颠簸对飞机的影响

颠簸对飞行有很大影响,飞机在飞行中遇到扰动气流时,将受到不均匀的空气动力冲击,造成飞机左右摇晃、前后巅顿、上下抛掷,即为飞机颠簸.尤其是当颠簸强烈时,1 min内,飞机可上下抛掷几十次,高度变化几十米,造成飞行员操纵困难,会使飞机的结构遭到破坏,甚至会折断机翼,造成机毁人亡事故.该文对中度以上的颠簸进行天气系统分析,发现产生高空颠簸的最主要原因是空中风切变和温度差异.风切变有垂直风切变和水平风切变两种,温度差异也分垂直温度差和水平温度差.水平风切变和水平温度差范围相对较大,对颠簸的产生其主要作用,但飞机在起飞和着陆时遇到的低空颠簸,则主要来自风的垂直切变.     

基于AMDAR资料的锋区飞机颠簸高发区特征研究

飞行安全一直是人们所关注的问题,飞机颠簸是飞行中常会发生的安全问题,而冷锋天气系统下运行常常会伴随着严重的颠簸,故研究区中飞机颠簸的特征和预报方法对航空安全具有重要的意义.首先采用合成分析的方法对冬季澳洲冷锋时空分布特征进行研究再对15次冷锋事件进行分析并确定出锋区的位置,绘制锋区空间结构图.将重度颠簸数据与锋区空间位置对应后得到重度颠簸点的高发区位置.进一步探寻锋区颠簸机制,绘制锋区位温度梯度图,发现重度颠簸最密集区位于位温垂直梯度大值区内,此区域内存在较强的重力波.同时,在西风急流带南侧颠簸密集区内水平流场存在较大的气旋性切变,且垂直速度的水平梯度大值区位于0值区附近,此区域内存在次级环流,冷气团与暖气团的抬升与下沉运动最强烈.流场中随着切变速度增加Richardson数减少,Reynolds增加,持续的扰动导致该区域内较强的重力波不稳定碎变,失去稳定性的重力波从而转化为能量较高的湍流导致飞机产生严重颠簸.考虑锋区内湍流形成的重力波机制,将锋生过程中的垂直运动作用加入由Ellrod基于锋生公式推导出的EI指数中,得到EI*指数并绘制颠簸预报图,经对比验证EI*指数有较好的预报效果.     

风廓线雷达在强降水监测预警中的应用研究

本文在风廓线雷达观测风场的基础上发展了低空风切变指数、高低空急流指数和温度平流三种产品算法,并将其用于两次强降水过程的监测预警研究.通过分析强降水发生前后风廓线雷达二次产品的变化得出:低空风切变指数在降水开始和结束时均会出现较大幅度的增长;低空急流指数一般在降水前3~4个小时开始增强,降水减弱时则大幅减小;高空急流指数在降水前2个小时左右会出现小幅的波动;此外,高低层冷暖平流强度和厚度的变化与降水过程也有很好的对应关系.     

广州白云机场"721"低空风切变天气过程综合分析

对2005年7月21目发生在广州白云机场的一次低空风切变飞行事件进行分析,发现此次过程是由超级单体风暴云产生的下击暴流和阵风锋造成的.利用机场实时的多普勒气象雷达和地面自动观测资料定量计算出风切变的大小,从而确定风切变和飞机颠簸的强度等级.并通过与飞行数据作检验分析,证实在广州白云机场现有的条件下,设计出的风切变预警方法是基本可行的.     

基于风廓线雷达的低空风切变特征及其对航空影响分析

利用宜春TWP3风廓线雷达2013年资料,分层计算处理出100~580 m之间8层低空风切变数据,利用统计分析的方法分级计算结果表明:全年对飞行安全有影响的中度以上等级低空风切变在不同高度占2%~4%不等,高度越高,出现高等级风切变的概率越大。严重等级风切变在3-5月和7-9月出现更多,呈现双波峰特征。对易出现强烈以上等级风切变时期的天气系统分析表明,强低空风切变与高空低槽、中低层切变、低空西南急流、地面冷空气以及热带气旋系统有很大关系。其中西南急流系统中风切变一般出现在西南急流建立期,由中高空动量下传诱发;气旋系统引发的对流性强降水也经常伴有强低空风切变,与雷暴系统的发展有关;冷空气引发的低空风切变一般出现在降水前的冷暖空气汇合区,与降水无明显相关关系。     

