2022年4月11日四川一次强对流天气过程及对航空运行的影响

摘要：本文选用常规气象观测资料、雷达探测资料等深入剖析2022年4月11日发生在四川盆地中部的一次强对流天气成因，结果表明：各层环流形势配合良好，再加上充沛的水汽条件、充足的动力条件及不稳定能量的大量聚集，为本次强对流过程的发生发展提供了良好条件。后针对暴雨、冰雹、雷暴大风对航空运行的影响，从提高飞行员安全意识，提升操作技能、强化气象监测预警、做好空中交通管制等角度提出强有力的航空保障措施，仅供参考。

关键词：强对流；冰雹；低槽；航空运行；四川

引言

强对流指的是大气极端不稳定情况下产生的一种常见天气现象，其发生时往往伴随着短时强降水、雷雨大风、冰雹等天气现象，由此对大众日常生产生活的影响巨大。四川（92°21′~108°12′E，26°03′~34°19′N）地处中国西南部，长江上游，地跨青藏高原、云贵高原、横断山脉、秦巴山地、四川盆地几大地貌单元，主要包括山地、平原、丘陵、台地、山地、平原等多种地貌类型，地势整体呈西高东低，自西北向东南逐渐倾斜的特点，境内气候复杂多样，呈垂直性与地带性变化，具有季风气候明显、雨热同季等特点。受四川特殊地形地貌、区域环境与气候等多种因素的综合影响，该地区强对流天气频发，由此对航空飞行的影响巨大，并引起诸多专家与学者的高度关注，纷纷据此开展大量的研究工作，其中李瑶婷[1]重点研究2020年8月11~12日广汉机场的一次夏季暴雨过程，得出副高西伸使位于青海地区的浅槽缓慢移动，槽前西南气流持续影响广汉机场，再加上700hPa与850hPa强烈热低压的影响，最终引发了本次持续时间长且强度大的暴雨天气现象；宋静[2]等研究2017年7月成都双流机场的一次暴雨成因，发现本次暴雨天气发生于弱天气系统强迫条件下，此时大气层结呈弱对流抑制、低抬升凝结高度、中等对流有效位能且湿层深厚、低层较暖且无急流影响。2022年4月11日四川盆地遭受强对流天气袭击，使当地民众日常生活、交通运输等遭受重创。本文参考大量文献资料，重点选用常规气象观测资料、雷达探测资料等重点分析本次强对流天气成因，并针对强对流天气对航空运行的影响提出强有力的航空保障措施，对于提高航空公司气象保障服务能力，保障航空安全、正常飞行等意义重大。

1天气实况

2022年4月11日晚至12日凌晨，四川出现一次以强降水、冰雹、雷暴大风等为主的大范围的强对流天气现象，其中暴雨落区主要集中于四川盆地南部至中部，具体如下图1。以宜宾市南溪区大观累积降雨量最大，达到141.3mm，该地区21时至22时的小时降水也达到最大，为76.5mm。

图1 2022年4月11日08时至12时08时四川降雨量分布图

雷暴大风天气主要集中于四川盆地南部至中东部地区，大多数地区风力在7~9级之间，部分地区风力较大，在10~11级间，另有2个站点风力达到12级。其中以资阳市安岳县风力最大，达37.4m/s。而盆地南部至中部及西南部山区则主要以降雹为主，资阳、内江、自贡、宜宾、雅安等各地区均出现不同程度的冰雹天气现象。四川本次强降雨、冰雹、雷暴大风等强对流天气现象致使当地农林牧渔业等遭受惨重损失，对交通运输尤其是航空飞行的影响也相当严峻。据中国气象局气象灾害管理系统相关数据统计，四川本次强对流天气损失高达2.4亿元。

2强对流天气成因分析

结合下图2a可见，2022年4月11日20时500hPa位置处有高原槽出现在四川盆地西部，且逐渐东移。同时有一冷槽出现于低槽后部，冷平流较为强盛，在其作用下低槽加深发展。另外，四川与重庆交界处出现有一明显的干舌，为四川盆地本次强对流天气的发生与发展提供了有利条件。

