雷暴雪：冬季安全飛行的殺手

這是美國北卡羅來納州西部山區4月份一個寒冷的早晨。天空下著小雨，氣溫在4℃度以上。隨著雨越下越大，氣溫在短時間內疾速下降至0℃，降雨轉變為降雪。突然，一道亮光劃破天空——閃電！這是一場雷暴雪。

大雪使天空變得模糊，阿什維爾機場的能見度降低至400米。伴隨著無數閃電，大雪下了1個小時。即使地面溫度比較高，雪還是迅速覆蓋了一切。暴風雪很快就停止了，正如它不期而至一樣，溫度很快回升至結冰點以上，大雪的融化速度幾乎和下雪一樣快。

雷暴雪難于預測并很少見，但是對于低空飛行或者著陸的飛機來說卻是一個實實在在的威脅。它被定義為伴隨著雷電的暴風雪，一種低于結冰溫度的對流性降水。大家通常認為對流性降水和雷暴發生在比較炎熱的月份，但對流和高溫并沒有直接聯系，它主要受控于不同高度的溫度變化——垂直氣溫梯度。

垂直氣溫梯度決定了不同高度的環境溫度。急劇變化的垂直氣溫梯度隨著高度上升氣溫迅速降低，大約每1000英尺降低2℃，如果環境溫度變化率比這個更大，對流就產生了。急劇變化的垂直氣溫梯度通常更多的發生在比較熱的月份，當強烈的太陽輻射照射在地表的時候，使得地表上的氣溫也升高。當然，它也可能發生在任何時間，即使是溫度低于結冰溫度的時候。

形成與識別

雷暴雪可以在很多種天氣條件下形成。寒冷的空氣飄過較暖的水面會形成很大的氣溫垂直梯度從而導致對流，而下部潮濕的空氣又能帶來更多的降水。這種情況經常發生在美國和加拿大的大湖泊周圍。眾所周知的“湖泊效應”雪通常具有對流特性，尤其是冬季初期寒冷的極地或北極圈氣團從西北面吹來，而湖水溫度又是最高的時候。這種情況通常發生在冷氣團通過低壓地區后和冷鋒過后。在東北部的低壓區域，氣旋產生西風吹過湖面。當寒冷的氣團吹過溫暖的湖面時，靠近湖面的空氣變得溫暖和潮濕。

對流雪通常發生在湖的下風面，經常會有暴雪和難以置信的雪量。幸運的是，更極端的情況往往僅限于湖泊的背風面附近。例如，2006年10月13日，紐約布法羅，當地時間01：53，機場報告能見度400米，雷暴和大雪，云底高60米，短時有閃電。之前6個小時下了30厘米的雪，其中僅前一小時的雪量就達10厘米。

擁有暖濕氣流的海洋和鄰近的沿海地區在冬天也會遇到類似的天氣。極其寒冷的北極氣團能從內陸移動到開闊的水面上。下層空氣的溫度會迅速升高而上層空氣的溫度還是保持很冷，于是就形成了巨大的垂直氣溫梯度，并有可能形成對流天氣。從阿拉斯加向南至華盛頓的北美洲西北海岸、不列顛群島和歐洲西北部還有日本都發生過雷暴雪，所有這些地區的特點都是溫暖的海洋氣流和相對溫暖的水面。

還有另一個可以形成對流雪的地方是強烈冬季雷暴的中心。南方溫暖不穩定的空氣可能被卷入氣旋性環流，當這股空氣被抬升時不斷冷卻，當被抬至足夠高時該層空氣會降至結冰點以下并仍然擁有不穩定的垂直氣溫梯度。到此時，不穩定的空氣層通常已經被旋轉到低壓中心的西北面。被對流加強的雪帶可能會融入到雷暴的層狀云帆中使其變得更大。發生在2010年2月6日影響了美國東海岸地區的那場嚴重的雷暴雪，其特征就是有對流性雪帶。

有時候強烈的高空槽會產生雪，繼而導致雷暴。這些槽聚集了大量的高空冷空氣從而在東側產生抬升氣流。對流通常就這樣產生了，再加上地面低溫，就會產生雪。文章開頭所描述的情景就是這種動態實例。在這種情況下，一個高空低壓環正好在美國東部南阿巴拉契亞山脈南部的中心。一個環繞著低壓的槽又加劇了雷暴雪。

