航空气象学--降水
气象学知识点
气象学知识点气象学，这门研究大气现象和过程的科学，与我们的日常生活息息相关。
无论是每天出门前的穿衣选择，还是农业生产的规划，亦或是航空、航海等重大活动，都离不开气象学的支持。
接下来，让我们一起走进气象学的世界，探索一些重要的知识点。
首先，我们来聊聊“大气的组成”。
大气主要由氮气、氧气、氩气等气体组成。
氮气约占大气总体积的 78%，氧气大约占 21%。
除了这些主要成分，还有一些微量气体，如二氧化碳、甲烷、臭氧等。
二氧化碳虽然含量较少，但它对地球的气候有着重要的影响。
随着人类活动的增加，二氧化碳排放量不断上升，导致了全球气候变暖这一严峻的问题。
再来说说“大气的垂直分层”。
从地面向上，依次分为对流层、平流层、中间层、热层和散逸层。
对流层是我们生活和天气现象发生的主要区域，这里的气温随着高度的升高而降低，平均每升高 1000 米，气温下降约 65 摄氏度。
平流层的特点是气温随高度升高而升高，这是因为其中的臭氧吸收了太阳紫外线的能量。
平流层适合飞机飞行，因为这里气流相对平稳。
接下来是“气温”这个重要的概念。
气温是表示空气冷热程度的物理量。
影响气温的因素有很多，比如纬度、海陆分布、地形、洋流等。
一般来说，纬度越高，气温越低；沿海地区的气温变化相对较小，而内陆地区的气温变化较大；高山地区的气温通常比同纬度的平原地区低。
“降水”也是气象学中的关键知识点。
降水包括雨、雪、冰雹等形式。
形成降水的条件主要有三个：充足的水汽、上升运动以及凝结核。
不同地区的降水类型和降水量差异很大。
赤道地区常年高温多雨，而沙漠地区则降水稀少。
然后是“风”。
风是空气的水平运动。
风的形成与气压差有关，高压区的空气会流向低压区，从而形成风。
风向通常用八个方位来表示，如东风、南风、西风、北风等。
风速则用米每秒或千米每小时来度量。
气象学中的“气候”概念也不容忽视。
气候是指一个地区长期的大气状况，包括气温、降水、风等要素的综合表现。
世界上有多种气候类型，如热带气候、亚热带气候、温带气候、寒带气候等。
航空气象学
第一章 绪论
—航空气象学基础知识
一 气象学与航空气象学 二 气象要素对航空的影响 三 航空危险天气
一、气象学与航空气象学
• （一）相关概念 • （二）航空气象学的学科属性 • （三）航空气象学发展历程 • （四）《航空气象学》框架结构
（一）相关概念
1.气象学：专门研究大气物理现象和物理过程的科学。
航空危险天气—雷暴
由对流旺盛 的积雨云引起的， 伴有闪电雷鸣的 局地风暴，称为 雷暴。
航空危险天气—雷暴
当飞机在雷雨区域飞行时，由于机翼、机身等凸出部 位，电场很强，导致飞机遭受雷击。
下击暴流(空中陷阱)产生的背景
下击暴流对飞行影响的示意图
航空危险天气--低空风切变
➢ 所谓风切变是指短距离 内风向、风速的突然变 化。
风
• 起飞、着陆一般是逆风以缩短滑跑距离；顺风会增大起飞和着陆的 滑跑距离（特危险）；侧风则会使飞机偏离跑道，空中飞行则会偏 离航线。在航行飞行时，顺风可以节省航时和燃料。
第一章 绪论
—航空气象学基础知识
一 气象学与航空气象学 二 气象要素对航空的影响 三 航空危险天气
三、航空危险天气
• 雷暴 • 低空风切变 • 积冰 • 颠簸
雷暴与飞行安全的关系
雷暴云是一个“天气制造厂”，它能生产各式各样的危及飞行安全 的天气现象--强烈的湍流、积冰、闪电击（雷击）、雷雨、大风，有 时还有冰雹、龙卷风、下冲气流和低空风切变。当飞机误入雷暴活 动区内，轻者造成人机损伤，重者造成机毁人亡。因此，雷暴是目 前被航空界、气象界所公认的严重威胁飞行安全的天气。