MM5模拟垂直风剖面的准确性探讨及在垂向气象场的分析应用

通过调整垂直方向的垂直层分布及增加垂直层数,提高MM5对近地面及中高空风、温度等气象场的模拟准确度,更好地模拟垂直风剖面随高度的变化.特别地,由于模式中2 000 m以上中高空的垂直层比较稀疏,加密垂直层能比较显著改善中高空气象场的模拟结果,这对于研究对我国影响较大的西南风低空急流和高空急流等气象现象有较重要的意义.讨论研究了土地利用的更新对垂直风剖面造成的影响,对比分析了新旧土地利用类型下珠江口三个垂直剖面的流场变化.土地利用的更新会产生不同的地面热通量和水汽通量,并通过垂直方向上的湍流输送进一步影响到高空气象场,从而改善垂直风剖面数值模拟的准确度.     

一次飑线引发的强雷暴大风大雨分析

利用常规探测、地面加密观测资料和850～500 hPa高空图环流形势及影响天气系统,对2009年4月15日22时广南县发生的1次飑线天气过程进行综合分析.结果表明:飑线发生在冷暖气流的汇合前缘,导致上干冷下暖湿的不稳定层结中,高空急流入口区与低涡切变快速移动对不稳定能量的释放有触发作用;飑线是在深厚冷温槽扩展到低层增温增湿中形成的,并在风速垂直切变条件下发展成熟.偏南气流水汽输送和能量积聚是这次飑线过程的能量来源.     

某型运输机发生严重颠簸时的阵风响应分析

介绍了某型运输机在飞行中遭遇阵风,引起飞机发生严重颠簸的情况.分析了颠簸时自动驾驶仪参数、发动机参数和飞机纵向参数变化.结果显示,高度、指示空速、迎角、俯仰角、法向过载等飞参在飞机遭遇阵风时的响应迟滞不同.同时计算得到飞机的相对升力(与颠簸前飞机稳定平飞时升力的比值)和垂直风速,其极值分别为0.25m/s和-11.58m/s,出现在飞机发生严重颠簸(最大法向过载增量为-0.52)时.     

现代气象资料在飞机颠簸预报中的应用

飞机颠簸是大气中的湍流引起的。本文分析了空气的湍流运动与飞机颠簸的关系,以及空气的散度、涡度、温度平流的变化带来的垂直运动与飞机颠簸的关系,从理论上推断出利用垂直速度场、散度场,涡度场,温度平流场等现代气象资料预报飞机颠簸的可行性。并结合实际资料,对所得结论进行了验证。     

利用MMS模式对河西大到暴雪过程的数值模拟

利用MM5模式对2010年3月6～8日出现在甘肃河西西部的一次暴雪天气过程进行模拟.结果表明:MM5模式都能很好地模拟出这次暴雪天气过程.这次暴雪天气过程产生在从低空到高空的急流轴附近;700hPa至600hPa辐合上升,促使近地面上升运动产生,从而促使地面低压系统的形成;相对湿度最大值不在近地面层,而是在700～600hPa之间,表明暴雪天气的水汽输送在600hPa附近有一条水汽输送通道,它与高空急流相对应.     

