shí)1厘米的降雨。如果相同的降水量以雪的形式降下來，那就是每小時(shí)10厘米的大雪。能見度會以差不多相同的比例降低，因?yàn)檠┗ǖ拿娣e要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于雨滴的面積。同樣的降水量，在下雨時(shí)能見度為6000米，但下大雪時(shí)能見度就只有400米。

短期內(nèi)難以預(yù)測

正因?yàn)楹苌僖?，雷暴雪或?qū)α餮┩ǔ：茈y預(yù)測。氣象學(xué)家可以通過上述現(xiàn)象的出現(xiàn)來預(yù)測雷暴雪有可能會發(fā)生，但是具體的預(yù)測，比如時(shí)間和雪量卻是不可能的。如大多數(shù)對流情況一樣，對當(dāng)?shù)氐拇髿馓綔y情況進(jìn)行研究可以為我們提供可能出現(xiàn)雷暴雪的最好線索。但是這些并不是強(qiáng)烈的雷暴，它們只是在不穩(wěn)定邊緣環(huán)境下形成的頂部較低的雷暴。

在這些案例中標(biāo)準(zhǔn)的穩(wěn)定性參數(shù)有時(shí)預(yù)示出不穩(wěn)定性。這種情況更可能發(fā)生在“溫水”案例中。例如，2008年1月27日在美國太平洋西北部的對流雪。所有的參數(shù)都表明至少有某些對流活動存在。在這種情況下，不穩(wěn)定空氣層從地面一直延伸到5500米的高空。

然而，像美國東海岸發(fā)生的這種氣旋性的雷暴，不穩(wěn)定空氣層不在地面也不接近地面，典型的穩(wěn)定性參數(shù)對于預(yù)測通常是沒有價(jià)值的。在喬治敦發(fā)生的雷暴雪事件中，所有參數(shù)都預(yù)示大氣將非常穩(wěn)定，根本不可能發(fā)生對流。不穩(wěn)定的空氣層，也就是對流產(chǎn)生的地方，在遠(yuǎn)離地面的高空。在這些案例中，需要對探測數(shù)據(jù)進(jìn)行仔細(xì)的研究來識別大氣中不穩(wěn)定的區(qū)域，即使這樣，比較準(zhǔn)確預(yù)測對流雪或雷暴雪的發(fā)生還是比較困難的。