閻良機(jī)場(chǎng)氣象探測(cè)試飛天氣條件研究

郭 彬，倪洪波，張 瑩，倪 萍，周宗滿

(1.商洛市氣象局，陜西商洛 726000；2.中航工業(yè)試飛中心氣象臺(tái)，西安 710089；3.安康市氣象局，陜西安康 725000)

郭彬，倪洪波，張瑩，等.閻良機(jī)場(chǎng)氣象探測(cè)試飛天氣條件研究[J].陜西氣象，2017(5)：30-33.

1006-4354(2017)05-0030-04

2017-04-01

郭彬(1971—)，男，陜西商州人，工程師，從事氣象業(yè)務(wù)管理。

閻良機(jī)場(chǎng)氣象探測(cè)試飛天氣條件研究

郭 彬1，倪洪波2，張 瑩2，倪 萍2，周宗滿3

(1.商洛市氣象局，陜西商洛 726000；2.中航工業(yè)試飛中心氣象臺(tái)，西安 710089；3.安康市氣象局，陜西安康 725000)

氣象探測(cè)試飛是以雷暴或強(qiáng)降水等為典型目標(biāo)開展機(jī)載氣象雷達(dá)探測(cè)性能鑒定的試飛。利用陜西省1991—2010年和閻良機(jī)場(chǎng)1996—2010年地面氣象觀測(cè)資料，統(tǒng)計(jì)分析了陜西中北部地區(qū)和閻良機(jī)場(chǎng)雷暴天氣特征。結(jié)果表明：陜西中北部及閻良機(jī)場(chǎng)雷暴集中在6—8月；閻良機(jī)場(chǎng)地處雷暴少發(fā)的關(guān)中地區(qū)，且超過95%的雷暴由周邊地區(qū)發(fā)展侵入。對(duì)照氣象探測(cè)試飛要求發(fā)現(xiàn)，陜西中北部有充裕的氣象探測(cè)試飛天氣條件；以閻良機(jī)場(chǎng)為試飛基地，在陜西中北部地區(qū)實(shí)施氣象探測(cè)試飛是適宜的。

氣象探測(cè)試飛；雷暴；陜西中北部；閻良

機(jī)載氣象雷達(dá)能夠探測(cè)飛機(jī)前方存在的降雨、雷暴和湍流等危及飛行安全的氣象狀況，是保障運(yùn)輸類飛機(jī)飛行安全的重要電子設(shè)備，是實(shí)現(xiàn)戰(zhàn)斗機(jī)全天候、遠(yuǎn)距離、多任務(wù)作戰(zhàn)能力的重要機(jī)載設(shè)備之一，也用于研究臺(tái)風(fēng)等災(zāi)害性天氣系統(tǒng)的精細(xì)動(dòng)力結(jié)構(gòu)和云、降水的動(dòng)力及微物理結(jié)構(gòu)[1-3]。近年來，我國(guó)不斷拓展機(jī)載/星載氣象雷達(dá)探測(cè)性能試飛(以下簡(jiǎn)稱氣象探測(cè)試飛)方法，以地面天氣雷達(dá)探測(cè)結(jié)果作為基準(zhǔn)數(shù)據(jù)，利用空中真實(shí)氣象目標(biāo)(雷暴或強(qiáng)降水)開展氣象探測(cè)試飛，積累并形成了科學(xué)適用的方法[4]。

閻良機(jī)場(chǎng)是我國(guó)唯一經(jīng)國(guó)家授權(quán)的軍民用飛機(jī)、航空發(fā)動(dòng)機(jī)、機(jī)載設(shè)備等航空產(chǎn)品國(guó)家級(jí)鑒定試飛基地和國(guó)家商檢局“飛行適航認(rèn)可實(shí)驗(yàn)室”。研究閻良機(jī)場(chǎng)及周邊試飛區(qū)域(陜西中北部)雷暴或強(qiáng)降水天氣的地理分布、季節(jié)變化、移動(dòng)路徑、演變規(guī)律等特征，對(duì)高效利用雷暴或強(qiáng)降水這類特殊、重要的試飛氣象條件，安全、高效實(shí)施氣象探測(cè)試飛具有重要意義。