航空气象学
主讲人：陈艳梅
2014-5-28
据美国运输安全委员会（NTSB）的事故报告，民用航 空事故40%都与天气条件有关。 遗漏的、错误的气象情报有可能导致机组人员对天气状 况的不能及时掌握。 在气象情报及时、准确时，如果机组人员对航空气象知 识的掌握程度不足也会对天气状况产生错误的理解，从 而引发航空事故。 因此，对空乘专业的学生学好航空气象学至关重要。
气象学在航空业中的作用
气象学在航空业中的作用在现代社会，航空业已经成为人们出行和货物运输的重要方式之一。
而气象学，作为一门研究大气现象和规律的科学，在航空业中发挥着至关重要的作用。
首先，气象条件对飞机的起飞和降落有着直接的影响。
例如，风速和风向是飞行员在起飞和降落阶段必须要考虑的重要因素。
强风可能导致飞机偏离跑道，增加操控难度，甚至造成危险。
而逆风则有助于飞机在较短的跑道上起飞，因为逆风可以增加飞机相对空气的速度，从而提高升力。
此外，降水也会对起降造成影响。
大雨会降低跑道的摩擦力，使飞机刹车距离变长；雪和冰则可能在跑道上堆积，影响飞机的滑行和起降安全。
在飞行过程中，气象因素同样不容忽视。
雷暴是飞行中的一大威胁。
雷暴中包含强烈的上升和下沉气流、闪电、冰雹等恶劣条件。
飞机一旦误入雷暴区域，可能会遭遇强烈的颠簸，导致机身结构受损，甚至会使飞机失去控制。
另外，晴空湍流也是一种难以察觉但危险的气象现象。
它通常出现在晴朗的天空中，没有明显的视觉线索，但会突然产生强烈的气流波动，给乘客和机组人员带来不适，甚至可能对飞机结构造成损害。
气象学对于航线规划也具有重要意义。
航空公司在制定飞行计划时，会根据气象预报选择最优的航线。
比如，避开可能存在风暴、飓风或其他恶劣天气的区域，以减少飞行时间、降低燃油消耗，并提高飞行的安全性和舒适性。
同时，气象条件还会影响飞行高度的选择。
不同的高度层气象状况不同，例如，在某些高度可能会有较强的逆风，而在另一些高度则可能相对平稳。
飞行员会根据气象信息选择最适合的飞行高度，以达到最佳的飞行效率。
除了对飞行安全和效率的影响，气象学在航班调度和延误管理方面也发挥着关键作用。
当恶劣天气预计会影响某个机场时，航空公司需要提前调整航班计划，可能会取消或延误航班，以避免旅客和机组人员在机场长时间等待，同时也减少因天气原因导致的航班混乱和后续的连锁反应。
准确的气象预报能够帮助航空公司更好地安排运力，减少因天气造成的经济损失。
航空气象与飞行安全
航空气象与飞行安全引言：航空气象和飞行安全是航空领域中至关重要的两个方面。
航空气象研究天气对飞行的影响，包括天气现象、气象条件、风力和风向等因素。
而飞行安全则是指采取一系列措施确保航空器和乘客的安全，包括飞行操作和应对紧急情况的应急措施。
本文将探讨航空气象和飞行安全的关系，并介绍一些常见的航空气象对飞行安全的影响及应对措施。
一、航空气象的基本概念1.1 天气现象天气现象是指在一定时间和空间范围内出现的各种气象现象，如降水、云层、能见度等。
了解天气现象对飞行安全至关重要，因为某些天气现象如暴风雨、雾等会严重影响飞行能力和导航。
1.2 气象条件气象条件指的是在某个地区或特定高度上的气温、湿度、气压等气象要素。
这些条件会对飞行器的性能产生影响，例如气温过高可能导致发动机过热，气压低可能降低飞机的升力。
1.3 风向和风力风向是指风的吹向，通常用360度表示。
风力是指单位时间内风的移动速度，通常用米/秒或节表示。
