复杂天气背景下直升机救助飞行气象保障

郭泓麟

摘 要：气象条件是直升机安全运行的客观条件之一，本文结合现有气象数据资料，依据天气学原理，利用天气图、数值预报产品、雷达及卫星云图、低空重要天气预告图和气象报文信息，探究6月29日引发渤海湾船只遇险的雷雨大风形成机制及其发展趋势，阐述复杂天气背景下航空气象服务的整体工作思路，提出直升机飞行气象保障工作的改进方向。

关键词：救助飞行；天气形势；雷达回波图；航线天气

大气时刻不停地运动，产生风雨雷电、冷暖干湿等各种自然现象，这些现象与直升机飞行安全、运行效率、任务成败密切相关。因此，做好飞行气象服务保障工作，努力摸清大气运动规律，把握天气演变特点，及时准确提供气象实况数据和预报信息，对于直升机飞行趋利避害，保障安全，增强人员信心，确保行动顺利，具有重要意义。

2015年6月29日，北海第一救助飞行队（以下简称北一飞）B7309、B7312救助直升机，在大风、低云伴随降水的复杂天气条件下，成功执行了四起砂石船救助任务。

本文以此次渤海湾大救援行动为例，从天气形势，雷达回波图及卫星云图，起降、备降机场及航线天气等三大方面入手，详细阐述复杂天气背景下航空气象服务的整体工作思路，探讨直升机救助飞行气象保障工作的改进方向。

1 海上险情概述

6月28-29日，高空槽系统过境我国华北北部、东北地区，地面冷锋在槽后强冷高压推动下，裹挟着大风、低云、强降水席卷渤海湾北部，该海区出现东北风7-8级阵风9级的大风天气，涌浪一度达到3-4米，能见度1-2海里，伴随短时雷阵雨和海雾天气。大风大浪造成海上船舶航行困难、作业受阻。

6月29日13：44时，大连基地西北67海里处，“豫信货13396”船舱进水，5人被困。附近船舶报告的天气状况：海上能见度3公里，东北风7-8级，浪高3米，小阵雨。紧接着下午14：05时，大连基地以北62海里处，砂石船“姜航99”进水，同样是5人被困，现场天气与“豫信货13396”类似。下午15：51时，蓬莱基地西北方向103海里附近，涌浪导致“姜顺299”、“国良7”砂石船先后进水，“姜顺299”上的6名船员、“国良7”上的4名船员也先后遇险，情况十分危急。

四起险情接连发生，现场天气、海况恶劣，复杂天气条件下能否顺利执行救助任务，气象决策至关重要。起飞机场、遇险现场和航路天气的变化趋势，是决策的重要依据，同时也是最大的不确定因素。很多时候天气状况的不确定性，让海上救援行动陷入两难的境地，救助任务是推迟还是取消，都取决于对天气状况的判断。未避免决策失误，当值气象人员接警后立即汇总类气象信息，利用天气学原理对资料进行专业分析和判断。

2 天气形势分析

天气形势指大范围流场、气压场、温度场三度空间的分布趋势，它包含大范围环流及环流的各个天气系统。实践证明，天气变化与天气系统及其空间分布（即天气形势）的变化密切相关，开展天气形势分析是进行天气形势预报的关键，也是做好气温、风、云、降水、天气现象等要素预报的基础。天气图、数值预报产品是分析天气形势、预报天气趋势的重要工具。下面就利用这两个工具对6月29日当天的天气形势进行剖析。

2.1 天气图分析

根据6月29日08时高空图资料分析，500Hpa高度场上，蓬莱基地位于东北前倾槽底部，高空所在区域为相对平直的西风气流；南方副热带高压北抬西进，控制长江以南广大地区，副高北部边缘雨带维系在四川盆地和淮河流域，产生系统性降水。

700Hpa高度场上，东北前倾槽继续向华北地区伸展，形成分段式槽线，山东半岛位于弱高压脊内。温度场落后于高度场的温压配置有利于高空槽系统随大气环流继续东移发展，考虑到华北平原和渤海湾下垫面摩擦效应相较山地高原为弱，山西、河北上空的700Hpa前倾槽将加速推进，前倾槽具有很强的热力不稳定层级，12小时内对渤海湾产生重大影响。

