冲上云霄

烟灰

延长野火季节为飞行员创造了具有挑战性的条件。


一架C-130大力神在野火上掉落了阻燃剂。飞行距离太近的非消防飞机会因烟雾而降低能见度,从而造成碰撞危险。
卡斯滕·希恩(Karsten Shein)
Comm-Inst气候科学家

T当他们越过阿留申人前往STS(加利福尼亚州圣罗莎)的途中时,飞行员已经从安克雷奇中心得到了这个消息。该机场已提前一个小时关闭,由于处于野火疏散区,该天很可能不会重新开放。机组人员确认并拨打了他们的候补人员-APC(加利福尼亚纳帕)。

从巡航高度下降,他们可以看到大片的烟雾,以及一片大火烧焦的景观,大火在这里肆虐。尽管大火仍在机场北部,但他们的整个方法仍必须使用仪器-直到至少内部标记,他们都无法拾取视觉。

使事情复杂化的是,刮起那些大火的风很大。靠近火堆的山脊顶站录得持续的50 kt狂风,阵风达到80。阵风相对较轻– 20 kts狂风至36。尽管在Rwy 36上侧风不会太糟,但阵风可以一种不舒服的方法。

下降到8000英尺时,倾斜范围的能见度开始下降。很快,当飞行员紧贴滑行道时,机组人员全神贯注于仪器。在外面,天空是一个模糊的白褐色。飞机经过2000英尺高空,撞上一层较强的风,就从滑行道上震了起来。煽动火焰的海上风暴使空气移动到稳定的海洋层之上。

那股风慢慢地与地面空气混合,并产生适度的风切变。当副驾驶喊他有跑道时,飞机正在迅速接近决策高度。在挡风玻璃中,它只是一个模糊的深色矩形,但他们可以看到它以及跑道尽头的灯光。 FBO通知他们,他们会带着面罩和飞机见面,因为空气质量很差。

现在最严重的问题是,飞行员及其首席执行官的住所都在疏散区。他们都必须与朋友们在安全距离内等着大火。

从2017年12月开始,这张卫星图像中的极端圣安娜风将烟气从加利福尼亚南部的托马斯大火吹向海上。卫星图像通常会揭示可能影响航空的烟气来源和范围,并暗示地面风况。

火燃料

尽管野火并不是什么新鲜事,但近年来在许多历史上容易发生大火的地区,干旱时间更长,风暴更猛烈。这将许多地方的“野火季节”扩大到近一年来的威胁。但这对航空意味着什么?野火可以在任何有燃料和点火源的地方形成。

该燃料是干燥的木材,草和其他枯死或干燥的有机物。扑灭野火的人按时间来指代燃料,如1小时,10小时,100小时和1000小时燃料。这些燃料额定值大致对应于燃料的直径,是指随着环境湿度下降,该直径的燃料变干所需的大概时间。

因此,1小时的燃料是稀薄的草和灌木,通常直径小于1/4英寸,干燥至与周围空气相当的水分水平仅需一个小时左右。 10小时燃料的直径为1/4到1英寸; 100小时燃料的直径范围为1到3英寸; 1000小时的燃料直径为3到8英寸,这意味着枯萎的树枝大约需要1000个小时才能变大。

野火管理人员使用此比例的原因是,它可以更轻松地跟踪干燥燃料的可用性,并更容易了解特定位置的植被可能会如何迅速响应有利的火灾条件。该信息可以帮助评估火灾着火的可能性或估算其蔓延的速度。

通常,在短暂的雨季中,1小时和10小时燃料增长最快。它们适于利用短时降雨,并且生态系统甚至可能依赖于那些草和灌木的频繁燃烧来为土壤提供营养。在短暂的生长期之后,这种植被可能会休眠或死亡。

足够的湿度或进一步的降水会阻止草和小刷子完全干drying,但是,当温暖干燥的空气覆盖该区域时,相关的低湿度会迅速吸收植被中残留的水分。到那时,所需要的只是不小心扔掉的香烟,无人看管的篝火,雷击,甚至是被强风吹落的电力线产生的火花。

