摘要：雷暴天气会严重影响飞行机组的操作并增加其工作量。本文通过探究雷暴基本特点及其对飞行的影响，从签派员的角度全面分析了放行决策前应综合考虑的要素：航路或机场终端区雷暴强度和发展趋势、机场航班流控造成的旅客延误等待时间、飞行机组执勤期要求、后续航班计划、燃油需求、备降场可靠性、民航规章和公司手册规定、飞机故障保留的限制等等。在此情况下，签派员需始终遵循安全第一原则，与飞行机组进行及时沟通，共同放行航班或终止航班运行。

  关键词：雷暴天气，飞行安全，签派放行

　　Abstract：Thunderstorm weather will seriously affect the operation of the flight crew and increase its workload. This paper explores the basic characteristics of thunderstorm and its influence on the flight, and from the perspective of dispatchers, it elaborates on factors to be considered in flight dispatching: the intensity and development trend of thunderstorm in the route or the airport terminal area, passenger waiting time caused by  flow control of the flight, requirements for flight crew on duty time, the subsequent flight plan, fuel demand, reliability of alternate airport, civil aviation regulations and company handbook, aircraft fault retention limit and so on. In this case, dispatchers need to follow the principle of safety first, and conduct timely communication with the flight crew to make flight release or termination of flight operation. 

　　Keyword: Thunderstorm, Flight Safety, Flight Dispatch 

　　一.基本概念 

　　雷暴是自然界中一种伴有闪电和雷击的剧烈天气现象，一般会带来暴雨甚至冰雹，属于局地性强对流天气系统。雷暴的发生说明积雨云发展强烈，航空上一般把发生雷暴的积雨云称为雷云。雷暴在北半球发生的频率总体呈由南向北递减态势。如今，民用航空无季节可言，全年不间断运行，航线几乎覆盖全球。因此，可以说每天都有很多航班面临雷暴天气的影响。从全球范围来看，我国属于雷暴频发地区，特别是华南、华东、川藏等地区，所以这些区域遭遇雷暴天气影响的可能性较高。 

　二、概念分析 

　　（一）雷暴的形成 

　　1.雷暴的形成条件 

　　雷暴的形成一般要具备三大条件：一、深厚的不稳定层结；二、丰富的水汽；三、强大的抬升触发机制。雷暴的发展需要足够的能量供给，而深厚不稳定层结蕴藏着丰富的不稳定能量，这些能量能将气块的垂直运动转化，这样，强对流的发生和发展就有了充足的能源储备。 

　　丰富的水汽不仅为成云致雨准备了物质基础，还会在水汽凝结这一相态变化时释放出大量的凝结潜热，成为积雨云发展的必备能量来源，在积雨云内部形成一个稳定的能量供给环路。 

　　不稳定层结和丰富的水汽使雷暴天气的发生成为可能，但要实现这种可能，须有诱导条件——强大的抬升触发机制，才能促成雷暴的最终发生。这样，冲击力可以使空气向上抬升，到达自由对流高度，形成积雨云。 

　　2.雷暴形成的不同阶段 

　　雷暴的形成一般要经历三个阶段：积云阶段、成熟阶段、消散阶段。 

　　积云阶段：该阶段整个云体贯穿上升气流，过程持续10-15分钟。云中主要由水滴构成，云上部有雪花以及过冷水滴，云中电荷此时正在集中，但并未发生闪电，也无降水。 

　　成熟阶段：此阶段最重要的特征是开始产生降水，并出现下沉气流，过程持续15-30分钟。云顶发展很高，伸展至12-15公里。云顶内出现冰晶结构，-20℃高度以上，云中主要包含冰晶和雪晶。在-20℃高度至0℃等温线之间的区域，冰晶、过冷水滴及雪花共存。 

