浅谈西北地区沙尘暴天气特征及对航空活动的影响

李阳

【摘 要】本文着重分析了西北地区沙尘暴天气产生的原因，包括地形和气候等诸多要素，以及伴随沙尘暴而来的大风，低能见天气对航空活动的影响，提出了在沙尘暴天气条件下进行航行管制的方法及采取的措施，让相关人员近一步了解沙尘暴天气特征，以便能够更有效地利用天气条件，保障飞行安全。

【关键词】西北地区；沙尘暴；航空活动；航行管制

0 引言

飞机能否安全起降和飞行，受到多种因素的影响，气象条件是其最重要的因素之一。沙尘暴作为一种常见的天气现象，伴随而来的大风和沙尘对航空活动有极大的不利影响。根据气象观测规范[1]定义，沙尘暴为沙暴和尘暴两者兼有的总称，是指强风把地面大量沙尘卷入空中，使空气特别混浊，水平能见度低于1km的天气现象。强烈的沙尘暴可能使地面水平能见度低于50m，破坏力极大，俗称“黑风”，像1993年5月5日在我国西北地区发生的强沙尘暴，造成甘肃、宁夏等地数百人伤亡和数亿元经济损失，引起全社会的关注，因此我国政府和科学工作者们高度重视对沙尘暴天气现象的研究。

1 沙尘暴国内外研究现状及发展

美国自20世纪30年代就开始了沙尘暴分布、形成、监测及对策的系统研究。[2]国关于沙尘暴的研究始于20世纪70年代，1993年5月5日我国西北地区特强沙尘暴天气发生后，中国气象局和中国科学院于1993年9月7—9日在兰州联合召开了“首届全国沙尘暴天气研讨会”，重点讨论了5月5日发生强沙尘暴灾害的机制、成因、预报服务和防灾救灾情况，为我国西北地区强沙尘暴天气的监测、警报服务、综合治理以及为西北地区国民经济建设合理规划布局、协调发展提供有科学价值的建议和意见，开启了我国沙尘暴研究和防治的新纪元。

近20多年来，我国在沙尘暴学研究方面取得了明显的进展。但是与国际前沿水平相比仍有差距。根据21世纪国内外大气科学的发展趋势、人类和自然实现和谐的需求，鉴于我国在沙尘暴方面的研究状况，结合中国气象事业发展战略，建议今后应重点深入开展以下方面的研究：

（1）搞好沙尘暴与干旱生态环境的监测；

（2）加强在气候变暖背景下沙尘暴年代际变化的研究；

（3）广泛开展沙尘气溶胶的观测和研究；

（4）加强典型沙尘暴事件的深入分析。

2 西北地区自然环境特征

2.1 西北地区地理环境特征

我国西北地区地域辽阔，大体上包括大兴安岭以西、长城、昆仑山-阿尔金山以北，主要包括新、宁、内蒙、甘北部及陕、冀小部。由于西高东低，大多数山为东西走向，山脉阻挡了湿润气流。塔里木盆地中部有我国最大的沙漠——塔克拉玛干沙漠，沙漠地区随处可见绵延起伏沙丘的新月形沙丘。西北地区的植被分布自东向西呈经度地带性（草原-荒漠草原—荒漠），土壤也是越往西越稀疏，最后成荒漠土。

2.2 西北地区气候特征

西北地区属于温带大陆性气候，冬冷夏热，全年干旱少雨，气温年较差和日较差大，日照强，多大风，干旱是我国西北地区最主要的气候特征，造成我国西北地区干旱有多方面的原因。（1）降水稀少：西北地区属于非季风区，大部分地区降水在400mm以下且自东向西由400mm左右减少到50mm以下。（2）海陆位置原因：我国西北地区深居内陆，距海洋较远，再加上周围高大山脉阻挡，因而来自海洋的湿润气流很难到达内。（3）我国西北地区河流较少，大多为内流河，水源多为高山集聚的雪水等。

2.3 西北地区沙尘暴时空分布

通过分析西北地区1952至今几十年的所出现的沙尘暴气象观侧记录，可以得出西北地区沙尘暴天气的易发区和多发区，以及多发时段等。我国西北地区沙尘暴天气空间分布有3个特点：①地理纬度高，面积大.沙尘暴天气易发区西起新疆喀什，东止陕北榆林；北起新疆富蕴、内蒙海力素，南到和田、格尔木、吴旗一线，沙尘暴天气总体呈东一西走向的带状分布，其中，南北最宽处约11个纬度，东西长约34个经度，总面积约40000km。②强沙尘暴天气多发区集中，多发于吐鲁番、哈密、敦煌、巴彦毛道、景泰和中卫等站，基本呈西北一东南向分布。③沙尘暴天气分散在七大沙漠区或其边缘地区，即分布在古尔班通古特沙漠、塔克拉玛干沙漠、库姆塔格沙漠、柴达木盆地沙漠、巴丹吉林沙漠、腾格里沙漠、乌兰布和沙漠及黄河河套的毛乌素沙地周围[3]。

2.4 沙尘暴防治措施

2.4.1 加强对沙尘源的控制

我们要抵御风沙侵袭，首先要重视生态环境的保护和治理，减少对自然的破坏：其次要恢复林草植被，减少沙尘源。在沙源周边地区，采用林业，农业，生物等工程和技术措施，防止土地沙化的进一步扩展，从而减少沙源[4]。

2.4.2 加强对大风的监控与预防

我国北方地区特别是西北地区，由于各种原因，气象站稀少，设备落后，难以适应对沙尘暴天气进行监测，预警的要求。所以建议尽快建立，完善西北地区沙尘天气的动态监测，预警系统，应用气象卫星，雷达，自动气象站的等各种手段对沙尘暴的形成，发展，传播，进行跟踪监测，建立相关的资料库，将传统的天气学方法和现代的数值预报方法相结合，及时对大风，大气压等要素进行分析和信息共享，从而可以提前预测沙尘暴的到来，通报给机场，管制单位，航空公司，以及其他相关单位去提前制定方案应对。