由下图2b可见，四川盆地内偏北地区出现西南涡中心，涡旋前部主要为西南气流，影响与控制四川盆地中东部地区，其风速最大超14m/s，强盛风速为水汽输送创造了有利条件。850hPa位置处（图2c），四川盆地中部出现偏东风倒槽切变，涡旋中心偏东出现在重庆境内，四川盆地东南部属明显的湿区，其比湿为12g/kg。相对比而言，四川盆地西北部相对湿度较低，在冷空气作用下，这一区域以偏北气流为主。而且，四川盆地属高能量区，500hPa与850hPa之间的温度差在28K之上，能量最高达33K。

图2 2022年4月11日20时500hPa环流形势（a）、700hPa风场（b）、850hPa风场与相对湿度（c）和地面风场（d）图

由4月11日20时地面气压图（图2d）可见，受热低压影响与控制，四川盆地气压梯度较高，同时有辐合线出现在宜宾、泸州至重庆南部等四川南部地区，对四川盆地对流活动起到了有力的触发作用。另外，四川盆地北部出现有地面冷锋，且持续南压，再加上冷空气影响，导致地面梯度风活动增强，也对盆地中部强对流过程起到良好的触发作用。分析各层环流形势可见，整层上升运动强烈，且层结呈上干下湿的特点，再加上不稳定能量的持续增加及辐合线、地面冷锋的作用，致使四川盆地出现强对流天气过程。

图3 2022年4月11日20时四川成都（a）、重庆（b）与宜宾（c）T-logP图

    结合上图3a可见，四川成都整层湿度较高，不稳定能量较低，为短时强降水的发生与发展创造了有利条件；而重庆地区不稳定层结呈中间较湿，而上下干的特点，且上下呈喇叭口状，其中700hPa~400hPa表现为明显的干层，其CAPE数值与BLI指数分别为1370.9J/kg、-5.9K。0~6km垂直风切变达16.6m/s。与此同时850hPa与500hPa之间的温差显著，达32.8K，有利于雷暴大风等天气的发生发展。宜宾地区层结结构与重庆地区较为类似，但相对比而言，其CAPE值、BLI值相对较低，400hPa周边为明显的干层，中部为湿层且较为深厚。同时，0℃层和WBZ高度层接近，均位于4km左右，而-20℃高度层达到7.5km，上述条件为区域雷暴大风、冰雹等天气的发生与发展创造了有利条件。

3强对流天气对航空运行的影响

近年来，随着航空运输业的快速发展，航班数量日益增多，强对流天气对航空运行的影响受到越来越多的关注。

3.1暴雨对航空运行的影响

暴雨是严重影响航空安全运行的重要强对流天气现象之一，突出表现在以下几点：（1）能见度降低。暴雨天气会导致机场及周边地区的能见度急剧下降。在飞机起飞和降落阶段，飞行员多依靠目视参考来判断跑道的位置、姿态以及与周围障碍物的距离。一旦能见度较低，极易加剧飞行员目视飞行难度，飞行员极易由于无法准确对准跑道，而导致着陆与起飞风险显著增加；（2）跑道状况变差。暴雨还会使机场跑道积水。积水会降低跑道与飞机轮胎之间的摩擦力，影响飞机的刹车性能。在着陆时，飞机还极易由于刹车距离过长而冲出跑道；在起飞时，也极易由于摩擦力不足而难以达到足够的起飞速度。此外，长期暴雨还会对跑道的结构造成损害，如出现坑洼或裂缝等，进一步影响飞机的正常起降；（3）发动机性能影响。一旦发动机吸入暴雨当中的大量水滴，极易导致其中的气流紊乱，影响燃烧效率。在极端情况下，大量的水还会导致发动机熄火。而且，雨水进入发动机还可能引起腐蚀，缩短发动机的使用寿命。

3.2冰雹对航空运行的影响

冰雹是固态降水物，其硬度较大。飞机在飞行当中一旦遭遇冰雹，其强烈的撞击作用极易损伤飞机的机体结构。例如，冰雹砸坏飞机的机翼、机身、尾翼等部位的蒙皮，影响飞机的空气动力学性能。还可能会导致飞机风挡玻璃出现划痕甚至破裂，降低飞行员的视野清晰度，干扰飞行操作。另外，冰雹撞击还会波及飞机内部的通信设备、导航设备、飞行控制系统等航空电子设备。一旦以上设备受到冰雹撞击而损坏，必将导致飞机失去通信能力、导航偏差或者飞行姿态失控等严重问题。