700到850Hpa上，江淮下游和四川盆地受南支切变线控制，中低空气旋式环流增强，辐合运动明显，将产生区域性强降水，但未来对北部海区影响有限。

冷高压常出现在高空槽后下方，由于高空槽后西北气流辐合产生质量堆积，使其后下方高压得以维持和加强。反映在08时850Hpa高度场上，东北前倾槽后方生成一冷性高压，位于中蒙边境附近，在西北气流引导下，带动整个高压系统东移南下，在地面高压前缘形成冷锋。同一高度上，河北北部、内蒙中部地区上空等温线密集、温度露点差（T-Td）较小，预示该区域为高空锋区。锋区气象要素变化剧烈，由地面随高度向冷气团（冷高压）一侧倾斜，锋面在地面的交线即为锋线，由此推出，地面锋线在其高空锋区前部。

29日08时的地面天气图上，存在两个显著的天气系统，一个是四川盆地在高空系统作用下生成的闭合低压涡旋，一个是冷暖空气交汇形成的地面冷锋，其自黑龙江向南伸展至河北境内。在高空图分析中，提到前倾槽翻越山脉后移速增快，反应到地面系統上，高压系统推进速度也将加快，导致高压前缘、冷锋后部气压梯度增大，因此在冷锋过境期间，当地尤其是海上风力会明显增强。

对流层中下部，低压槽前呈现辐合上升气流形式，有利于成云致雨，常产生强对流天气，出现雷暴大风、冰雹、局部强降水等强对流性灾害天气。地面冷锋在后部冷高压推动下继续向暖湿空气一侧东移，受此影响，冷锋预计24小时内陆续影响渤海北部海区和辽东半岛全境，出现短时雷阵雨、大风天气。

2.2 数值预报分析

数值天气预报是根据大气动力和热力学基本方程组，应用数值积分方法，对未来的天气形势和气象要素做出预报的方法。随着数值模式的不断改进，数值预报正确率不断提高。气象员参考国内T639预报图、日本传真图、欧洲中心和中央气象台等数值预报产品，主要侧重于天气现象、降水强度、风向及风力等级预报，这些也是影响直升机运行至关重要的因素。

首先来看29日上午08时发布的3小时降水预报图。根据T639的3小时降水预报图分析可初步判断，渤海湾自29日上午11时开始，将经历一次范围较广的降水过程，普降小到中雨，延续至晚上20时；而日本GSM降水图上，降水主要集中在渤海湾北部和山东半岛。

在T639的925Hpa风场和相对湿度场预报图上，11时开始渤海湾北部东北风增强为7级（16m/s），并在山东半岛上空出现显著的气旋式切变，风向转变为西南风，与高空前倾槽的整体环流形式和发展动向基本吻合；同时渤海湾北部区域相对湿度可达80%以上，具有较好的水汽条件。下午14—17时，东北风力有所减弱，仍维持在6级（12m/s）左右，同时水汽主要集中在天津、唐山沿海一带。

再来看日本29日08时发布的FXFE502传真图，该图为地面气压、降水和地表风12和24小时预报图。12小时预报图上，29日白天虚线所代表的降水区域主要集中在渤海北部，中心降水达22毫米在天津附近，同时海上风力较大，最大风力东北风5级（8m/s）。24小时预报图上，北部海区降水基本停止，东北风减弱为4级（6m/s）。最后参考中央气象台6小时降水预报图，其图显示29日08—14时，降水主要集中在渤海湾北部及其沿岸地区，极值点在秦皇岛沿海地区，6小时降水量在25毫米以上。14—20时之间，狭长的降水带仅存在长白山一侧，渤海湾降水基本停止。

2.3 综合结论

根据上述两方面分析结果，可得出以下预报结论：6月29日蓬莱基地上空将经历一次弱高压脊转弱低压槽的过程，天气由晴朗转为多云，受高空系统影响，当日白天以多云天气为主，傍晚时受槽底影响，部分对流云增多，多云转阴有零星降水。

渤海北部和辽东半岛南部则将受到高空前倾槽和地面冷锋的共同影响，29日白天出现短时雷阵雨天气，雷暴大风可达5-6阵风7级，以东北风为主，降水中心在河北东北部及天津部分地区。大连基地29日下午将出现小阵雨，伴有雷电。地面冷锋过境后，三地天气逐渐转由槽后西北下沉气流控制，云量减少，温度逐步回升，7月1日开始温度将升高到30-32℃左右。

3 雷达回波图及卫星云图分析

从卫星上观测云层覆盖程度和云团演变，从天气雷达上探知云层厚度和云（雨）滴分布状况，是两种重要的现代大气探测手段，可以更好地识别不同的天气系统，确定系统方位，估计其强度和发展趋势，为天气分析和预报提供依据。

