2.3-气象与飞行

第二章地理与飞行2.1地球与飞行2.2时差与飞行2.3气象与飞行2.4影响航空运输的其它自然地理要素2.3气象与飞行一、航空气象要素二、常见的天气系统三、危害航空运输的天气现象气象要素是表征大气物理状态、物理现象以及某些对大气物理过程和物理状态有显著影响的物理量，主要包括气温、气压、湿度、风、云、降水、能见度、蒸发、辐射、日照以及各种天气现象，其中气温、气压和湿度又称三大基本气象要素。1、气温气温是衡量空气冷热程度的物理量，它实质上是空气分子平均动能大小的宏观表现。一般情况下我们可将空气看作理想气体，这样空气分子的平均动能就是空气内能，因此气温的升高或降低代表了空气内能的增加或减少。摄氏温标华氏温标开氏温标（绝对温标）摄氏温标将标准状况下纯水的冰点定为0℃，沸点定为100℃，其间分为100等分，每一等分为1℃。华氏温标是将纯水的冰点定为32°F,沸点定为212°F，其间分为180等分，每一等分为1°F。可见1℃与1°F是不相等的。绝对温标亦称开氏温标，用符号K表示。规定摄氏零度以下273.15℃为零点，称为绝对零点。其分度法与摄氏温标相同（即绝对温标上相差1K时，摄氏温标上也相差1℃）；所不同的只是绝对温标上水的冰点定为273.15K，沸点定为373.15K。5(32)99325273.15CFFCKC气温垂直变化及影响：每上升1000米气温下降大概6.5度；但夜间，近地表可能出现逆温，即气温随高度增加而升高；逆温有利于形成雾；气温对飞行速度，滑跑距离等影响；凝结尾气、蒸发尾气；气温水平分布：一天内气温分布；一年内气温分布；气温及其对飞行的影响逆温：对流层中出现的气温随高度增加而升高的现象，逆温是对流层中气温垂直分布的一种特殊现象低层大气温度高、密度大，高层大气温度低、密度小；容易发生上下翻滚即“对流”运动，可将近地面层的污染物向高空乃至远方输散，从而使城市上空污染程度减轻；逆温层：近地面层大气污染物“无路可走”；逆温产生原因及分类：辐射逆温：地面大气迅速冷却，上层大气降温较慢；锋面逆温：暖空气移到冷空气之上，形成冷暖相交锋面；地形逆温：在山谷盆地中，晚上较重的冷空气，沿山坡流动，聚集在山谷底部逆温现象逆温现象利弊：利：①可以抑制沙尘暴的发生，因为沙尘暴发生的条件是大风、沙尘、强对流运动。②逆温出现在高空，对飞机的飞行有利。因为飞机在飞行中不会有大的颠簸，飞行平稳。同时，万里晴空提高了能见度，使飞行更加安全弊：①造成大雾茫茫或污染严重，危害人类健康：1952年12月5日~9日，英国发生了震惊全球的伦敦烟雾事件，整个城市笼罩在一片浓烟之中，酿成了10000多人死亡的“世纪悲剧”。1955年美国的洛杉矶发生了严重的光化学烟雾事件，当地65岁以上的老人近400人因污染造成心肺衰竭死亡；②在低空，容易形成雾，能见度降低，影响飞机的起降。逆温现象影响飞机平飞最大速度：气温低时，空气密度大，推力增大，尽管空气阻力也增大，但阻力增大数值不及推力增大；影响飞机滑跑距离：气温高时，空气密度小，使发动机推力减小，飞机增、减速慢，飞机滑跑距离增长；相反，气温低时，空气密度大，飞机增、减速快，飞机滑跑距离就短一些；影响能耗、升限、载荷：影响飞机空速表和高度表的示值：空速表和高度表是根据标准密度和标准气温设计；气温变化常常引起各种天气的变化，进而影响到飞行活动气温对飞行速度、滑跑距离等影响：2、气压气压即大气压强，是指与大气相接触的表面上，空气分子作用在单位面积上的力。这个力是由空气分子对接触面的碰撞而引起的，也是空气分子运动所产生的压力。常用的气压单位有百帕（hPa）和毫米汞柱（mmHg）。航空上常用的气压本站气压场面气压修正海平气压标准海平面气压本站气压是指气象台（站）气压表所在高度处的气压，一般由水银气压表测得，经过修订后，其数值即可表示当时本站高度上的气压值，称为本站气压。它是气象台（站）测量气压和研究气压的最基本数据，也是推算其它各种气压值的基础。