后者是为什么易风地区的一些公用事业公司现在会在风超过可能导致电源线掉落的阈值时关闭电源的原因。

2018年11月,加利福尼亚州营地火灾的高分辨率可见卫星图像。更大范围的野外火灾可能会破坏许多地区机场的航空,甚至离火灾本身有些距离。

大气条件

一般而言,产生野火的大气条件也阻止了那些大火产生的大部分烟尘和灰烬上升到自由大气层。

在某些情况下,火热会破坏较低层大气的稳定性,甚至产生对流。但是,由于缺乏湿度,高空携带的不是蒸气云,而是烟雾云。

上升的灰烬和气溶胶经常带有电荷,可以产生闪电并使烟云看起来像积雨云,但没有下雨。

这些伪暴的闪电可能反过来点燃附近更多的火。野火烟雾的主要挑战是能见度和热湍流的丧失。即使由于强地表风而没有产生上升和滚滚的烟羽,地表火产生的热量仍会产生对流,通常会导致较低水平的湍流适度。

着火区的地表加热远大于正常的每日热量循环,我们预计该正常的每日热量循环会在爬升时产生轻微的劈裂。

结果,燃烧表面可以保持强烈的对流循环,从周围环境吸入冷空气并迅速将其加热到可以升起的地方。表层上方的强风会在涡流拦截上升的空气时加强涡流。

能见度

与烟雾和雾一样,从上方看时,烟雾层可能相对较薄,甚至透明。但是,由于它集中在地面附近,通常被困在温度反转之下,因此会严重降低水平能见度。结果,当飞行员向机场下降时,他们会发现倾斜能见度明显降低。

此外,与大城市的烟雾一样,烟尘颗粒可以有效地散射光,从而导致柔和的色彩和深度感知的恶化。在巡航级别穿越火力活动区域的飞行员通常不会遇到任何不利条件,并且经常可以看到远低于其的烟羽,这可以为低风的强度和方向提供一些指示。

但是,这种缺乏感知的危险可能会引起误解。当爬升或下降穿过烟雾时,必须格外小心,尽管烟雾对飞机并非固有危险,但应视为飞过任何其他云层。烟雾可能会一直延伸到地面,因此,如果飞行员无法通过决策高度发现跑道的某些部分或其灯光,则应该准备好错过该进场。

预报员经常发布野火危险图,以提醒当地紧急情况管理人员并帮助他们
上演消防资产。飞行员可以使用此信息来计划某些机场的潜在火灾中断。

特别注意事项

起飞时,飞行员需要像雾一样对待烟雾。由于水平能见度通常降低到几百英尺,其他飞机或车辆在跑道或滑行道上的运动变得不确定。如果您看不到前方足够远的地方以至于不能及时停车以避免发生碰撞,则可以谨慎地等待状况改善,在滑行道上减速,甚至要求“跟我来”卡车。

尽管您可以确定自己的位置,但是如果还有其他飞机或车辆在移动,则其中一些可能无法完全知道其确切位置,从而造成碰撞危险。我们可能没有想到的一些关于在烟雾中进行操作的最重要的考虑因素。

在活跃的火区中,经常有空中消防行动正在进行,涉及多架飞机低空且不规律地飞行,他们的飞行员正在集中精力提供水或阻燃剂。

尽管他们可能与附近的受控机场的ATC进行通信,但它们的路径可能会将其带入或接近非管制区域的模式,而几乎没有或根本没有警告接近或离开飞行员。

通常,空中交通管制会关闭进行空中灭火的领空,但这并不能保证在更偏远的地方,而且这取决于每个飞行员在到达该地区附近之前是否已意识到此类咨询通知。一些国家/地区已制定法规,禁止飞机靠近火源运行。

例如,加拿大法规规定飞机应远离任何活跃的野火,至少5海里。在着火区域的能见度降低的情况下,可能无法及时看到森林服务人员的直升机或低空飞行,快速移动的麦克唐纳·道格拉斯DC-10油轮,以免在接近一些小型机场顺风而下时发生碰撞区。

还有两个注意事项,当您在地面上时,打开舱门之前,乘客可能需要口罩甚至是防毒面具。每年,成千上万人因吸入烟雾而死于建筑火灾。尽管野火造成的室外烟雾浓度较低,但仍可能对您和您的乘客构成重大健康危害,尤其是如果您(他们)必须在户外度过大量时间。

清除烟雾后,您还需要清洗飞机以清除可能沉积的任何残留灰烬,并更换机舱空气滤清器,因为它们可能会被烟尘颗粒堵塞。在极端情况下,您可能需要安排彻底的内部清洁,以消除可能会渗入飞机的烟味。