雷达回波图，从蓝色到紫色表示回波强度由小到大（10-70dBz），从回波颜色可以判断降水强度、雨区范围、降水云发展趋势和移动方向。雷达回波图上，从蓝色到紫色降雨强度逐渐增强，绿色以上回波区域对应有降水出现。一般而言，深绿色回波为弱降水区域；亮黄色为中等强度降水（10毫米/小时左右）区域；暖红色为强降水（20毫米/小时左右）区域，并且有可能出现短时雷雨大风、冰雹等强对流天气。

在此次渤海湾大风降水过程中，渤海湾沿岸的营口、秦皇岛、烟台多普勒天气雷达也对其进行了全程跟踪探测。自险情发生后，气象员紧急调出雷达资料，分析判断近时雷达回波特征。从13时华东区雷达拼图可以看到，有三片显著的回波区域，江淮暖湿切边引起的对流降水过程在山东中南部、安徽和江苏北部，高空槽引起的冷鋒云系部分主体已移至河北东部，狭长的先导气流已深入辽宁中部。离系统最近的秦皇岛雷达站探测距离达230公里，连续查看单站雷达的回波影像，初步推断冷锋锋面系统势力已经减弱，先期产生的雷暴大风过程时间短，现场风力已转弱。

卫星云图可以较好的反映出天气过程中尺度系统的发生、发展和消亡规律。通过连续播放云图，发现29日当天北方锋面云系的动力除了槽后冷高压，同时还受俄罗斯远东上空冷涡气流影响，整个锋面云系呈现出一定的气旋性运动特征。在此过程中，云系尾部原本连接成片的云层开始变得离散凌乱，云层变薄，在冷涡气流的拖曳下继续运行着向东北方向发展。

结合两方面大气探测资料，初步判断29日下午渤海湾北部降水已接近尾声，通过水汽凝结、云层放电、对流及平流运动，大气已释放一部分不稳定能量。但海上飞行仍会遭遇碎雨云、淡积云等零散低云，伴随小阵雨天气，风力维持在5-6级左右，降水造成的海雾天气将会被强风吹散，能见度显著回升。

4 起降、备降机场及航线天气

地面气象观测在机场范围内，气象员按照规定，在飞行活动前一小时开始定时观测，每小时整点开展一次，直到飞行活动结束。观测结果详细记录在地面观测簿中，气象员按照民航观测和报告标准编制机场例行天气报告（METAR）。

根据29日当天蓬莱机场、大连周水子机场、烟台机场的例行天气报告判断，前两所起降机场和后一所备降场无影响直升机运行的气象要素，能见度、风、云等要素符合直升机起降标准。

高空预报包括航路预报、区域预报，直升机一般飞行高度较低，执行救助任务时通常不走航路，一般只向机组提供航线所在区域预报，华北、华东等地区气象中心以重要天气预告图的形式发布区域预报。在制定飞行航线后，气象员赶在执行海上救助任务前，打印了当天14-20时段的低空重要天气预告图（3000米以下）。预告图显示该时段内渤海湾西部有孤立隐藏的积雨云，云底高最低在900米左右，暂无热带气旋、颠簸、积冰、急流等可能对低空飞行构成威胁的天气现象。结合前文分析，气象员认为航线上孤立的积雨云已经停止发展，对飞行活动不构成威胁，机组可以执行海上飞行任务。

5 气象保障下的救援效果

气象员与机组充分沟通后，机组根据汇总的气象资料和分析结果，审慎决策，决定驾机从蓬莱机场、大连机场起飞赶赴救援现场。B7309于14：15时从大连起飞执行第一起救助任务，到B7312于19：05时落地蓬莱完成最后一起救助任务，前后历时5个多小时，四艘遇险砂石船上20名船员全部获救。

飞行过程中，直升机只碰到零星小雨，5级左右的偏北风，天气条件未趋于恶化。同时，气象员也通过各类气象信息获取渠道密切关注着本场、航线、海区天气变化，及时掌握天气动态，确保此次渤海大救援任务圆满完成。

6 结语

回顾此次海上救助行动，出现时间集中，险情状况类似，遇险人数众多，天气条件复杂。气象人员依靠科学的分析手段，扎实的业务功底，为复杂天气背景下的直升机救助飞行撑起了一把安全伞。截止2015年8月1日，北一飞气象员已保障救助飞行任务881起，没有发生一起天气原因造成的飞行事故或事故症候，确保了全队飞行正常、可靠、安全。提供优质可靠的气象服务是气象人不懈地追求，航空气象保障的难点和直升机驾驶员的期许，是气象人前进的动力。飞行队气象人将一如既往，不辱使命，在保障飞行安全方面积极发挥作用，为我国海上救助事业发展做出应有的贡献。