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山岭潜行者--山地波

山岭潜行者--山地波

张敏思
2022年1月

平静背后的波涛
大气中空气无时无刻都在流动,并引发不同的现象。例如,两簇气团相遇可引发出滂沱大雨;海洋上空的风可卷起层层海浪;当一层稳定气流跨越山峦,上风处可能很平静,但下风处却波涛汹涌。气流流经山脉偏转,在下风处形成上升和下沉的波动气流,称为山地波。山地波的垂直传播,可以远超过山脉高度,甚至影响平流层。如果急流带刚好位于山脉附近,山地波可能变得更为强烈。
隐身术高手
山地波是隐身术高手,善于隐藏行踪。虽然肉眼难以看见,但当飞机穿过山脉的时候,可以感受到它的存在。它随著山脉的形态和高度,以及风向风速随高度的变化而有不同的形态。在上风区,平滑的上升气流可帮助飞机爬升。但是于下风处,由于波动不同位置的垂直风速不一,飞机可能会被抬升,又突然被下降数百米。如垂直风力变化显著,在下风处就会变成涡流,为飞机带来严重的颠簸,甚至破坏机翼或引擎,为飞行带来危险。
在特定的气象条件下,山地波亦会露出破绽,被飞行员察觉而无所遁形。如果在下风处观察到荚状云或滚筒状云,代表下降气流和湍流较强,表示山地波可能存在,飞行时应避免飞近此区域。
图一
图一   山脉地形令气流改变导致山地波及其云系发展。
图二
图二   照片为安第斯山脉背风坡的地形云,包括荚状云和滚轴云。(照片来源: © Maximiliano Viale, 国际云图集) 。
山地波预报
现时预报小尺度的山地波并不容易。预报员必须熟悉当地的地形、气候和了解实际天气情况,结合预报工具及机师报告,找出强烈山地波潜在区域。有需要时发出危险天气警告(SIGMET),提醒途径这些区域的飞机注意飞行安全。 
图三
图三   利用深度学习分析高通滤波卫星图像找出可能出现严重湍流的区域。
图四
图四   山地波危险天气警告。