南京一次局地暴雨的风切变以及大气结构特征研究

突发性局地暴雨一直是灾害性天气预测的重点,对于城市的防洪排涝具有重要意义。利用2012年7月3日南京站的多普勒天气雷达的径向风场数据,并基于风场反演的方法对风切变的识别和大小进行了分析和计算;利用南京和安庆站的常规探空资料,对比分析了其局地大气结构特征。针对风切变区风场的不均匀特点,在风场反演中选用了均匀风场模型进行计算,用临近格点之间风矢差来表示风切变的大小。对2012年7月3日南京地区的一次强对流过程中风切变的识别结果表明,切变区主要集中在强对流区,以及移动路径的前侧;风切变的量级显示,此次暴雨过程在强对流与中尺度气旋区边缘的切变大小一般在4.0 m/(s.km)以上,并且切变发展的方向与天气过程的一致;对于潜在发展的对流,对比结果发现风切变的大小在3.0 m/(s.km)以上时容易发展成新的单体。分析结果表明,强切变出现的位置,指示了暴雨的强度和落区;而大气能量结构揭示了暴雨前的先兆信息,发现冷层云高度较低使大气层结更不稳定,它有聚合积雨云的作用,使降水量超常增加,是引起此次局地暴雨的重要因素。研究结果为改进临近预报和对流潜势预报提供了丰富的细节和新的思路。     

北京首都国际机场低空风切变观测分析和数值模拟

利用2007-2008年北京首都国际机场气象观测资料和低空风切变的航空记录资料,统计分析了首都国际机场背景风特征和发生低空风切变时的风特征,并针对影响航空飞行安全的低空风切变个例分析了高空形势场,利用中尺度数值模式模拟了低空风切变的发展过程.主要结论有:两年间首都国际机场平均风速冬春季较大,风向主要为西北和东南方向,出现大风的频率也较夏秋季高;低空风切变主要发生在冬春两季,发生时近地面风速在11～15 m/s,风向为西北方向,主要由大气运动本身的变化造成,环流分析更加明确大尺度运动系统过境对低空风切变诱发的影响;数值模式不仅模拟出首都国际机场的低空风切变,还模拟出低空风切变自西北向东南方向的发展过程,其中,高空动量下传可能是诱发机场低空风切变的重要机制.     

空中颠簸应对

飞机飞行安全是大家日益关注的话题,文章对空中颠簸应对进行研究.     

中国天眼“FAST”所在地两次大冰雹天气过程的对比分析

利用常规气象资料、NCEP-FNL分析资料、新一代多普勒雷达和FY-2F卫星TBB资料,对比分析了近5年"中国天眼(FAST)"所在地的贵州省平塘县发生的2次大冰雹天气过程的环境场和物理量特征.结果表明:高空冷槽、低层低涡-切变线及中低空强盛的急流是2次大冰雹过程的共同环流特征;较强的不稳定层结、低层较丰富的水汽、一定的抬升条件是2次冰雹天气的共同物理量特征.但2次大冰雹过程的触发机制有所不同,"04.09"过程由地面辐合线触发对流引起,而"03.04"过程是静止锋冷垫之上触发的高架雷暴. 0℃层和-20℃层出现在适宜的高度有利于雹粒的增长,0℃层和-20℃层的厚度较小但垂直温度梯度较大,更有利于形成大冰雹. SWEAT、CAPE指数对冰雹天气有很好的指示意义,降雹前的指数高值中心与冰雹落区吻合,且指数数值越大,冰雹的直径亦越大.较强的垂直风切变也是这2次大冰雹过程重要的影响因子.     

2013年梅雨期一次暴雨过程诊断分析

以2013年梅雨期7月4-5日江淮地区的一次暴雨过程为例,利用FNL资料以及江淮地区226个自动气象站观测资料,从降水概况、环流形势、水汽条件、垂直运动条件、以及大气层结的稳定性等方面,对本次暴雨过程进行了诊断分析.研究表明:暴雨主要与低空西南风急流、副热带高压以及高空急流密切相关.在此次过程中,江淮地区水汽通量较大,且上升运动较强.对江淮上空K指数的计算发现,在暴雨过程中,江淮地区K指数值较大,大气层结非常不稳定,极易造成强降水.因此,有利的环流形势,充足的水汽,强盛而持久的上升运动,以及不稳定的大气层结,最终促成了此次暴雨事件的发生.     

