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教人要从小教起。幼儿比如幼苗,培养得宜,方能发芽滋长,否则幼年受了损伤,即不夭折,也难成材。?---
陶行知:《陶行知全集》
看电影,学地理——《中国机长》之积雨云
十一期间根据真实事件改编的电影《中国机长》上映,在飞机出现问题后能够成功迫降,这堪称是民航史上的奇迹,电影为观众呈现了的一系列惊魂场面,尤其是飞机不得不穿过黑压压的积雨云层的画面,是我们过去在电影里也前所未见的。
在民航系统中,无论是管制还是气象,无论是机组还是地勤,听到积雨云,脑海中想到的都是延误、绕飞、颠簸、雷雨大风。
积雨云云浓而厚,由积云变来,云体庞大如高耸的山岳,顶部开始冻结,轮廓模糊,有纤维结构,底部十分阴暗,常有雨幡及碎雨云。
当形成浓积云之后,若空气对流运动继续增强,云顶垂直向上发展更加旺盛,达到冻结高度以上,原来浓积云的花椰菜状的云顶开始冰晶化,它的明显而清晰的边缘轮廓开始在某些地方变得模糊,此时就进入积雨云(cumulonimbus,cb)阶段。
积雨云臃肿庞大,云底高度一般约在400-1000米,在潮湿地区出现的高度通常比在干燥地区低近一半;冬季寒冷地区约4500米,夏季温暖地区约18,000米;积雨云云顶很高,可达对流层顶(8000-12000米)。在全球除了南极以外的地区均可产生。大多出现在温暖潮湿的地面、山区以及在热带海洋上空。
积雨云也叫雷暴云,形成积雨云的3个必要条件:
大量的不稳定能量要产生对流天气,首先大气层结不稳定,在储存有大量不稳定能量的大气中,一旦受到足够的冲击力,不稳定能量就会释放出来,变为空气上升运动的动能。
充足的水汽充沛的水汽也是形成雷暴的必要条件,如果没有充沛的水汽,即使发生了对流,也不可能产生高大的雷暴云。所以,雷暴云多出现在水汽充沛的时间或地区。
足够的冲击力大气中不稳定能量和水汽的存在,具备了发生雷暴的可能。要使可能变为现实,还需要有足以使空气上升,到达自由对流高度以上的冲击力,这样不稳定能量才能释放出来,上升气流才能强烈发展,形成雷暴云。
积雨云分两种:秃积雨云和鬃积雨云。
秃积雨云(Cbcalv)为积雨云的初始阶段,云状特征除了在云顶边缘的某些部位由于冰晶化而开始模糊,呈现丝缕结构之外,其它特征与浓积云相似,无明显差别。
秃积雨云,积雨云的初始阶段,常常由浓积云发展而成,存在的时间通常较短。鬃积雨云(Cbcap)在对流发展极盛阶段,此时云顶发展到极高,由于该高度远高于冻结高度,出现大量的冰晶,而且又受到上空强稳定层的阻抑,所以云顶花椰菜状迅速消失,趋向平展,形成铁砧状,称为云砧。边缘出现细鬃条纹,故称"鬃状"。
鬃积雨云,出现后不久就会有降雨。积雨云云砧有时也由于发展过程中因高空风速极大,水平运动加强,使云顶沿风的去向水平铺展开来而形成。积雨云云底阴暗,并有乱流造成的起伏。在云的前方有升降气流造成的滚轴状云。
积雨云几乎总是形成降水,包括雷电、阵性降水、阵性大风及冰雹等天气现象,有时也伴有龙卷风,在特殊地区,甚至产生强烈的外旋气流--下击暴流。这是一种可以使飞机坠毁的气流。
积雨云结构示意图
从上图可以看到,积雨云往往伴随有冰雹、闪电、大风、暴雨等天气,这对于飞行在积雨云内或附近的飞机的安全造成了很大威胁。特别是积雨云里强烈的上升和下沉气流,会对飞机的平衡与姿态造成严重影响,其中最著名的就是下击暴流。如果飞机在起飞降落过程中遇到强烈的上升或者下沉气流,最严重的情况,就会造成飞机失去升力,再加上积雨云内及附近冰雹、闪电的影响,因此积雨云一直以来都是民航飞机飞行的禁区。夏季到来之前,我们在天上一般见到积云,积云如果迅速的向上凸起,就会形成高大的云山,这时候,云底慢慢变黑,云峰渐渐模糊。不一会,整座云山就会崩塌,天空也特别暗,马上就会哗啦哗啦下起暴雨,雷声隆隆,电光闪闪,有时还会带来冰雹或龙卷风。
那么,如何提前发现积雨云,并作出预警呢?