了解风向和风力对于飞行导航和着陆很重要，因为风的影响会影响飞机的航向和速度。
二、航空气象对飞行安全的影响2.1 能见度能见度是指地面或大气中可见物体的最远距离。
低能见度条件如雾、沙尘暴等会导致飞机难以看清周围环境，增加飞行安全风险。
在低能见度条件下，飞行员需要依靠仪表飞行进行导航。
2.2 降水降水包括雨、雪、冰雹等。
降水会影响飞机的飞行性能，例如雨水会增加飞机的阻力，导致飞行速度下降。
冰雹可能会造成飞机结冰，进一步影响飞行器的性能。
2.3 雷暴雷暴是一种包括闪电、雷雨、强风等天气现象的天气系统。
在雷暴天气下，飞行员需要避免飞行进入雷暴区域，因为雷暴可能引发严重的雷电击中飞机。
2.4 高温和低温高温和低温条件会对飞机的性能产生影响。
高温会导致发动机过热，增加起飞和着陆时的跑道长度。
低温可能会导致飞机系统和油品结冰，从而影响飞行器的操作。
三、航空气象对飞行安全的应对措施3.1 预测和监测天气飞行员在飞行前应仔细研究和了解当日的天气情况，并在飞行过程中不断监测天气变化。
航空气象学习题答案
第一章大气的状态及其运动3.大气分层的主要依据是什么，大气可分为那几层？（1）气层气温的垂直分布特点（2）对流层、中间层、暖层、散逸层。
4.对流层和平流层有那些基本特征，他们对飞行有什么影响？（1）对流层：气温随高度的增高而降低。
气温、湿度分布很不均匀。
空气具有强烈的垂直混合。
（2）平流层：气温随温度的增高而增高。
气温、温度分布有规律。
空气几乎没有垂直运动，气流平稳、空气稀薄、水汽和杂质含量极少。
（3）对流层：空气运动受地表摩擦作用和地形扰动，飞机主要在这层飞行。
平流层：空气运动几乎不受地形阻碍及扰动，飞行气象条件良好，现代大型喷气式运输机可达到平流层低层。
11.基本气象要素如何影响飞机性能和仪表指示？（1）气温、气压、空气湿度对大气密度产生影响故而间接影响飞机性能。
（2）气压的变化会对高度表指示产生影响，同（1）会简介影响空速表指示。
15.地面气温力18℃，一空气块于绝热上升到2000m高度时，其温度是多少？在下降到800m高度，其温度又是多少？设2000m高度温度为T2，800m高度温度为T3。
16.飞机按气压式高度表指示的一定高度飞行，在飞向高压区时，其实际高度如何变化？飞向低气压时情况又是如何？飞向高气压区，实际高度下降；飞向低气压区，实际高度上升。
23.自由大气和摩擦层中的风压定理时如何表述的，区别在那里？（1）自由大气：风沿着等压线吹，在北半球背风而立，高压在右，低压在左，等压线越密，风速越大，南半球风的运动方向于北半球相反。
（2）摩擦层：风斜穿等压线吹，在北半球背风而立，高压在右后方，低压在左前方，等压线越密，风速越大。
南半球风的运动方向于北半球相反。
（3）自由大气和摩擦层中的空气的水平运动都要受到气压梯度力。
自由大气还受到科氏力，摩擦层受到摩擦力。
26. 山谷风和海陆风时如何形成的？ 山谷风是由山区的特殊地理条件造成的，白天山坡气温高于山谷上同高度气温，形成热力环流，低层风从谷地吹向山坡，形成谷风，晚上则形成山风。
气象学-6-4-云和雾的形成、降水
预测的挑战与未来发展
预测精度
数据处理能力
目前云和降水的预测精度还有待提高，需 要加强数值预报模型的研发和应用。
随着观测数据的不断增加，需要提高数据 处理能力，以便更好地分析和预测云和降 水的形成、演变。
多学科交叉
人工智能技术的应用
需要加强气象学与其他学科的交叉研究， 如物理学、化学、生物学等，以深入了解 云和降水的形成、演变机制。