1 試飛要求

氣象探測(cè)試飛是在復(fù)雜氣象條件下進(jìn)行的飛行試驗(yàn)。選薦和確定氣象探測(cè)試飛基地或場(chǎng)址，理想的氣象條件有4個(gè)方面。

a)載機(jī)起降機(jī)場(chǎng)的雷暴或強(qiáng)降水天氣過程要盡量少。即在雷暴或強(qiáng)降水天氣發(fā)生發(fā)展過程中，侵入距離載機(jī)起降機(jī)場(chǎng)半徑30 km范圍內(nèi)的概率越小越好；在試飛過程中，預(yù)計(jì)載機(jī)起降機(jī)場(chǎng)無雷暴或強(qiáng)降水天氣影響。

b)機(jī)場(chǎng)周邊試飛空域的雷暴或強(qiáng)降水天氣過程要盡量多。在距離載機(jī)起降機(jī)場(chǎng)半徑500 km試飛空域內(nèi)，要頻繁、集中地存在強(qiáng)度≥30 dBz的雷暴或強(qiáng)降水等典型氣象目標(biāo)。

c)若雷暴或強(qiáng)降水天氣發(fā)展封閉載機(jī)起降機(jī)場(chǎng)，或阻斷載機(jī)在有效續(xù)航時(shí)間內(nèi)安全返回起降機(jī)場(chǎng)的航路，或載機(jī)起降機(jī)場(chǎng)受到雷暴或強(qiáng)降水天氣影響，不滿足載機(jī)安全返場(chǎng)降落條件，必須保證有可靠的備降機(jī)場(chǎng)用于應(yīng)急備降。

d)所有載機(jī)可捕捉到的典型氣象目標(biāo)，均應(yīng)有臨近典型氣象目標(biāo)的地面天氣雷達(dá)予以監(jiān)(探)測(cè)，并獲得該氣象目標(biāo)完整的探測(cè)數(shù)據(jù)，以作為氣象探測(cè)試飛試驗(yàn)基準(zhǔn)。

在改變村民飲水觀念方面，既需要村民自身飲水安全意識(shí)的覺醒，也需要相關(guān)部門的引導(dǎo)與宣傳。政府要定時(shí)派遣工作人員去農(nóng)村進(jìn)行飲水安全工作的宣傳，采取農(nóng)村飲水安全試點(diǎn)的模式來吸引更多的村民對(duì)飲水安全加以重視，同時(shí)也可以對(duì)注重飲水安全的家庭進(jìn)行獎(jiǎng)勵(lì)，普及飲水凈水設(shè)施等措施來使更多村民關(guān)注飲水安全。其次村民自身也要改變觀念，牢記不良的飲水習(xí)慣所帶來的危害，在平時(shí)的生活中時(shí)刻注意飲用水安全程度。村民可以跟隨國(guó)家政策購(gòu)買相應(yīng)的飲水凈水設(shè)備，保證自己的飲水安全，也可以觀看一些科普性的電視節(jié)目，了解更多安全飲水的知識(shí)，普及給他人，使先進(jìn)安全的飲水知識(shí)在村民中廣泛傳播。

2 資料來源和方法

所用資料為陜西中北部36個(gè)氣象站(陜北、關(guān)中各18個(gè)測(cè)站)1991—2010年共計(jì)20 a和閻良機(jī)場(chǎng)1996—2010年共計(jì)15 a地面氣象觀測(cè)雷暴資料。以1 d出現(xiàn)1 次及以上雷暴計(jì)為1個(gè)雷暴日，以雷暴日統(tǒng)計(jì)分析雷暴的年、季變化特征，以雷暴頻次統(tǒng)計(jì)分析閻良機(jī)場(chǎng)雷暴出現(xiàn)路徑、雷暴持續(xù)時(shí)間。對(duì)春、夏、秋、冬進(jìn)行氣象學(xué)劃分，即3—5月為春季，6—8月為夏季，9—11月為秋季，12—次年2月為冬季[5]。