卢森堡货运(Cargolux)飞行员Christiaan van Heijst于今年六月在Facebook个人主页上发布了一张中国天空的雷暴云的照片。他写道:‘在北京-上海航线上飞行,我们遇到了一个非常活跃而美丽的雷暴锋面。出现在我们左边的云几分钟之前还没有出现在雷达上,突然就带着闪电长出来。当我们靠近的时候,看到云团将覆盖我们的航路,我们不得不绕飞10公里躲避。这个云团每分钟长高5000/6000英尺,如果我们没有远远地避开她,势必给飞行安全造成危害。对于机组人员来讲,目视是最简单的方式,当飞行高度较高,且距离积雨云较远的时候,往往能通过硕大的积雨云顶来识别出积雨云,提前做出相应应对措施。
但当飞机飞行高度较低,且处于云中时,目视识别积雨云便不是那么容易了,这是我们就需要千里眼登场了,这便是机载雷达。
大红点就是雷暴的中心
经过“技术处理后”的雷达,因为波段不同,它们变成了对飞机的瞎子,但却变成了识别雷暴的慧眼。可以根据回波强度的不同,提前判断出积雨云的位置与强度。
而位于地面的气象观测员及管制员,也同样可以通过目视和雷达的方法观测到积雨云。
随着观测技术的发展,如今的观测员同样也可以通过雷达来判断和发现积雨云,在积雨云存在的位置,雷达回波强度往往很强,相应的回波颜色基本上为红色。因此在雷达上如果看到红色的回波块,基本上便是积雨云了。
一般来讲积雨云有几个明显的特点:1) 垂直发展明显,垂直尺度明显大于水平尺度,甚至有点原子弹蘑菇云的意味。有像花椰菜一样的云体;2) 发展成熟时,产生大帽子一样的云砧;3) 如果积雨云在你头顶上方,其实就是我们所谓的乌云,底部阴暗模糊,甚至可以看见悬球结构。
积雨云出现的时候,气象观测员更要睁大眼睛竖起耳朵,确认本场到底有没有雷雨出现。而预报员,则不仅要预报好雷暴的动向,还要时刻做好准备,对管制员和航空公司答疑解惑。
每年夏天的6、7、8月份,正是雷雨天气的高发期,也是各位民航最忙碌的季节之一。在闷热的天气下还要时刻绷紧神经,其中的辛苦,民航圈的各位都有切身的体会。这个时候,可能还要面对不理解延误的旅客,发牢骚并不能解决问题,能解决问题的,是我们各个部门加强沟通和理解,更好的配合完成工作。
雷电一般产生于对流旺盛的积雨云中。图示意我国南、北方多年平均雷电日数的月份分配。根据材料回答问题。
(1)指出我国南、北方雷电日数的差异,并分析原因。(2)简述雷电灾害的预防措施。解析与答案
【解析】直接从图示分析差异。原因主要从我国南北方的纬度位置和气温的差异影响对流雨的形成分析。
雷电的防御主要从工程措施,完善防雷设施建筑,安装避雷针;和非工程措施:提高安全教育,加强监测与预报分析。【答案】南方出现雷电的月份比北方多,雷电日数较北方多。原因:南方较北方气温高,高温期较长,对流旺盛;湿度大,雨季长。加强民众防雷教育,提升防雷意识和能力,贯彻防雷政策法规(如:雷电天气时减少使用手机,避开水面以及其他空旷的场地等);加强雷电的监测、预报、预警;完善防雷设施建设(定期检测防雷设施,安装避雷设施等)。
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