航空气象观测中积雨云的影响与观测方法

摘要：随着航空运输的快速发展，民航气象服务在保障飞行安全中的地位日益凸显。积雨云，作为一种常见的恶劣天气现象，其存在可能导致雷暴、冰雹等极端天气，对飞机的起飞、爬升、巡航和降落构成严重威胁。因此，准确、及时地识别和预测积雨云，对于航班调度、航线规划以及飞行员决策至关重要。当前民航气象积雨云观测面临诸多挑战。传统的观测手段如目视观测和雷达探测在复杂天气条件下可能存在误判或漏报。卫星遥感技术虽然能提供大范围观测，但分辨率有限，难以精确捕捉积雨云的细节。因此，提高积雨云的观测精度和实时性，不仅为飞行安全提供更坚实的保障，也提升航空行业的运营效率。

关键词：航空气象观测；积雨云；影响；观测方法

引言

航空气象观测对于保障飞行安全、提高飞行效率具有重要意义。积雨云全年都会出现在我们的城市里，但在洪水季节(3月至9月)会出现更多的机会。伴随积雨云而来的天气现象具有以下特点:气象要素突变、密闭性、突发性明显;并可伴有闪电、暴雨、风、龙卷风、冰雹等天气现象。因此，积雨云作为航空气象中的重要观测对象，其对飞行活动的影响不容忽视。本文将深入探讨积雨云对航空活动的影响，并介绍航空气象观测中积雨云的观测方法，以期为航空气象观测和飞行安全保障提供参考。

1.积雨云的形成与结构

积雨云，也称为雷暴云，通常在对流层中形成，特别是在热带和温带地区。其形成过程涉及大量的水汽、不稳定的大气条件和上升气流。当暖湿空气遇到冷空气或地形抬升时，它会开始上升。随着高度的增加，空气温度逐渐降低，水汽开始凝结成微小的水滴或冰晶。这些水滴或冰晶在上升气流中继续增长，并吸引更多的水汽凝结，逐渐形成可见的云层。积雨云的结构具有鲜明的特点。其底部通常呈现灰暗的色调，这是由于水滴或冰晶对光线的散射和吸收作用。随着高度的增加，云层逐渐变得明亮，这是因为水滴和冰晶在较高的层次上更加稀疏，对光线的散射减少。在云层的顶部，通常可以看到明显的纤维状或砧状结构，这是由强烈的上升气流和湍流造成的。积雨云内部充满了强烈的上升和下沉气流，这使得云层内部充满了动力和不稳定性。这种不稳定性是产生雷电、强风和暴雨等恶劣天气的主要原因。当云层内部的电荷分布不均时，就会产生雷电现象。同时，强烈的上升气流可以携带大量的水汽到高空，形成暴雨。

2.积雨云对航空活动的影响

2.1飞行安全威胁

积雨云内部蕴含着强烈的对流运动，这使得其内部充满了不稳定的能量。在这种环境下，很容易产生雷电、冰雹、强风等危险天气现象。当飞机穿越积雨云时，会遭遇突发的气流变化，这些变化可能导致飞机的飞行姿态变得不稳定，增加操控的难度。在极端情况下，这种不稳定的气流甚至可能引发飞行事故，对乘客和机组人员的安全构成严重威胁。此外，积雨云中的雷电不仅本身具有破坏性，还可能对飞机的电子设备造成干扰或损坏，导致通信系统失灵或导航设备出错，进一步加剧飞行安全的风险。

2.2飞行效率降低

积雨云的出现往往伴随着一系列恶劣的天气条件，其中低能见度和强风切变尤为突出。这些不利条件对飞行安全构成了直接威胁，可能导致飞机不得不选择绕飞或延误，进而造成飞行效率的显著降低。为了保障乘客和机组的安全，飞行员在面对积雨云时必须采取更加谨慎的飞行策略。这意味着他们可能需要调整飞行路线，避开危险区域，或者在必要时选择爬升或下降以避开云层。然而，这些措施往往会导致飞行时间的延长和燃油消耗的增加，从而进一步增加了运营成本和环境负担。因此，积雨云不仅影响飞行效率，还可能对航空公司的经济和环境可持续性产生深远影响。