3 陜西中北部雷暴天氣特征

3.1 雷暴的空間分布

雷暴或強(qiáng)降水均可作為氣象探測(cè)試飛的典型氣象目標(biāo)。研究表明：陜西夏季降水日多的地方雷暴日相應(yīng)也多，一般情況下，強(qiáng)降水常伴隨雷暴，但有雷暴未必有降水[6]。選取陜北和關(guān)中36個(gè)氣象站1991—2010年共計(jì)20 a雷暴日資料，統(tǒng)計(jì)分析了陜西中北部雷暴天氣的空間分布(圖1)，為規(guī)劃、申報(bào)試飛航線提供基本決策依據(jù)，并指導(dǎo)試飛作業(yè)人員捕捉典型氣象目標(biāo)，最大限度規(guī)避試飛風(fēng)險(xiǎn)。從圖1可看出，陜西中北部年平均雷暴日在空間分布上很不均勻，呈現(xiàn)出陜北多、關(guān)中少的基本特征[7-8]。年平均雷暴日大值中心位于陜北北部的府谷，達(dá)43.5 d；最小值出現(xiàn)在關(guān)中地區(qū)的武功至周至一帶，只有14 d。陜北年平均雷暴日為關(guān)中的3倍多，最多與最少年相差29.5 d。這就表明，以地處關(guān)中的閻良機(jī)場(chǎng)為基地在陜西中北部實(shí)施氣象探測(cè)試飛是適宜的。

圖1 1991—2010年陜西中北部年平均雷暴日空間分布(單位為d)

分析陜西中北部年平均雷暴日和雷暴期(初雷與終雷之間日數(shù)的多年平均值)，是確定氣象探測(cè)試飛周期的基本依據(jù)。表1為關(guān)中和陜北年平均雷暴日、年平均最多(少)雷暴日和年平均雷暴期?？梢钥闯觯宏P(guān)中和陜北地區(qū)年平均雷暴日分別為23.0 d和32.1 d，年平均最多雷暴日分別為36.6 d和47.7 d。關(guān)中和陜北地區(qū)年平均雷暴期分別長(zhǎng)達(dá)149.5 d和162.5 d。由此可看出，陜西中北部開展氣象探測(cè)試飛的天氣條件充裕。

表1 1991—2010年陜西中北部年平均雷暴日和雷暴期

3.2 雷暴的季節(jié)分布

研究陜西中北部雷暴天氣的季節(jié)分布特征，是篩選確定氣象探測(cè)試飛時(shí)段的基本依據(jù)。研究表明：陜西中北部夏季雷暴最多，冬季雷暴最少，春季和秋季雷暴介于夏季與冬季之間，且多出現(xiàn)在春夏和夏秋之交[9]。其中：關(guān)中地區(qū)夏季雷暴日占全年雷暴日的77.2%，春季和秋季相應(yīng)占比分別為15.7%和7.0%；陜北地區(qū)夏季雷暴日占全年雷暴日的76.3%，春季和秋季相應(yīng)占比分別為13.1%和10.5%。

陜西中北部月平均雷暴日(圖2)占全年雷暴日比率曲線均為單峰型，雷暴日從4月開始逐月增加，峰值均出現(xiàn)在7月，8月略有回落，9月急劇減少。11月至次年2月幾乎沒有雷暴出現(xiàn)，3月、10月雷暴日占全年雷暴日的比率均小于2%。從圖2可看出：關(guān)中地區(qū)7月平均雷暴日最多，為7.1 d，占全月總?cè)諗?shù)的近四分之一，8月和6月分別為6.0 d和4.7 d；陜北地區(qū)月平均雷暴日7月最多，達(dá)9.9 d，占全月總?cè)諗?shù)的近三分之一，8月和6月分別為8.1 d和6.6 d。