场面气压QFE场面气压是指机场跑道上的气压，一般规定为离机场跑道3米高处的气压，它大致相当于飞机停在机场跑道时，飞机气压高度表所在高度的气压。修正海平面气压QNH由于各测量站海拔高度不同，本站气压不便于相互比较，为了分析和研究气压水平分布情况，将各地测得的本站气压订正到海平面高度。修正海平面气压就是指本站气压按标准大气推算到海平面高度处（我国以黄海海面为基准）的气压值。海拔高度大于1500m的测站不推算修正海平面气压，因为推算出的海平面气压误差可能过大，失去意义。标准海平面气压QNE大气处于标准状态下的海平面气压称为标准海平面气压，其值为1013.25hPa或760mmHg。海平面气压是经常变化的，而标准海平面气压是一个常数。飞机飞行时，测量高度多采用无线电高度表和气压式高度表。无线电高度表所测量的是飞机相对于所飞越地区地表的垂直距离。无线电高度表能精确地测得飞机相对于所飞越地表的飞行高度，不能显示实际相对于机场标准高度或者相对海平面的高度。如果在地形多变的地区上空飞行，飞行员试图按无线电高度表保持规定飞行高度，飞机航迹将随地形起伏。而且，如果在云上或有限能见度条件下飞行，将无法判定飞行高度的这种变化是由于飞行条件受破坏造成的，还是由于地形影响引起的。这样就使无线电高度表的使用受到限制，因而它主要用于校正仪表和在复杂气象条件下着陆使用。气压高度表是主要的航行仪表。它是一个高度灵敏的空盒气压表，但刻度盘上标出的是高度，另外有一个辅助刻度盘可显示气压，高度和气压都可通过旋钮调定。高度表刻度盘是在标准大气条件下按气压随高度的变化规律而确定的，即气压式高度表所测量的是气压，根据标准大气中气压与高度的关系，就可以表示高度的数值。注意：飞机在不同的高度，飞行阶段，使用不同的气压标准；在过渡时，要进行拨正。气压及其影响：与高度、温度有关；影响滑跑距离：气压越低（空气密度越小），飞机推力减小，滑跑距离拉长；气压是形成复杂天气的主要因素之一；气压对飞行的影响湿度：湿度用来度量空气中水汽含量多少或空气干燥或潮湿程度相对湿度、绝对湿度、露点降水的形式：雨、雪、霜、雾、冰雹等降水产生的条件：水汽；对流；3、湿度及降水降水的类型：锋面雨；地形雨；对流雨；降水对飞行的影响：降低能见度；过冷水滴容易造成飞机积冰、雹击；大雨或暴雨使飞机增速、也可能造成发动机熄火；大雨恶化飞机气动性能（动力、动量损失）机场道面湿滑、场地密实度降低；降雪覆盖地面标志等；伴随雷暴天气；能见度：最大距离和清晰程度；航空上：地面能见度、空中能见度和跑道视程；地面：有效能见度、最小能见度、跑道能见度空中：空中水平能见度、空中垂直能见度和空中倾斜能见度着陆能见度跑道视程：在跑道中线，航空器上的飞行员能看到跑道面上的标志或跑道边界灯或中线灯的距离影响能见度天气现象雾、烟幕、霾、风沙、浮尘、吹雪3、能见度风及其影响：风向（水平、垂直）、风速；气象上的风向是指风的来向，而航行上的风向是指风的去向；风速：1m/s=3.6km/h；1KT=1.852km/h风向风速仪、测风气球、风袋、多普勒测风雷达低空风切变；顺风、侧风都是危险因素；带来扬沙、沙尘暴天气；风对飞行的影响飞机的起飞和着陆，通常是在逆风条件下进行的。因为逆风能使离地速度和着陆速度减小，因而，也就能缩短飞机的起飞滑跑距离和着陆滑跑距离。逆风起飞由于能产生飞机的附加进气量，因而增大飞机运动开始时的方向稳定性和操纵性。顺风时，则相反，增大了起飞和着陆的滑跑距离，使起飞时飞机的稳定性和操纵性变坏，起飞和着陆变得困难。风对飞行的影响假设飞机离地速度（飞机空速）为360Km/h；逆风起飞（速度10m/s）；起飞滑跑时间和距离较无风时分别缩短了10％和19％劲风：风速8.0-10.7；小树摇摆；中浪折沫峰群；浪高2.0；强风：风速10.8-13.8；电线有声；大浪到个飞沫；浪高3.0逆风对飞行的影响在侧风较大的情况下，飞机起飞和着陆的操纵变得相当复杂。