雷暴产生原理、雷达回波.ppt

Weatherhazards ThunderstormsTurbulenceWindshareLowvisibilityIcing 第八章雷暴thunderstorm 中小尺度天气系统 几十分钟 几小时几十 几百km雷暴 龙卷 飑线Thunderstorm tornado squallline 雷暴空难 2005年8月2日法航空客暴风雨雷击2005年8月23日秘鲁航波音雷暴风切变1997年5月8日 南方航空公司B737飞机在深圳机场着陆过程中遇到中 大雨 飞机冲出跑道失事 1994年7月20日 云南航空公司B737飞机 在昆明机场着陆过程中遇到雷雨天气 飞机冲出跑道 1988年8月31日 广州三叉戟2218飞机在香港启德机场 遇到雷雨天气 着陆不正常 冲入海中 1990年3月1日 东方航空公司三叉戟B2208飞机在桂林机场进场时遇到雷雨云 飞机冲出跑道 第一节雷暴形成的条件 雷暴 旺盛积雨云有雷电的局地风暴 伴有强烈湍流 积冰 阵雨 大风 可发生冰雹 龙卷 下击暴流 普通雷暴形成三条件 不稳定层结 抬升冲击力 水汽充沛Thunderstormformationrequiresanunstablelapserate aliftingforce andarelativelyhighmoisturelevel 雷暴的抬升冲击力有热雷暴地形雷暴天气系统雷暴 第二节雷暴生命史第三节雷暴的种类classify 一 形成系统分类1 气团雷暴Airmassstorm2 强雷暴Severestorm 锋面雷暴冷涡雷暴空中槽雷暴 切变线雷暴台风槽雷暴副热带高压西部雷暴二 内部结构分类1 普通单体雷暴singlecell2 超级单体雷暴supercell3 多单体雷暴mult cell4 飑线雷暴squallline 普通雷暴生命史Airmassstorm Singlecell 水平5 10km 垂直12km 1小时 1 积云阶段cumulus 持续上升气流 云中温度高 Thecumulusstageischaracterizedbycontinuousupdrafts 2 成熟阶段mature 上升更强 倾斜 湍流十分强烈 降水 飑锋 气温聚降 气压急升 风向突变 阵性大风降水 闪电 Lightningisalwaysassociatedwiththunderstorms Windshearareascanbefoundonallsidesofathunderstorm aswellasdirectlyunderit Thunderstormsreachthegreatestintensityduringthematurestage whichissignaledbythebeginningofprecipitationatthesurface 3 消散阶段dissipating 下降气流为主 丝缕云砧 AnvilshapeAdissipatingthunderstormischaracterizedbypredominantdowndrafts 雷暴积云阶段 发展阶段上升气流贯穿于整个积云云体 上升气流逐渐达到5 10m s量级 雷暴成熟阶段 成熟阶段形成云毡开始降水 由于降水物的拖曳作用而产生下沉气流 但在下沉气流的上方 上升气流仍贯穿云体 一般雷暴云 最大上升速度在15米 秒以下 并会在其前有新单体产生 雷暴消散阶段 上升气流与下沉气流相抵消 无明显的强烈气流 也无新生对流单体形成 对流云逐渐消散 Figure8 2 Atypicalairmassthunderstormconsistsofthreestages cumulus mature anddissipating 强雷暴Severestorm 超级单体风暴Supercell 2hours 多单体风暴Multicell longer 飑线风暴Squallline强雷暴的形成条件 普通雷暴产生的必要条件 很强的环境垂直风切变 这可使普通雷暴生命期加长 必须处在有利的形势或地区 如高空辐散流场下方及相关有利地形 超级单体风暴巨大的单体发展猛烈的强风暴 水平尺度数十公里 维持数小时 以连续方式移动 冰雹出现在云体前几英里处 Hailismostlikelyassociatedwithacumulonimbuscloudbutitcanbeencounteredseveralmilesfromthecloud PhotobyMoller 图6 501993年9月21日基本反射率因子图 注意勾状回波 超级单体 多单体风暴大而强的风暴群体 有多个处于不同发展阶段的雷暴单体组成 有组织地排列成一列 一般顺着对流层中部风向的右侧移动 Figure8 3 Amulti cellthunderstormmayconsistofallstagesofathunderstorm Ashelfcloudoftenindicatestherisingairoverthegustfront Theverticallinesrepresentprecipitationintensity 多单体线性风暴 飑线 示意图 多单体雷暴的雷达回波图 云顶高度在14000米以上 发展成熟的雷暴 新生单体 速度场回波图 强风速辐合区径向速度差达25米 秒以上 飑线风暴Squallline 飑线 排列成带状的多个雷暴或积雨云群组成的狭窄强对流天气带 频发雷电 暴雨 大风 冰雹和龙卷等恶劣天气 Asqualllineisabandofthunderstormsthatoftenforms50 200 several