冰晶積冰可損害飛機引擎!
冰晶積冰可損害飛機引擎!
吳彥琳、羅曉輝
2018年2月
2014年在這裡跟大家談過飛機積冰[1],當時也提到高空「冰晶積冰」這個現象,那「冰晶積冰」又是什麼一回事?
大部分的民航飛機除了在爬升或降落時,飛行高度通常會在三萬英呎或以上。在這高度的氣温一般低於攝氏零下40度,空氣中的水汽含量很低,並會凝結成冰晶。當飛機飛進一個有很多冰晶的空域時,冰晶會被噴射引擎吸入,並在較暖的引擎內表面融化,形成一層水膜,由於水膜具“黏性”,令更多的冰晶累積起來變成冰塊,影響引擎運作。更甚的是當冰塊在引擎內脫落時,可能會損毀引擎或令引擎短暫失靈,影響飛行安全。這類事件航空界稱為「冰晶積冰」(Ice Crystal Icing,簡稱ICI), 或「高冰晶水含量」(High Ice Water Content,簡稱HIWC)。
高濃度的冰晶會在何處出現?
關於高冰晶水含量的來源還在研究中,主流的理論認為,高冰晶水含量跟強對流天氣有關。強對流雲團中的上升氣流把低層大氣的水點帶到高空並凝結成冰晶。當上升氣流很強時,例如在高厚的積雨雲中,因為水點迅速凝結,部分到達上空的冰晶體積還是很小,隨高空風吹向下游。因此在厚積雨雲頂部和附近空域出現高冰晶水含量的現象的機會較高(圖一)。

圖一 高冰晶水含量現象與上升氣流關係示意圖。某高度的雲層可能引致飛機積冰現象發生。
機師知道哪裡是「高冰晶水含量」區嗎?
積雨雲經常伴有雷暴和強對流,飛機師一般會利用機上的天氣雷達監察飛機前方的積雨雲分佈,盡量避免飛進密佈積雨雲的空域。可是,機上的雷達並不能有效地探測已吹往積雨雲下游的細小冰晶,飛機師亦不能單以目視來判斷高空是否有高濃度的冰晶,故此這高冰晶水含量現象對飛機來說可算是「隱形」的危險天氣。
如何令「隱者」現身?
我們現時利用氣象衛星來識別具有高濃度小冰晶的區域。利用冰晶與水滴在不同紅外線頻道的光學特性有些微差異,通過分析氣象衛星在不同紅外線頻道的訊號,我們能夠劃分有高冰晶水含量的區域(圖二)。

圖二 青色部分為經分析氣象衞星不同紅外線頻道所探測到有高冰晶水含量的區域。由於研究顯示冰晶積冰情況通常跟強對流天氣有關,此圖也顯示強對流區域(紅色部份),以供飛機師和航空公司參考。
參考資料:
[1] 飛機積冰
[1] 飛機積冰