野火于2015年迫使YVC(加拿大La Ronge SK)关闭。由于火灾本身的危险,或更常见地,由于烟雾的影响或空中灭火活动的存在,火灾地区的机场可能会关闭。

火灾预测

尽管更大的野火成为了新闻,飞行员可以合理地准备在受影响的机场内外进出操作,但绝大多数森林和灌木丛火灾都未报告。在一年中的任何一天,通常会发生数百起较小的野火。

亚马逊盆地,刚果或印度尼西亚等地的顺风机场几乎全年都受到那里大火燃烧的烟雾的永久影响。

在某些日子里,在那些地方燃烧的小火的剪切数量总体上比单源大火产生的烟雾更多。在metar报告中可以找到关于机场烟雾的第一个提示。在备注中查找代码“ BR”。 BR源自法国布鲁姆,意为烟雾,尽管通常用于指示任何会降低能见度的气溶胶状况,包括烟雾,雾霾甚至薄雾。

下一步是检查该地区的所有卫星照片。由于烟雾趋向于低水平,稀薄且温暖,因此它通常不会在红外卫星图像上很好地显示出来,红外卫星图像取决于温度差以将较冷的云与下面的温暖地面区分开。但是可见的卫星图像通常会显示烟雾。

在原本没有云的空域中,图像可以迅速查明烟雾的来源以及地表风的方向和相对强度。狭窄而长的羽状流表明,从单个方向来看,风是相当稳定的,将烟雾限制在不同的路径上。另一方面,散开的烟羽表明存在阵风或风切变湍流。

某些羽流甚至会从源头顺风向偏移,从而为飞行员提供了有关潜在强方向剪切的线索。在山区,羽流有时会显示出山浪,帮助飞行员避开受影响的区域。在卫星图像上还存在云的情况下,有时可能很难将云与烟雾区分开。

这是其他卫星图像可以派上用场的地方。红外图像将更清晰地显示云层,而烟雾区域似乎没有云层。同样,水蒸气图像将仅显示有水蒸气的位置。尽管雾可能足够热而不能在红外图像上显示,但仍可能会在水蒸气图像上记录。

因此,如果可见图像中似乎有没有在红外或水蒸气图像上都没有出现的云,则可能是干燥而温暖的烟羽。

低烟

如果云层下面有烟,则卫星图像不太可能有帮助。相反,请查找野火信息的来源。许多国家/地区提供此信息,并且能够使用卫星上的红外传感器来跟踪和绘制火灾热点。

在美国,国家机构间消防中心(www.nifc.gov)是主动提供火情信息的良好来源。在加拿大,它是加拿大荒地火灾信息系统(cwfis.cfs.nrcan.gc.ca)。使用他们的信息和显示风向的地图,很难估算出哪些机场可能受到烟羽的影响。

控制野火需要时间

一旦确定烟雾可能会影响您打算运营的机场,就可以使用TAF,程序图和其他预测工具来生成合理可靠的估计值,以判断烟雾是否仍会成为问题。出发或到达。

通常,野火在扑灭时需要几天的时间才能得到控制,因此您可以预期,除非气象条件在您到达或离开前的几个小时内发生显着变化,否则影响机场的烟雾现在仍会存在几个小时,甚至一天或更长时间。要寻找的东西将指示烟雾是否会消散或变得更糟,包括湿度,风速或方向的变化。

降雨的可能性也是一个很好的指标,尽管如果预报有雷暴雨,通常可能导致雷电点燃新火,并使情况恶化。在天气预报地图上,寻找天气的大规模变化,通常是由于天气系统的接近或发展而引起的,例如额叶过道或该地区低气压的加强。

至少,这些较大的系统会改变气流模式,使烟雾朝不同的方向移动,并可能清除机场的空气。充其量,它们将减少风,引入潮湿的空气,甚至带来降水,加起来,将有助于减轻火灾和烟雾。 TAF通常还会确认这些更改。

为您提供飞行前简报的气象学家是有关潜在烟雾影响的重要知识来源。当烟雾是一个因素时,最好与实际的简报员交谈,而不是仅仅依靠可能无法完全描述烟雾影响飞行的计算机天气简报。

与往常一样,如果您遇到的状况并非如预期或预期的那样,包括烟雾或无烟,或者您碰巧在偏远地区发现了大火,那么气象学家和您的飞行员总是很喜欢pirep。


Karsten Shein是ExplorEiS的联合创始人兼科学总监。他曾是Shippensburg大学的助理教授和NOAA的气候学家。 Shein持有具有仪器等级的商业许可证。

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