3.3雷暴大风对航空运行的影响

雷暴大风对航空运行的影响严峻。首先，雷暴大风中上升与下沉气流强烈。飞机在穿越雷暴大风区域时，会受到以上强烈气流的影响，导致飞行姿态不稳定。飞行员需要不断地调整飞机的操纵面来保持稳定的飞行状态，对飞行员的操作技能与体力都是巨大的考验。一旦飞机在运行当中遭遇强烈的垂直气流，极易导致飞机瞬间失去高度，产生严重的颠簸现象，甚至可能使飞机结构承受过大的应力而受损。另外，雷暴大风中的水平风分量极强，在飞机起飞与降落过程中，大风极易导致飞机偏离跑道中心线。尤其在着陆阶段，强侧风会使飞机的起落架受力不均，增加着陆的难度和风险。在巡航阶段，大风还会改变飞机的航迹，导致飞机偏离预定航线，不仅会直接影响航班正常性，还可能会与其他飞机产生潜在冲突，增加空中交通管制的难度。

4强对流天气下航空保障措施

为确保航空安全，采取强有力的航空保障措施至关重要，可从以下几点着手。

4.1提高飞行员安全意识，提升操作技能

首先，培养飞行员的安全意识培养。飞行员的安全意识是保障飞行安全的首要防线。航空公司和飞行培训机构应通过定期的培训课程与案例分析，使飞行员深刻认识到强对流天气的危险性。例如，深入学习强对流天气中雷击、强烈颠簸、冰雹撞击等可能对飞机造成的严重危害，从而在飞行过程中始终保持高度警惕。另外，还可培养飞行员的风险预判能力，使其可在起飞前根据气象信息准确评估飞行风险，避免盲目起飞进入潜在的危险区域；除此之外，还应强化飞行员强对流天气下的飞行操作技能培训，包括模拟各种强对流天气场景下的飞行训练，如雷暴绕飞、在强侧风条件下的起飞和着陆、应对强烈颠簸时的飞机姿态控制等，以确保强对流天气发生时可第一时间有效应对与处理。

4.2强化气象监测预警

航空公司应在机场与航路上部署更多高性能的多普勒天气雷达，提高对强对流天气的探测精度与范围。也可增加风廓线仪的数量，以获取更准确的垂直风切变信息。同时，还应完善自动气象站网络，以确保实时收集机场及周边区域的温度、湿度、气压、降水等气象数据。如果有条件，还可积极引进卫星气象监测技术等，获取更大范围的气象信息，尤其是在海洋、偏远山区等地面监测设备难以覆盖的区域，通过实时分析卫星云图，提前发现强对流天气的形成及发展趋势。另外，气象部门应构建高效的预警信息发布机制。一旦监测到强对流天气，应立即通过航空专用通信链路、机场塔台、航空公司签派部门等多种渠道，第一时间发布强对流天气的类型、强度、位置、移动方向和速度等预警信息；另外，航空公司、机场、空中交通管制部门等应及时获取与共享气象预警信息，以便各方协调配合，共同制定应对措施。

4.3做好空中交通管制

强对流天气发生时，空中交通管制部门应根据强对流天气的分布情况合理规划空域，严禁飞机进入危险的强对流区域。同时，科学分配飞机的飞行高度层，引导飞机避开强对流天气中的颠簸层与危险气流层；另外，严格做好空域的动态管理工作，根据强对流天气的变化及时调整空域限制与飞机的飞行路径。例如，当雷暴云团移动时，相应地调整限制空域的范围，并重新规划飞机的绕飞路线；再次，空中交通管制员应准确掌握每架飞机的位置、飞行状态与性能特点，并据此合理安排飞机的起飞、降落顺序与间隔，避免飞机在机场附近因强对流天气而发生危险接近或碰撞事故。

参考文献：

[1]李瑶婷.广汉机场“8.11~8.12”暴雨过程分析[J].民航学报，2024,8（03）：108-111.

[2]宋静，傅文伶.双流机场“7.21”暴雨微物理特征及触发维持机制分析[J].气象科学，2021,41（01）：119-127.

[3]叶秣麟，陈茂强，刘春等.四川盆地中部一次春季强对流天气双偏振雷达特征分析[J].高原山地气象研究，2023,43（S01）：58-63.

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[8]周轶锟.雷雨天气对飞行的影响及安全管理措施[J].时代农机，2018,45（10）：53.

作者简介：高志中（1993.03），男，汉族，甘肃秦安，大学本科，助理工程师，从事研究方向或职业：航空气象专业。