milesinfrontofafast movingcoldfrontandcontainssomeofthemostseveretypesofweather relatedhazards 飑锋 是中尺度雷暴中的下沉冷空气 在地面形成雷暴高压 高压前锋叫飑锋 飑锋在地面图上的特征 飑锋后面有中尺度雷暴高压和冷区 前部有低压和暖区 飑锋两侧温差很大 飑锋前部多偏南风 风速小 后部多偏北风 风速大 飑锋前天气好 沿飑锋直到后部的雷暴高压区内天气恶劣 一些强对流天气就出现在这里 线状排列多单体雷暴雷达回波图 小结 强雷暴旺盛期流场特征 倾斜上升气流与下降气流并存 垂直风切变强烈 上升气流从雷暴的右前方流入 上升后向前方流出 形成云砧 下降气流在雷暴前沿的部分 作为干冷空气垫 强迫抬升上升气流 雷暴顺对流层中部风向的右侧移动 穹隆区 钩状回波 上升气流强盛 冷锋雷暴 时间特点 冷锋雷暴出现时间 大约在冷锋过境前后2 4小时内 它的移动速度较快 每小时可达40 60千米 强度特点 许多个雷暴沿锋线排列成行 组成一条宽几千米至几十千米 长几百千米的狭长雷暴带 在雷暴带上各雷暴云有时互相连接 有时有空隙 但通常在整条冷锋上 不会处处出现雷暴 暖锋雷暴 特点 暖锋雷暴在我国较为少见 在850hPa或700hPa上有切变线配合时 暖锋上才比较容易出现雷暴 锋面气旋中的暖锋 由于有气旋的配合 也比较容易产生雷暴 暖锋雷暴云的主体常常被浓密的层状云遮蔽 底部与雨层云混在一起 因而在云中和云下飞行不易发现 但在层状云上部飞行时由于雷暴云常能穿越层状云而屹立于云海之上 所以从较远处就能看到它 第四节雷暴危害Hazards Microburstdowndraft下击暴流风切变windshear 湍流turbulence 滚轴云rollcloud 阵风锋dustfront 尘卷dust 强风 侧风 乱流及低空风切变会造成飞机颠簸及操作困难 Lightning闪电飞机遭受到雷击 机上无线电设备受到强烈干扰 造成通讯中断 强烈的闪光对飞行员的眼睛刺激很大 甚至可能造成暂时失明 精神高度紧张而造成操纵失误 Hail冰雹是一种直径大于5毫米的固体降水 多由超级单体风暴造成 轻则蒙皮变形 重则飞机遭破坏Funnelclouds漏斗云 后 heavyrain强降水 后 Icing积冰 ch7 Knot 节 哩 小时Rotatingwindspeedsvaryfrom110to200MPH Funnelcloud 漏斗云 tornado 龙卷风 waterspout 海龙卷范围小 生消迅速 有时伴随大雨 雷电或冰雹 破坏力极强的小尺度涡旋 雷暴引起的强降水对飞行的影响 降水使能见度减小 过冷却雨滴会造成飞机积冰 降水产生的碎雨云影响飞机起飞和着陆 大雨下方容易出现较强的下降气流 大雨和暴雨能使发动机熄火 大雨恶化飞机的空气动力 降水影响跑道的使用 13mm积水停止放飞 1985年6月12日 美国威斯康辛航空公司的一架斯维林根SA 226密特洛飞机在内布拉斯加州着陆时 遇到雷雨 两台发动机因吸入大量雨水而熄火 造成飞机坠毁 补充 雷暴过境时要素特征 地面气温骤降 气压涌升 风向突变 风速急增 温 前气温高 湿度大 天气闷热 来临气温聚降 飑线 压 前气压下降 来临气压升高 雷暴高压 随后下降 风 前风很弱 吹向雷暴 来临风速聚增 风向反向 持续几 十几分钟 低空强烈风切变 降水 倾盆大雨 过境后停止 第五节雷暴区飞行的措施 一 Avoidance 飞行前 向气象部门详细了解飞行区域天气情况 有可能产生雷暴天气的区域 雷暴的性质 位置 范围 强度 高度 移向移速 变化趋势等 同时考虑备降场选择和注意事项 尽量避开 推迟起飞时间 改变航线及飞行高度 空中等待 绕飞 改降 返航等 机载雷达回波 位置 强度 高度 概况无线电受干扰程度 远近穿越 从带状分布雷暴区的最狭窄处快速通过 回波最窄大于40英里 绕飞 距离雷达强回波20miles以上 因为有扰动 在雷达回波边缘25公里以外通过 基本原则以目视不进入雷暴云 力争在云上或云外飞行 雷暴天气中飞行的注意事项 二 尽量不在雷暴云的下方飞行 因为云与地之间闪电击 雷击 的次数最为频繁 飞机也最容易遭到闪电击 雷击 尽量不在中等强度以上降水区中飞行 原因一是容易遭降水静电闪电击 雷击 二是降水对雷达回波有一定的衰减作用 因此一定要慎重 雷暴区边缘机场起 降时 要特别注意风切变的影响 AirborneweatherradarprovidesnoassuranceofavoidingIFR InstrumentFlightRules weatherconditions 补充说明 保持水平 不在云砧下飞 有雹击 Hailismostlikelyassociatedwithacumulonimbuscloudbutitcanbeencounteredseveralmilesfromthecloud 避开冻结高度 颠簸 Cumulonimbuscloudsbythemselvesindicatesevereturbulence Otherindicationsofturbulenceareveryfrequentlightningandrollclouds Turbulencecanbeencounteredasforas20milesfromthecumulonimbuscloud 及时保持地面联络 掌握最新发展 关于雹击 穿越积雨云飞行的雹击率小于10 成熟雷暴 3000 9000米易遭雹击云砧方向雹击率大于其他部位不在0度层下降气流中飞因为相对速度