2.3航空器损害风险

积雨云中的冰雹、强风等天气现象对航空器的机体安全构成了严重威胁。冰雹以其坚硬的质地和高速的冲击，有可能击穿飞机的蒙皮，对飞机的机体结构造成直接损害。更为严重的是，冰雹还可能损坏飞机的发动机叶片，影响发动机的正常运转，甚至导致发动机失效。而强风则可能使飞机在飞行中承受过大的结构应力，这种额外的压力有可能引发飞机的机械故障，如机翼或机身的变形、裂缝等。因此，飞行员在面对积雨云时，必须高度警惕这些潜在的天气威胁，确保飞行安全。

3.积雨云的观测方法

3.1云状观测

积雨云的有效观测是航空气象观测的一大难题。通常，可以在两种情况下定义观测到的云。在第一种情况下，积雨云距离场有一定距离，而不是在场上方。此时对疑似积雨云的云层观察相对简单，因为观察者可以完全看到疑似积雨云的云层侧面，并且更容易确定气流云的高度。第二种情况是积雨云就在存在的正上方，这在观测中被称为"天顶"。对流云的观测变得越来越复杂。主要表现为只能看到云的底部，看不到云的表面;此时通常受风、灰尘(或雪)、降水等天气现象的影响，难以分辨云层;这一时期通常伴随着其他低云层的出现，这增加了由于阴影而观测的复杂性。在这种情况下，观察者必须遵循最重要的原则，即为不断观察。只有继续不断的观测，才能观察疑似积雨云的云层演化。例如，观察者应该密切观察积雨云形成阶段以来积雨云的发展和变化，包括方向、强度、面积、运动方向、运动速度、发展速度、云底形状、是否有雨(或雪)等。

3.2积雨云云高和云量观测

对云量和云层高度的观测通常比较简单，更多地是观察者积累经验的结果。观测积雨云云高，通常借助气象雷达、激光雷达等遥感设备进行。这些设备能够发射电磁波或光波，并接收云层反射或散射回来的信号，从而确定云层的高度。通过连续观测，可以追踪积雨云的发展过程，了解其垂直结构的变化，为预测降雨、雷电等天气现象提供重要依据。云量的观测则主要通过卫星遥感、地面观测站和航空观测等手段进行。卫星遥感可以提供大范围的云量信息，帮助气象学家了解积雨云的分布和移动趋势。地面观测站则通过观测天空中的云量变化，记录积雨云的出现、发展和消散过程。而航空观测则更为直接，飞行员在飞行过程中可以实时观测到积雨云的云量变化，对于飞行安全具有重要意义。综合云高和云量的观测数据，气象学家可以更加准确地判断积雨云的发展趋势和对天气的影响。这对于制定准确的天气预报、发布天气预警以及保障航空安全都具有重要价值。同时，这些观测数据也为气候研究提供了宝贵的资料，有助于科学家深入了解气候变化的原因和影响。

3.3雷达观测

气象雷达作为观测积雨云的重要工具，在保障航空安全方面发挥着至关重要的作用。通过发射电磁波并精确接收其回波信号，雷达能够深入探测积雨云的内部结构和运动状态，为飞行员和气象学家提供宝贵的天气信息。雷达探测不仅能够揭示积雨云的强度，即其内部对流运动的剧烈程度，还能够准确测量云体的高度和速度，从而全面描绘出积雨云的三维形态。这些信息对于判断积雨云的发展趋势至关重要，能够帮助预测其是否将带来雷电、冰雹或强风等危险天气。此外，通过持续监测积雨云的变化，雷达数据还能为航空活动提供及时的天气预警，确保飞行路径的选择和飞行计划的调整能够充分考虑天气因素，从而最大限度地降低飞行风险，保障乘客和机组人员的安全。

结语

综上所述，积雨云作为航空气象中的重要观测对象，其对航空活动的影响不容忽视。而积雨云的观测数据在航空气象服务中具有广泛的应用价值，包括飞行前气象预报、飞行中气象服务等等，随着科技的进步，航空气象服务将更加精确，为飞行员提供更好的风险评估和决策支持。

参考文献

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作者简介：钱哲（1988.11）男，汉族，江苏无锡，本科学历，初级工程师，从事研究方向或职业：气象观测。