　　消散阶段：此阶段的特征是下沉气流基本贯穿云体，且维持云体发展所需的水汽和能量基本消耗殆尽。云中以下沉运动为主，云体开始向水平方向扩展，趋于瓦解消散。 

　　（二）雷暴的种类及特点 

　　 按照不同的抬升触发机制，雷暴可分为热雷暴、地形雷暴和天气系统雷暴。其中天气系统雷暴又包括锋面雷暴、冷涡雷暴、切变线雷暴等。而锋面雷暴又分为冷锋雷暴、暖锋雷暴和准静止锋雷暴（如图2-1）。 

　　图2-1按照抬升机制的雷暴分类图 

　　1.热雷暴 

　　热雷暴是因近地面层空气受辐射增温或上层空气受冷发生强烈的上下对流作用而成。 热雷暴的发生发展具有明显的局地性，高空缺乏配套稳定的水汽输送，而且地面热力对流的能量也无法实现持续供给， 

　　因此，热雷暴的特点是发展快、降水强，但分布不均；范围小、间隙大，孤立存在；一般持续时间不长，日变化较明显，多出现在午后至傍晚时间段，夜晚很少有热雷暴产生。 

　　2.地形雷暴 

　　暖湿不稳定空气在山脉迎风坡被迫抬升而形成的雷暴称为地形雷暴。 我国的地形特点是西高东低，主要山脉分为五纵三横一弧。山岭众多，地形地貌十分复杂，因此在不稳定的暖湿气流经过山岭地带时，气流沿着山体爬坡，被迫抬升，到达一定高度后形成雷暴。 

　　由于地形雷暴的发生发展受地形条件的制约，因此，地形雷暴一般沿着山脉和山岭的走向排列分布。地形越陡峭，雷暴发展越为剧烈。由于地形雷暴的发生发展不受地面辐射增温作用的影响，因此日变化不明显。 

　　3.天气系统雷暴 

　　当水汽充沛、气层内不稳定能量丰富时，由一些天气系统内部的辐合上升运动触发产生的雷暴称为天气系统雷暴。与热雷暴和地形雷暴相比，天气系统雷暴覆盖范围更广、持续时间更长。以下是一些对飞行安全影响较多的天气系统雷暴所的简要介绍。 

　　锋面雷暴：锋面雷暴是不稳定气团沿着锋面被抬升后形成的。根据锋面的不同性质，锋面雷暴又可以分为冷锋雷暴、暖锋雷暴和准静止锋雷暴。冷锋雷暴是其中强度最大的，经常形成飑线；暖锋雷暴的分布范围广，持续时间较长，雨量较多。 

　 冷涡雷暴：冷涡是出现在空中（一般指700hpa高度以上）的冷性低压系统，因此产生的雷暴叫做冷涡雷暴。冷涡雷暴分为北方冷涡雷暴和南方冷涡雷暴。北方冷涡雷暴一般产生于贝加尔湖、蒙古一带，多见于我国东北和华北地区。呈现出明显的日变化，多出现在午后或傍晚。南方冷涡雷暴主要指产生于西南涡的东部和东南部偏南气流中的雷暴。 

　三、雷暴对飞行安全的影响 

　　雷暴云团是恶劣天气现象综合体，大部分可能严重威胁飞行安全的天气都可以在雷暴云团中找到，对飞行安全影响极大。 

　　（一）雷击 

　 当飞机处在雷暴放电路径上时，就有被击中的可能性，一般把这种闪电击中飞机的现象称为雷击。空中遇雷击且损伤超标属于一般事故症候，但雷击可能给飞行安全带来的影响是无法预估的，例如蒙皮脱落，融洞，油箱起火、干扰通信等等。此外，由于机场大多地处空旷地带，雷雨天气下工作人员在机场内易遭遇雷击，举个例子，2013年8月12日首都机场公务机坪626机位有一位机坪保洁人员在现场作业时不幸遭遇雷击，后经抢救无效死亡。 