圖2 1991—2010年陜西中北部月平均雷暴日

4 閻良機(jī)場(chǎng)雷暴天氣特征

4.1 年際特征

研究氣象探測(cè)試飛基地閻良機(jī)場(chǎng)的雷暴天氣特征，對(duì)優(yōu)質(zhì)、高效保障試飛安全具有顯著的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、政治和社會(huì)價(jià)值[10]。閻良機(jī)場(chǎng)在1996—2010年的15 a中，共發(fā)生雷暴天氣過程205 d/211次(雷暴頻次大于雷暴日數(shù)是因?yàn)榇嬖谕蝗瞻l(fā)生多次雷暴天氣的情況)，年平均為13.7 d /14.1次，最多年為19 d(2008年)；最少年為10 d(1997年、2005年)(圖略)。

閻良機(jī)場(chǎng)初雷最早出現(xiàn)在3月31日，最晚出現(xiàn)在6月17日；終雷最早出現(xiàn)在7月28日，最晚出現(xiàn)在10月30日。閻良機(jī)場(chǎng)雷暴期最長(zhǎng)達(dá)8個(gè)月，平均為6個(gè)月。閻良機(jī)場(chǎng)的雷暴期雖然經(jīng)常自春季持續(xù)到秋季，但雷暴集中出現(xiàn)在5—8月，4個(gè)月雷暴日合計(jì)占總雷暴日的近85%。

4.2 月際特征

閻良機(jī)場(chǎng)月平均雷暴日，8月最多為3.7 d，占全年雷暴日的27.3%；7月次多為3.5 d，占全年雷暴日的25.9%。比較閻良機(jī)場(chǎng)各月平均雷暴日與當(dāng)月最多雷暴日發(fā)現(xiàn)，4—9月，各月最多雷暴日至少是其平均雷暴日的2倍，即月最多雷暴日遠(yuǎn)大于月平均雷暴日(圖3)。因此，在充分利用陜西中北部和閻良機(jī)場(chǎng)雷暴天氣特征開展氣象探測(cè)試飛的過程中，應(yīng)加強(qiáng)雷暴天氣實(shí)時(shí)診斷、監(jiān)測(cè)、預(yù)警，以防范和降低載機(jī)起降機(jī)場(chǎng)及往返航線被雷暴封閉或阻斷的風(fēng)險(xiǎn)。

圖3 1996—2010年閻良機(jī)場(chǎng)月平均雷暴日及最多雷暴日

4.3 雷暴出現(xiàn)路徑

研究閻良機(jī)場(chǎng)雷暴出現(xiàn)路徑，有助于精細(xì)診斷、監(jiān)測(cè)雷暴發(fā)生發(fā)展和傳播演變，科學(xué)抓取氣象探測(cè)試飛時(shí)機(jī)，防范試飛風(fēng)險(xiǎn)。分析閻良機(jī)場(chǎng)CTL-713C天氣雷達(dá)和西安CINRAD/CB型天氣雷達(dá)監(jiān)測(cè)產(chǎn)品及雷暴天氣條件下試飛氣象保障過程表明，影響閻良機(jī)場(chǎng)的雷暴超過95%由周邊地區(qū)發(fā)展侵入。在適宜的天氣背景下，發(fā)生在閻良機(jī)場(chǎng)周邊8個(gè)方位的雷暴，均會(huì)不同程度地影響到機(jī)場(chǎng)區(qū)域(機(jī)場(chǎng)中心半徑50 km范圍內(nèi))[11]。閻良機(jī)場(chǎng)雷暴出現(xiàn)路徑，主要集中在偏西、西北、北方及東北方向，這4條路徑出現(xiàn)雷暴的頻次占總雷暴頻次的68%。其中：西北(315°±22.5°)路徑出現(xiàn)頻次最多，頻率為23%；其次為北方(360°±22.5°)路徑，頻率為18%；東北(45°±22.5°)路徑頻率為15%；西方(270°±22.5°)、西南(225°±22.5°)和南方(180°±22.5°)路徑頻率分別為12%、10%和11%；另有2%為無法確定路徑，僅在機(jī)場(chǎng)上空天頂處聞雷(圖4)。