在侧风中滑跑时，飞机两翼所受风的作用力不相同，迎风一侧机翼的升力增加，背风一侧机翼的升力减小，于是产生了一个倾斜力矩；另外，由于侧风压力中心与飞机重心不重合，还会产生出一个使飞机向逆风方向旋转的转弯力矩。当侧风很大时，与转弯力矩作用相反的跑道道面对机轮的反作用力，不足以使飞机保持平衡，机头便向侧风方向偏转。所以飞机在侧风中滑跑时，应向侧风方向压杆以消除倾斜力矩，向侧风的反方向蹬舵以消除转弯力矩。侧风对飞行的影响风对飞行的影响风向与跑道夹角Y-5Y-7B7570度15米/秒25米/秒25米/秒45度8米/秒18米/秒18米/秒90度6米/秒12米/秒15米/秒夹角机型重要天气系统气团：指在水平方向上，温度、湿度、稳定度等物理特性相近的比较均匀的大块空气。锋面：冷暖气团交界处形成的狭窄过渡带称为锋，又称锋面。概念：在水平方向上大气的物理属性（温度、湿度和稳定度），比较均匀的大块空气块；水平尺度达到几百至几千公里，垂直尺度约几公里到十几公里。气团形成的条件：大范围的性质比较均匀的下垫面；热源：地表辐射；湿源：地表水汽蒸发；具备适当的流场条件，使大范围的空气能在源地上空停留较长的时间或缓慢移动；气团概念及形成条件大气处在不断的运动中，当气团在广阔的源地上取得大致与源地相同的物理属性后，离开源地移至与源地性质不同的下垫面时，二者间又发生了热量与水分的交换，则气团的物理属性又逐渐发生变化，这个过程称为气团的变性。对于不同的气团来说，其变性的快慢是不同的。一般说来，冷气团移到暖的地区变性快，而暖的气团移到冷的地区变性慢。气团的变性地理分类法：气团形成源地的地理位置；按源地的温度性质，将气团分成冰洋气团(北极气团和南极气团)、极地气团、热带气团、赤道气团四大类；按源地的湿度性质，又将气团分为海洋性气团和大陆性气团两种；按源地温度和湿度的综合性质，分为七种气团：气团的分类按地理分类：热带海洋气团热带大陆气团中纬海洋气团中纬大陆气团北极海洋气团北极大陆气团气团的分布图按热力分类：根据气团移动时与其所经下垫面的温度对比或两个气团之间的温度对比来划分的；按热力分类为冷、暖气团冷气团：气团温度低于流经地区下垫面温度的，或两个气团相遇时温度较低者；常有利于对流的发展，出现不稳定天气，如水汽含量较大，则容易形成云雨、雷暴等天气暖气团：气团温度高于流经地区下垫面温度的，或两个气团相遇时温度较高者；对流运动不易发展，天气相对稳定，如水汽含量较大，可出现雾、低云、毛毛雨、小雪等天气；气团的分类我国大部分处于中纬度地区，冷、暖气流交绥频繁，缺少气团形成的环流条件；同时，地表性质复杂，没有大范围均匀的下垫面可作气团源地，因而，活动在我国境内的气团，大多是从其他地区移来的变性气团，其中最主要的是极地大陆气团和热带海洋气团。我国北方的大多地方位于亚欧大陆东部的中高纬度，按气候带划分，属于中温带、寒温带大陆性季风气候，具有明显的季风特征，冬季风来自高纬内陆，受极地大陆气团控制，严寒干燥。影响我国的气团冬季，主要受变性极地大陆气团影响，它的源地在西伯利亚和蒙古，我们称之为西伯利亚气团。它所控制的地区，天气干冷。此外，来自北太平洋副热带地区的热带海洋气团可影响到华南、华东和云南等地。北极气团也可南下侵袭我国，造成气温急剧下降的强寒潮天气。夏季，西伯利亚气团在我国长城以北和西北地区活动频繁，我国东部沿海地区主要受变性的热带海洋气团影响。以上两种气团的交汇，是构成我国盛夏南北方区域性降水的主要原因。此外，热带大陆气团常影响我国西部地区，被它持久控制的地区，就会出现严重干旱和酷暑。来自印度洋的赤道气团，可造成长江流域以南地区大量降水。春季，西伯利亚气团和热带海洋气团两者势力相当，互有进退，因此是锋系活动最盛的时期。秋季，变性的西伯利亚气团占主要地位，热带海洋气团退居东南海上，我国东部地区在单一的气团控制下，出现全年最宜人的秋高气爽的天气。2、锋面的概念锋是一个不太规则的倾斜面