　　 飞行员和签派员应特别注意，在雷暴消散阶段初期，云中下沉气流依然较强，且云中还保持有足够大的带电中心，由于雷暴本身已没有激励源，闪电不会出现，但如果此时飞机飞入其中，便会成为激励源，使其比成熟阶段更易遭雷击。1965年8月3日，美国空军驾驶F-100型战斗机执行研究任务，连续三次穿越同一个正在消散阶段的积雨云团，连续三次遭到雷击。 

　　  由于这类问题易在实际运行中被忽略，故将在第四章节通过对实际案例的分析来说明和强化这一课题。 

　　 (二)飞机颠簸 

　　 云中会产生强烈的上升和下降气流,这种升降气流往往具有很强的阵性，忽大忽小，且湍流特别强烈, 最强的上升气流可达到50-60米。在雷暴中飞行的飞机容易出现强烈颠簸，带来飞机过载失控、仪表指示失真、发动机飞脱、机上人员伤亡等危害性后果。 

　　（三）微下击暴流 

　　 微下击暴流水平尺度一般不超过4千米，产生的瞬时雷暴大风可达到75米/秒以上，生命周期一般只有几分钟。飞机穿越微下击暴流时，首先遇到强逆风，飞机空速和升力增加，向上偏离预定航迹。接着进入微下击暴流中心，逆风骤减为零，遭遇强下冲气流，飞机仰角减小，升力也减小。接着转至强的顺风，飞机空速和升力减小，飞机高度降低，并偏离预定航迹俯冲。此时，由于飞机离地面的很近，很可能会急剧下降并失速，造成飞行事故。 

　（四）飞机积冰 

　　雷暴积云阶段，过冷水滴主要分布在云上部，因此在云顶飞行会有弱积冰。在雷暴成熟阶段，积雨云中-20℃高度至0℃等温线之间的区域大量的过冷水滴存在。此时，在积云中部飞行的飞机极易遭遇强积冰。 

　（五）雹击 

　　冰雹是直径大于5毫米的固体降水物，降落速度可达19米/秒，而一般波音737飞机的巡航速度达到252米/秒，所以一旦被击中，情况将非常危险。在0℃等温线所在高度附近的下降气流区飞行的飞机最有可能遭遇冰雹。冰雹也可能被强烈的上升气流带到高层后再从云顶下落，所以在砧状云下飞行时也可能遭雹击。10000m以上遭遇大冰雹的几率很小，在云中心的上风方向一侧，遭遇冰雹的可能性也较小。 

　　四、飞机在雷暴消散阶段遭遇雷击的实例分析 

　　2013年3月27日，某公司执行南京至广州航班。早晨07:12南京起飞，起飞前经检查飞机良好，未有雷击痕迹。飞机于上午09:14广州落地，后经机务检查发现，飞机机腹处从甚高频天线到机头方向共出现21个雷击点，两部甚高频天线出现不同程度受损，因此确认飞机在飞行途中遭到雷击。 