圖4 1996—2010年閻良機(jī)場(chǎng)各方位出現(xiàn)雷暴頻率

4.4 雷暴發(fā)生時(shí)間

閻良機(jī)場(chǎng)雷暴主要集中發(fā)生在下午至前半夜，即13：31—24：30。其中，13：31—20：30為雷暴高發(fā)時(shí)段，發(fā)生率達(dá)48.3%；20：31—24：30為雷暴發(fā)生的次高峰時(shí)間段，發(fā)生率為28.0%。雷暴少發(fā)時(shí)間段為08：31—13：30，占24%。閻良機(jī)場(chǎng)雷暴發(fā)生時(shí)間與文獻(xiàn)[8-9]所研究的陜西中北部雷暴發(fā)生時(shí)間特征相似，這說明適宜開展氣象探測(cè)試飛的“窗口”，也是試飛氣象保障風(fēng)險(xiǎn)相對(duì)較大的時(shí)段。

4.5 雷暴持續(xù)時(shí)間及連續(xù)日數(shù)

掌握雷暴持續(xù)時(shí)間及連續(xù)日數(shù)，可最大限度抓取和利用可試飛氣象條件，規(guī)避持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)的雷暴天氣可能造成的試飛安全風(fēng)險(xiǎn)。閻良機(jī)場(chǎng)發(fā)生的雷暴持續(xù)時(shí)間通常為0.5～2 h，其出現(xiàn)頻次占雷暴總頻次的64%。有22%的雷暴持續(xù)時(shí)間為2～3 h。雷暴持續(xù)時(shí)間超過3 h的出現(xiàn)頻率為13%，雷暴持續(xù)時(shí)間最長(zhǎng)達(dá)9 h33 min(2001年7月24日)。另外，閻良機(jī)場(chǎng)還存在同一天中發(fā)生2次或3次雷暴的情況，如2002年8月16日3次雷暴天氣的時(shí)間合計(jì)達(dá)10 h 50 min，這種情況是氣象探測(cè)試飛尤其需要防范的。

閻良機(jī)場(chǎng)雷暴連續(xù)日數(shù)一般在1～2 d。連續(xù)發(fā)生雷暴的日數(shù)最長(zhǎng)為3 d。經(jīng)統(tǒng)計(jì)，造成閻良機(jī)場(chǎng)及試飛空域連續(xù)多日雷暴天氣，主要出現(xiàn)于東北冷渦深厚穩(wěn)定、暖濕條件有利的天氣形勢(shì)下。這種天氣形勢(shì)應(yīng)注意規(guī)避試飛安全風(fēng)險(xiǎn)。

5 小結(jié)

(1) 在陜西中北部，雷暴天氣空間分布呈現(xiàn)出陜北多、關(guān)中少的特征，陜北年平均雷暴日為關(guān)中的3倍多；關(guān)中和陜北年平均雷暴期分別長(zhǎng)達(dá)149.5 d和162.5 d，陜西中北部有充裕的氣象探測(cè)試飛天氣條件。

(2)陜西中北部雷暴天氣主要發(fā)生在6—8月，便于篩選和確定氣象探測(cè)試飛“窗口”并集中開展試飛，有利于確保試飛進(jìn)度。

(3) 閻良機(jī)場(chǎng)地處關(guān)中雷暴天氣少發(fā)區(qū)，年平均雷暴日為13.7 d，且月平均雷暴日8月最多為3.7 d，以閻良機(jī)場(chǎng)作為載機(jī)起降機(jī)場(chǎng)，在陜西中北部開展氣象探測(cè)試飛的氣象風(fēng)險(xiǎn)較低。

(4) 影響閻良機(jī)場(chǎng)的雷暴天氣超過95%由周邊地區(qū)發(fā)展侵入，發(fā)生時(shí)間主要集中在下午至前半夜(13：31—24：30)，且持續(xù)時(shí)間通常在0.5～2 h，便于防范氣象探測(cè)試飛風(fēng)險(xiǎn)，確保試飛安全。

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