2.4.3 加强沙尘暴的形成条件，机理，变化规律等方面的研究

3 沙尘暴天气对飞行活动的影响及相应的管制措施

沙尘天气一般会导致大风、低能见度，造成航空器迷航，看不清跑道而无法着陆，也会因能见度很差而造成机场关闭，航空器只能返航或者去备降。对飞机本身也产生了许多不利的影响。面对沙尘暴愈来愈严重的趋势，开展对这种恶劣天气的研究显得十分必要，通过对各种不利因素的分析，提前采取预防措施，可以最大程度地降低沙尘暴天气对机载设备的危害，减少飞机故障的发生，提高飞机安全性和航班正常性。

3.1 沙尘暴对航空活动的影响

3.1.1 风对飞行的影响

当沙尘暴天气出现时，大风也随之而来，大风是沙尘暴天气形成的必要条件。强风对民航飞机的起飞降落有较大影响，一旦风的强度超过相应的安全标准，飞机就无法起飞降落。不管是由于冷锋过境造成的地面大风，还是由于高空急流造成的高空风，对飞行都是很大的挑战。强风还容易使机场的风速超过飞机的起降标准，迫使航班返航或备降。当侧风很大时，飞机容易失去平衡，特别是飞机在强侧风条件下着陆时，容易造成飞机偏离跑道，在跑道外接地，甚至可能发生轮胎破裂和起落架折断等事故。

3.1.2 沙尘对飞行的影响

由于风沙的出现具有突发性，常规的预报方法难以奏效，即使有气象雷达和卫星云图，也无法对其出现的具体时间和强度作出准确的预报，这往往导致许多航班由于误入沙尘区看不清跑道被迫返航、备降、延误或取消，从而影响到航班正常[5]。

3.2 在沙尘暴活动区安全飞行的措施

3.2.1 飞机进入沙尘暴区域前的管制措施

对于在沙尘暴下的管制指挥过程中要以防止飞机进入有低能见度，大风的区域为工作重点，要做到这一点，我们必须注意以下几点：

（1）管制员在班前准备会上注意对天气预报和系统天气形势图加以研究，根据天气预报、实况、卫星云图和雷达观测等资料，认真研究其的性质、范围、发展趋势、移动方向和速度和该机场可能好转的时间，避开选择沙尘有可能影响的航路[6]掌握如何指挥机组避让沙尘暴，能够判断出什么情况下可能存在沙尘暴、提醒并指挥飞行员或正常着陆、或空中等待、或飞往备降场。

（2）主动提醒机组采取预防措施，以防万一。

（3）预测该机场总的航班量，以及可能会受影响的航班，要时刻警惕天气转坏的可能性。

（4）管制员要掌握不同机型的性能，特别是对风向、风速的要求；随时向气象部门了解天气的变化趋势，及时了解掌握相关机场关闭和开放的信息并通报有关航空器。

（5）密切关注正在空中飞行的航空器，利用雷达掌握航空器位置，有效的做好指挥预案，实施正确的指挥。

（6）及时了解掌握辖区内和相临管制区内备降机场接收备降的能力，根据空中航空器或其公司签派的意图合理安排备降事宜。

（7）当沙尘天气造成大范围返航备降时，及时开放扇区，分解管制压力。

3.2.2 飞机遭遇沙尘暴后时管制措施

当由于沙尘原因与航空器失去通信联系时，管制员除查明原因外，应迅速采取以下措施：

（1）通过有关管制室以及空中其他航空器的通信波道，设法与该航空器建立联络；

（2）使用当地可利用的通信波道连续不断的发出空中交通情报和气象情报；

（3）可开放有关的导航设备，使用雷达寻找航空器，掌握该航空器的位置；

（4）调配空中有关航空器避让，通知有关机场作好备降准备。

4 结论

本文利用气象学的基础知识和航空学的基本理论，进一步讨论了西本地区沙尘暴活动对航空活动的影响，并针对这种影响提出了一些管制手段。总结如下：

（1）沙尘多发区主要位于沙漠、沙地和干燥的沙质地表，我国西北地区气候空气干燥、降雨稀少，地表植被覆盖率较低。因此沙尘天气出现频繁。

（2）沙尘暴的发生有四大要素，分别是动力条件大风，物质基础沙源，热力条件大气层结构不稳定和地形等。

（3）沙尘天气造成的低能见度、大风以及沙粒对飞机性能和飞行安全有着极大的影响。

（4）沙尘发生时，管制员应及时认真地获取并分析实时的天气现象和空勤组的天气报告，在严格遵守各项规定的前提下，灵活谨慎地进行指挥飞机避开沙尘区域。

（5）当飞机误入沙尘区时，应当帮助空勤人员防止惊慌，集中精力进行仪表飞行，做好一系列合理安全的管制工作，协助空勤人员使飞机脱离沙尘区。

【参考文献】

[1]中央气象局.地面天气观测规范[S].北京：气象出版社，1979：21-27.

[2]美国学者对尘暴的研究主要包括以下著作：范斯·约翰逊《天堂中的台地：尘暴故事》.（Vance Johnson Heavens TablelandTheDust Bowl Story）.马萨诸塞州克林顿1947年版保罗博尼菲尔德：《尘暴灾区，人民，扬尘及大萧条》[Z].

[3]朱展达，吴正，刘恕，等.中国沙漠概论[M].北京：科学出版社，1980.

[4]陆均天，王守荣.国家气象中心[J].科学新闻周刊，2001.

[责任编辑：汤静]