　　以下是通过当天气象实况和飞行数据做的分析。 

　　起飞时段天气报文分析： 

　　METAR ZSNJ 262300Z VRB01MPS 3000 BR NSC 07/06 Q1018 NOSIG= 

　　METAR ZGGG 262200Z 33003MPS 9999 BKN036 17/16 Q1013 NOSIG= 

　　TAF ZGGG 262204Z 270009 02003MPS 8000 BKN030= 

　　可以实况从报文中看到，航班起飞时的起飞机场南京（ZSNJ）和目的地机场广州（ZGGG）均无雷暴，且广州的预报中也没有看到雷暴将要产生的信息。 

　　落地时段天气报文分析： 

　　METAR ZGGG 270100Z 01003MPS 340V040 9999 SCT016 BKN033 18/16 Q1014 NOSIG= 

　　可以从报文中看到，广州本场9点钟实况没有雷雨天气，机场能见度良好。 

　　重要天气图分析： 

　　从27日8点FL100-FL250重要天气图（如图4-1）中可以看到广州区域有孤立隐藏的CB云，高度不明。 

　　从27日8点FL250-FL630重要天气图（如图4-2）中同样 可以看到广州区域有孤立隐藏的CB云，高度不明。 

　　图4-1 27日8点FL100-FL250重要天气图 

　　图4-2 27日8点FL250-FL630重要天气图 

　　气象雷达图分析： 

　　   从7:20全国雷达拼图（如图4-3）可以看到南京本场区域无降水回波 

　　图4-3 07:20分全国雷达拼图 

　　图4-4 08:54分广州单站雷达图 

　　   从08:54广州单站雷达图（如图4-4）可以看到广州白云机场西部约150km处有雷雨区覆盖,往机场方向移动 

　　图4-5 09:12分广州单站雷达图 

　　09:12应为飞机建立五边进近阶段，此时西部雷雨区距广州本场约50KM（如图4-5） 

　　飞机实际飞行轨迹叠加： 

　　为了进一步论证飞机是否有可能在广州遭遇雷击，因此调用飞机的QAR数据，并通过飞机性能监控APM系统获取到了飞机的实际飞行轨迹，将飞行轨迹与雷达拼图进行叠加，得到以下两张图（如图4-6,4-7）。 

　　图4-6 飞行轨迹与天气雷达叠加显示图一 

　　图4-7 飞行轨迹与天气雷达叠加显示图二  

　　从图4-7中可以看出在MABAG点西侧附近有一小片雷达回波，该回波是一片正在消散的雷暴，飞机在该点的高度约为20912FT，所有很有可能飞机在途经该区域时成为了激励源，因此判断飞机有可能是在该区域遭遇了雷击。 

　　在雷暴天气运行时，飞行员和签派员都应该关注雷暴各阶段的影响，特别是在飞行过程中，应严格遵守规定、及时打开气象雷达、执行饶飞程序，避免疏忽和大意带来的雷击后果。 

　五、签派放行处置决策研究 

　　（一）运行环境分析 

　　   签派员需具有强烈的情景意识，能够清楚上述雷暴天气给飞行安全可能带来的多方面威胁。不同于飞行机组成员，签派员大部分情况下无法直接看到雷暴实体，因此签派员对雷暴的掌握需要通过间接手段来进行，例如阅读航站的气象METAR报文、TAF报文，分析卫星云图、研究雷达回波图以及重要天气图等。 

　　   签派员应充分利用手头资源，研究雷暴的种类、强度、走向等要素，避免安排的飞机进入雷暴覆盖区域。在选择飞行高度和航路时，应仔细考虑雷暴对飞机性能、飞行机组操作负荷的影响，为航班安全运行奠定基础。 

　　   签派员在关注相关机场和航路天气的同时，也要关注机场本身的运行状况，在国内主干枢纽机场运行时，需与当地机场的空管和现场指挥人员建立充分联系，了解机场的流量控制和开放运行情况。 

　　   对于已经实施航班协同放行的机场，签派员的注意力就不能仅仅停留在运行机场，而应放眼整个运行区域，因为在航班协同放行时，尽管航班运行的本场可能没有出现特殊天气，但由于加入协同放行的某个或某些机场出现恶劣天气，同样会影响其他机场的正常运行。 

　　（二）飞行计划的制作 

　　 在制作飞行计划时，签派员应充分考虑航路和机场终端区雷雨导致的机场航班流量控制，以及飞行过程中可能遇到的雷雨饶飞所产生的额外时间消耗，因为对于飞机来说，这些时间消耗同时意味着大量的燃油消耗。因此，在制作飞行计划时要充分考虑这些非预期的燃油需求，给予额外的燃油量以保证安全裕度。 

　  机场航班流量控制的时间大多是不固定的，因此很难预估出地面等待时间。在这种情况下，签派员应该及时与空管部门沟通和联系，咨询机场的航班量和起飞间隔，作出地面等待时间基本预估。 