雷暴雪更多出現在山脈地區。高海拔導致更低的溫度，同時山行抬升氣流（風被上升的地形所抬升）也促進了雷暴雪的形成。

對飛行安全的影響

對航空業來說，對流產生的雪或者雷暴雪即使不會產生直接的危害也會帶來很多問題。能見度的降低就是一個明顯需要擔心的問題。有時候，在白化天氣下，能見度會在短時間內降到零。雖然這些雷暴雪本身沒有雷暴那么強，但還是會有亂流。冰雹有時也會伴隨著這些雷暴雪出現，但通常都是比較小比較軟的冰雹Ⅰ類型。有時候也會伴隨著大風，但不是那種強烈雷暴產生的下擊暴流，而是在雷暴下擊過程中從空中直線到地面的風。它會產生強烈的陣風，并疊加到現有的大風中。如果有閃電的話，這又是另一個威脅。有無數的報告稱飛機曾在雷暴雪天氣飛行遭遇雷擊。

跑道道面狀況也會迅速惡化。降雪量通常會很大。每小時10厘米都是正常的，有記錄顯示雪量曾達到每小時15～23厘米。如此大的降雪量使跑道在數分鐘內就被大雪所覆蓋，除雪的速度也跟不上大雪積聚的速度。即使地面溫度高于結冰溫度，雪也會積聚起來，因為雪的積聚速度超過了融化速度。同樣的情況還發生在停在地面的飛機表面上。如果當時的條件有利于對流，雪會持續好幾個小時，總雪量會非常大，有時候一天會積聚好幾英尺雪，如此大量的雪使得清除變得很困難甚至是不可能。

對于飛行中的飛機來說，這些雷暴雪看上去并無大礙，飛行員可能不會繞開這些天氣，但是需要重點關注的是在這樣的天氣下嘗試進近和著陸的飛機，或者是飛機在進近的過程中開始形成的類暴雪。這些天氣會產生亂流，但是不會像夏季雷暴中的那么強。

對流性抬升氣流通常很強烈。所以降水量會很大，在空氣抬升導致的絕熱冷卻和降水導致的蒸發冷卻的綜合作用下空氣溫度會下降。在有些情況下，上述原因導致的氣溫下降會達到結冰點之下。雨水轉變成雪，一個正常的降水過程也可能會轉變成一個嚴重的雪情。

實際的地表溫度并無法說明將來會發生什么。雪花是在距離地表幾千英尺高的云中形成的。如果靠近地表的空氣層溫度高于結冰點并且足夠厚，那么雪會融化以雨水的形式落到地面上。如果靠近地表的空氣層比較薄，那么即使地表溫度高于0℃雪還是會下到地面上。曾經有地表溫度超過5℃，甚至超過10℃時下雪的報道。不過開始下雪后，溫度會迅速降低。對于航空業來說這個問題的癥結我們將它稱為雪對雨的“放大效應”。例如，假設每小時1厘米的降水量。如果是以雨水的形式，那么就是每小時1厘米的降雨。如果相同的降水量以雪的形式降下來，那就是每小時10厘米的大雪。能見度會以差不多相同的比例降低，因為雪花的面積要遠遠大于雨滴的面積。同樣的降水量，在下雨時能見度為6000米，但下大雪時能見度就只有400米。

短期內難以預測

正因為很少見，雷暴雪或對流雪通常很難預測。氣象學家可以通過上述現象的出現來預測雷暴雪有可能會發生，但是具體的預測，比如時間和雪量卻是不可能的。如大多數對流情況一樣，對當地的大氣探測情況進行研究可以為我們提供可能出現雷暴雪的最好線索。但是這些并不是強烈的雷暴，它們只是在不穩定邊緣環境下形成的頂部較低的雷暴。

在這些案例中標準的穩定性參數有時預示出不穩定性。這種情況更可能發生在“溫水”案例中。例如，2008年1月27日在美國太平洋西北部的對流雪。所有的參數都表明至少有某些對流活動存在。在這種情況下，不穩定空氣層從地面一直延伸到5500米的高空。

然而，像美國東海岸發生的這種氣旋性的雷暴，不穩定空氣層不在地面也不接近地面，典型的穩定性參數對于預測通常是沒有價值的。在喬治敦發生的雷暴雪事件中，所有參數都預示大氣將非常穩定，根本不可能發生對流。不穩定的空氣層，也就是對流產生的地方，在遠離地面的高空。在這些案例中，需要對探測數據進行仔細的研究來識別大氣中不穩定的區域，即使這樣，比較準確預測對流雪或雷暴雪的發生還是比較困難的。