今年3月,北方多地出现沙尘暴天气,对民航运行造成影响,部分城市还因沙尘导致航班返航备降,需要引起民航气象工作者的高度关注。下面我们大家一起来了解一下沙尘暴的基本常识。
一、沙尘暴的定义
沙尘暴是沙暴和尘暴的总称,在气象学上,是指强风把地面上的沙尘吹起,使能见度小于1000米的天气现象,具有突发性强、持续时间短、危害性大的特点。其中,沙暴是指大风把大量沙粒吹入近地层的携沙风暴;尘暴是指大风把大量尘埃和其他的细小颗粒物卷入高空所形成的风暴。二者沉积物的尺寸有显著不同,我们通常所说的沙尘暴其实是二者的集合体。
二、沙尘暴的成因
从沙尘暴的突发性特点分析,其形成的主要条件有以下几个方面:
1.有利于产生大风或强风的天气形势
2.有利的沙、尘源分布
3.有利的空气不稳定条件
从物理成因上看,在极有利的大尺度环境、高空干冷急流和强垂直风速等条件下,引起锋区附近中小尺度系统生成、发展,加剧了锋区前后的气压、温度梯度,形成了锋区前后的巨大压温梯度。在动量下传和梯度偏差风的共同作用下,近地层风速陡升,掀起地表沙尘,易形成沙尘暴天气。
此外,沙尘暴的形成是以东亚特殊的大气环流为背景,并与冬季风紧密联系在一起,它的发生主要与冬半年西伯利亚—蒙古高压驱动下的冷锋过境有关,属冷锋型沙尘暴。
沙尘暴的发生不仅是特定自然环境条件下的产物,而且与人类活动有极为紧密的联系。人为过度放牧、滥伐森林植被,工矿交通建设尤其是人为过度垦荒破坏地面植被形成大面积沙漠化土地,直接加速了沙尘暴的形成。
三、沙尘暴的观测和预测
从20世纪50年代起,沙尘天气成为我国气象常规观测中的必测项目。当时主要采用地面定点观测的方法来获得数据,观测方式有集中观测和长期观测。
集中观测主要是指沙尘暴发生时,对相关气象要素进行第一时间采集,包括沙尘光学厚度测定、沙尘源地土壤状况分析、能见度分析等数据;而长期观测则整理了很长一段时间内累积的环境背景数据,便于捕捉和追踪到造成严重灾害的强沙尘暴发源地,并对其动态演变规律和强度变化进行分析。
自20世纪70年代以来,卫星遥感技术快速发展,利用遥感卫星进行沙尘灾害监测研究成为可能。遥感数据的多源性、动态性、实时性和快速准确性能够弥补地面监测台站少、数据滞后、计算处理工作量大的不足,同时还可实现与地面观测数据在精度上的相互验证、互相补充,深化对沙尘天气的深入研究。
我国从2002年开始启动国家沙尘暴监测预警服务系统首期工程,在新疆、甘肃、内蒙古、宁夏等地铺设仪器设备,组建了一个自动化程度较高的沙尘暴天气综合监测网,增加对沙尘天气的特种观测项目,在第一时间获得沙尘暴形成、移动、分布及有关环境变化的数据,增强对沙尘暴天气预报的准确性和时效性。
一般按照沙尘暴的不同等级,划分出了三类预警等级,具体标准如下:沙尘暴黄色预警,即24小时内可能出现沙尘暴天气(能见度小于1000米)或者已经出现沙尘暴天气并可能持续;沙尘暴橙色预警,即6小时内可能出现强沙尘暴天气(能见度小于500米)或者已经出现强沙尘暴天气并可能持续;特强沙尘暴红色预警信号,即6小时内可能出现特强沙尘暴天气(能见度小于50米)或者已经出现特强沙尘暴天气并可能持续。
四、沙尘暴对民航的危害及预防
沙尘暴天气一般出现在我国西北及华北地区,可导致房屋倒塌、交通供电受阻、自然环境污染、农作物无法生长等灾害,还有可能损害人体健康,对国民经济和人民生命财产安全造成危害。
对民航运行而言,沙尘暴的危害同样不容小觑,主要有以下几个方面:
1.能见度恶劣影响航班正常
能见度是飞行员驾驶飞机的重要天气指标之一,也是决定机场能否开放的重要依据。沙尘暴天气造成的恶劣能见度是航空飞行的障碍,严重影响飞机起降安全。沙尘暴作为突发性天气,预报难度较大,而且气象雷达和卫星云图也难以准确捕捉,因此很容易造成航班备降、返航。更为严重的是,即便飞行员能够借助先进的导航设备起飞着陆,但在最后进近等重要时刻,依旧需要目视观察,沙尘暴对能见度的影响不亚于雨雪,存在很大的安全隐患。
2.强风(大侧风)影响飞机姿态
沙尘暴出现的同时往往还会伴有大风,大风会造成风速超标,使飞行员难以操纵飞机,同时也更容易出现低空风切变和乱流现象,造成航班返航备降。地面滑行的飞机也会受到大风影响,如果落地飞机突遇风速增大可能导致其无法滑行,只能用拖车才能拖入停机位。如果是地面停放的小飞机,尽管有相应的固定措施,但强风可能将其吹离原位,甚至将其吹翻。
3.沙粒碰撞产生静电干扰通信
据研究,沙尘暴的沉积物对飞机的潜在威胁很大。沙粒和飞机以及沙粒之间摩擦产生的静电可能诱发无线电干扰,造成飞机无线电通信失效,影响电磁波发射效率,或导致仪表罗盘指示不准确。
4.沙土吸入发动机内部造成物理损伤
最后,肉眼可见的就是沙尘对飞机结构造成的物理性损伤。如大量的沙粒进入发动机或者燃油管道,会导致各部件功能丧失,甚至会引发发动机转子叶片严重磨损、油路堵塞、导电不良等一系列机械或电子故障。
从沙尘暴的形成机理上看,要想对沙尘暴进行有效预防只能从恢复植被、施行有效的环境保护入手。多年来,我们国家已经通过植树造林在沙漠地区建立了防止沙尘暴的生态屏障,能够有效防止风沙入侵。同时,还可以加强水利设施建设,增加土壤湿润程度,减少土壤流失,也可以降低风沙灾害的形成。
3月21日夜间至22日,华北大部地区迎来今春第三场大风沙尘天气,能见度明显下降。为做好大风沙尘天气下特殊航班运输保障工作,华北空管启动绿色通道,保障3架次人体器官运输航班优先起飞。(《中国民航报》、中国民航网 通讯员张静、谭杰丽、黄冰妹、陈卓然、张菊醒)(编辑:金杰妮 校对:李季威 审核:程凌)