　　 如果遇到航路雷雨饶飞，签派员可通过空管气象部门发布的雷达回波图，测量出雷暴的大致范围、移速和发展趋势，并可以通过飞机的空速，基本测算出需要饶飞的时间。同时，还需要与空管商量可能指挥饶飞的航路，最终综合意见给出额外加注的燃油量，制作出较为精准的且能充分满足安全需求的飞行计划。 

　　（三）航班放行评估 

　　 在进行雷暴天气下放行航班的决策时，签派员应综合考虑多方面因素：航路或机场终端区雷暴强度极其发展趋势、机场航班流控造成的旅客延误等待时间、飞行机组执勤期能否满足长时间延误下继续运行、后续航班的计划调整、燃油量能否足够完成复杂的飞行任务、放行决定是否满足民航规章和公司手册的要求、飞机故障保留的限制等。最终需要本着安全第一原则，与飞行机组及时进行沟通，共同放行航班或终止航班运行。在航班确定延误时，签派员需要积极采用取消、连飞、直飞、合并、次日补班等多种控制手段，使航班以最快速度从混乱状态恢复正常。 

　　（四）雷暴天气签派放行工作检查单 

　　 根据雷暴天气特点、雷暴天气下机场的运行规律、飞机性能和油耗数值以及工作中积累的经验，特制作出签派员在雷暴天气下的放行检查单，供签派员在雷暴天气下做放行评估时使用。 

　　表5-1雷暴天气签派放行工作检查单 

　　（五）雷暴天气签派员放行处置决策树 

　　 绘制《冰雪天气签派员处置措施决策树》如图5-2，分为四大板块（运行环境、飞行计划制作、航班放行评估、航班运力调配）、九个主干，共十六个思考点，有助于签派员在雷暴天气条件下做好航班放行和保障工作。 

　　图5-2雷暴天气签派员处置决策树 　  

　　六、总结 

　　在雷暴天气时，飞行签派员要运用雷暴形成的原理、发展的不同阶段、不同种类及其特点等知识，结合雷达回波图、卫星云图、天气实况报文等有效手段，综合作出雷暴天气的变化趋势分析和判断。在制作飞行计划时，签派员应充分考虑多种因素的影响，比如由于航路和机场终端区雷雨造成的机场航班流量控制以及飞行过程中可能遇到的雷雨饶飞所带来的额外时间消耗等非预期的燃油需求，据此给予额外的燃油量，保证安全裕度。 

　　在作出放行决策前，签派员应综合考虑以下方面：航路或机场终端区雷暴强度和发展趋势、机场航班流控造成的旅客延误等待时间、飞行机组执勤期要求、后续航班计划、燃油需求、备降场可靠性、民航规章和公司手册规定、飞机故障保留的限制等问题。把握安全第一原则始终是要义，要与飞行机组取得及时联系、建立有效沟通，最终共同决定放行航班或终止航班运行。 

参考文献

　　[1] 飞机事故调查与分析.航空航天工业部事故调查研究中心．1992年9月：70～72 

　　[2] 徐新华.带状雷雨大风回波特征.广西气象，1992：16～17 

　　[3] 叶卓佳，朱翠娟，李兴生，周明煜.强雷雨云边界层小尺度结构和谱特征.大气科学，1983:162～170 

　　[4] Coll ions R L．Mastering the systems．air traffic contr01 and weather，1991：256 

　　[5] Lewis•Bjork.Piloting Basics Handbook.2000：86-90 

　　[6] 王忠永.利用机场地面情报计算边界层下部垂直风切变的方法.航空与天气，2003:29～31 

　　[7]谢帮兴.雷雨与飞行.飞行安全文选,1994:98-102 

　　[8]朱乾根等.天气学原理和方法.气象出版社,1979 

　　[9]FederalAviatioAdministration.http://www.faa.gov/data_research 

　　[10]罗台福.雷击对飞机安全的危害.民航飞行安全北京民航出版社,1998:41-42 

　　（作者：何宁，中国邮政航空有限责任公司 ）