利用MM5模式对河西大到暴雪过程的数值模拟

利用MM5模式对2010年3月6~8日出现在甘肃河西西部的一次暴雪天气过程进行模拟。结果表明：MM5模式都能很好地模拟出这次暴雪天气过程。这次暴雪天气过程产生在从低空到高空的急流轴附近;700hPa至600hPa辐合上升,促使近地面上升运动产生,从而促使地面低压系统的形成;相对湿度最大值不在近地面层,而是在700~600hPa之间,表明暴雪天气的水汽输送在600hPa附近有一条水汽输送通道,它与高空急流相对应。     

2010年1月3日致灾暴风雪天气成因分析

利用常规观测资料和NCEP 1°×1°的6 h再分析资料,对2010年1月3日一次致灾暴风雪天气过程进行了观测和诊断分析.结果表明:本次暴风雪过程发生在强降雪出现之后,地面气压跃升、气温骤降、风力加强的时段里,即强冷空气入侵之后.此时,形成降雪的上升运动区由对流层中低层被抬升至对流层中高层,降雪明显减弱.在前期有充足降雪的情况下,暴风雪即可以发生在有降雪的条件下也可以发生在无降雪的条件下.强劲的高空急流对暴风雪的形成起到了重要作用.在初期降雪时段,高空急流出口区左前方的辐散区抽吸作用有利于产生强降雪;在后期吹雪时段,高空急流入口区左侧的辐合区动量下传,有利于地面大风和吹雪的形成.在850 hPa存在两支低空急流,一支配合着冷平流强西风急流,一支配合着暖平流南风急流,冷、暖两支低空急流的交汇直接影响暴风雪的发生.内蒙古高原地形较平坦,有利于大风的形成,大地形的汇流作用,有利于暴风雪的形成和持续.     

2次主汛期赣北暴雨过程中尺度特征对比分析

利用常规观测资料、雷达资料、卫星云图、加密自动站资料和一些物理量场资料,对2016年6月19日和7月16日2次典型的主汛期赣北暴雨天气过程进行对比分析,结果表明:1)2次暴雨过程的高空环流均为两槽一脊型,赣北处于高空副高西北侧和中低层西南急流的前沿;2)块状对流回波和带状对流回波是2次暴雨中尺度特征;3)以强降水为主是主汛期赣北暴雨的一个重要特点;4)稳定的切变辐合、强盛的低空西南急流和高空小槽东移的共同作用,有利于不稳定区超强对流单体的发生、发展和维持;5)低空西南急流的移动、强度变化和维持时间是赣北暴雨的重要着眼点。     

利用NCEP/NCAR数据探寻高空颠簸高发区的方法研究

基于预报效果较好的颠簸预报指数Dutton,利用美国国家环境预报中心(NCEP)和国家大气研究中心(NCAR)联合处理的再分析数据集NCEP/NCAR数据,绘制颠簸指数分布情况,对大量颠簸指数图进行统计分析,最终探寻出颠簸高发区.结果表明:1月份31日中日颠簸分布情况相似度达64%;颠簸发生的空间面积占该区域(100°~150°E,15°~60°N)约20%;严重颠簸占颠簸区域约46%,重度颠簸占颠簸区域约22%,中度颠簸占颠簸区域约32%;1月份我国(100°~150°E,15°~60°N)区域高空急流背景下颠簸高发区具体统计信息为:中度与重度颠簸高发区呈现独立零星分布,严重颠簸的高发区分布则相对集中,主要位于华北地区(110°~120°E,30°~42°N).     

“7.09”山西暴雨数值模拟与诊断分析

利用NCEP/NCAR 1°×1°全球分析资料、地面观测降水资料,采用NCAR、NCEP和FSL/NOAA等共同研制的新一代细网格WRF中尺度数值模式,对2013年7月9日山西省一次暴雨过程进行了数值模拟与诊断分析.结果表明:此次过程属于典型的副高切变型暴雨,副高进退缓慢,584线基本在山西南部稳定少动,中高纬不断有冷空气南下,与低层西南暖湿气流交汇,激发降水云系,造成强降水.三重嵌套的WRF模式比较成功地再现了高低空环流形势的演变及暴雨时空分布特征,利用模式输出的高分辨率资料诊断分析发现,暴雨区高空负涡度、低层正涡度,且涡度中心对称,低层辐合、高层辐散的配置以及高温高湿的不稳定环境为暴雨发生发展提供了有利条件,强烈的上升运动使低空西南急流和高空西风急流相互耦合,是产生暴雨的主要原因.