未来可以利用人工智能技术进一步提高云 和降水的预测精度和效率，实现更加精准 的气象预报。
06
交通
云雾天气能见度低，影响航空和道路交通的安全。
农业影响
适量的降水对农业生长至关重要，过多或过少都会影响作物生长。
水资源管理
降水量的多少直接影响到水资源的分布和利用。
雷达观测
利用雷达观测云中水滴、冰晶的分布和运动情况，预测降水的发 展趋势。
预测方法
数值预报模型
01
利用数值预报模型对云和降水的形成、演变进行模拟和预测。
经验预报方法
02
根据历史气象数据和经验，对云和降水的形成、演变进行预测。
人工智能技术
03
利用人工智能技术对云和降水的形成、演变进行预测，提高预
测精度和效率。
水资源管理
云和雾的形成、降水关系 到水资源的形成和分布， 对农业、水利、城市供水 等方面有重要意义。
云和雾的形成、降水的过程
云的形成
空气中的水蒸气在一定条件下凝结成小水滴或冰晶，形成 云。云的形成与温度、湿度、风速等气象因素密切相关。
雾的形成
雾是由空气中的水滴或冰晶聚集形成的，通常出现在清晨 或夜间，地面温度较低时。雾的形成与湿度、温度、风速 等气象因素有关。
降水过程
私、商、仪执照题之《航空气象学》部分
私、商、仪执照题之《航空气象学》部分1、每一种天气变化的物理过程都伴随着或起因于（ B ）A．气压的变化B．热量的传递或交换C．水汽的相变【解析】《航空气象学》。
2、天气变化的每一个物理过程都是（ C ）的结果。
A．压力差B．大气运动C．热交换【解析】《航空气象学》。
3、地球上各地区太阳高度角不一样，所以（ B ）A．气团会变形B．各处天气不一样C．地球表面气压分布不均匀【解析】《航空气象学》。
4、在观测中高云时常采用积累云量，积累云量等于（ B ）A．中云和高云云量之和B．可见云量和下层云量之和C．各种云量的积累【解析】《航空气象学》。
5、大气是一种混合物，它由（ C ）组成A．空气和水汽凝结物B．空气和固体微粒C．空气、水汽及液体或固体杂质【解析】《航空气象学》P176.大气的组成：干洁空气：氮、氧、氩、二氧化碳、臭氧等。
水汽：以气态形式存在于大气中的水分。
大气杂质：固态杂质、液态杂质。
6、气温递减率可以反映（ C ）A．干燥潮湿程度B．空气块在上升过程中的温度变化情况C．气温随高度变化的速度【解析】《航空气象学》P177。
7、气象上把气温垂直递减率等于零的气层即（r=0）称为（ B ）A．逆温层B．等温层C．不稳定气层【解析】《航空气象学》P177。
8、在气象上，大气垂直分层的主要依据是（ B ）A．对流运动情况B．气温的垂直分布情况C．大气的成分【解析】《航空气象学》P177，按照大气在垂直方向上温度的变化特点及空气的运动规律分。
9.平均而言，在对流层中每上升100米，大气温度的变化是（ A ）A．下降0.65℃B．下降1℃C．下降0.75℃【解析】《航空气象学》P177，在对流层中气温随高度升高而降低：2℃/1000ft,0.65℃/100m,3.6℉/1000ft.10、在海拔200米处气温是6℃，气温直减率等于标准大气温度递减率，那么结冰层的高度大约在（ C ）A．平均海平面高度800米B．平均海平面高度900米C．平均海平面高度1100米【解析】《航空气象学》P177，200+6.5/6x1000=1123m,选C。
井点降水定义
井点降水定义井点降水是一种特殊的降水现象，它是指在云层中形成的微小冰晶或冰雹颗粒，由于重力作用而向地面坠落的过程。
井点降水在气象学中也被称为"冰晶降水"或"冰雹降水"，是一种相对较为罕见的降水形式。
井点降水的形成过程与云中的冰晶和冰雹密切相关。
当云中的水汽凝结成冰晶或冰雹颗粒时，它们会因为重力的作用而向地面坠落。
在这个过程中，冰晶或冰雹颗粒会与云中的其他颗粒发生碰撞，并逐渐增大。
当它们增大到一定程度时，就会变得足够重，从而无法被云中的上升气流支撑住，最终坠落到地面上形成降水。
井点降水的特点是降水颗粒较小且密度较大。
由于冰晶和冰雹颗粒在空气中下坠的速度较快，所以井点降水往往会伴随着较强的垂直风切变和上升气流。
这也是为什么井点降水通常与雷暴活动相关联的原因之一。
井点降水可以在各种不同类型的云中形成，包括积状云、层状云和穿透云等。
其中，穿透云是最常见的井点降水形式之一。
穿透云是一种高层云，通常位于距离地面数千米以上的高空。
由于穿透云中含有丰富的冰晶和冰雹颗粒，所以当它们向地面坠落时，就会形成较为明显的井点降水。
井点降水对气象和环境有着重要的影响。
首先，井点降水可以为干旱地区带来宝贵的水资源，缓解干旱问题。
其次，井点降水还可以对大气环境产生一定的影响。
当冰晶和冰雹颗粒向地面坠落时，它们会与空气中的其他颗粒发生碰撞，并释放出大量的能量。
这些能量会引起空气的剧烈运动，产生强烈的对流和风暴活动。
然而，井点降水也可能带来一些不利影响。
首先，由于井点降水颗粒较小且密度较大，所以它们在下落过程中会产生较强的风切变。
这种风切变可能对航空和航天活动造成一定的影响，增加了飞行的风险。
其次，井点降水往往伴随着强烈的雷暴活动，可能引发雷电、强风、冰雹等天气灾害。
为了更好地理解和预测井点降水，科学家们进行了大量的研究工作。
他们通过观测和模拟实验，深入研究了井点降水的形成机制、发展规律和影响因素等。
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3.降水按强度划分
雨量计
等级 小雨 中雨 大雨 暴雨 大暴雨 特大暴雨
降水强度（mm/日） ＜10 10~25 25~50
50~100 100号
二、降水的形成 （一）云滴的增长过程
（二）不同形态降水的形成
（一）云滴的增长过程 1.云滴的凝结或凝华增长过程
2.云滴的碰并增长过程
当云中出现了体积差异较大的云 滴后，由于气流的作用，使云滴 之间发生碰撞，大云滴“吞并”
小 云滴，体积进一步增大而形成降 水云滴。
（二）不同形态降水的形成
降水的形态主要取决于云中和云下的气温： • 都高于0℃，则形成液态降水； • 都低于0℃，则形成固态降水或冻雨、冻
毛毛雨； • 云内气温低于0℃云下高于0℃，降水可
以是液态、固态、或二者的混合物。
冻雨
冰雹的形成
• 冰雹是积雨云强烈发展形成的一种 球状、园锥状或其他不规则形状的 降水 ；
• 冰雹出现在强烈发展的积雨云。
冰 雹 的 形 成
05年5月31日下午北京突降冰雹
三、降水对飞行的影响
（一）降水使能见度减小 （二）降水会造成飞机积冰 （三）在积雨云区及附近飞行可能遭雹击 （四）大雨和暴雨使发动机熄火 （五）大雨恶化飞机气动性能 （六）降水影响跑道的使用
谢谢
第四节
降水
一、降水的基本概念
（一）降水和雨幡 • 水汽凝结物从云中降落到
地面的现象称为降水。 • 雨滴没有降落到地面叫做
雨幡
1. 降水从形态上可分为 ：
• 固态降水（雪、雪丸、冰丸、冰雹） 液态降水（雨和毛毛雨）
2.降水按性质可分为
连续性降水 层状云（雨层云 高层云） 间歇性降水 波状云（层积云 层云） 阵性降水 积状云（淡积云 浓积云 积雨云）
降水中的地面能见度
降水种类和强度 大雨 中雨 小雨 大雪 中雪 小雪 地面能见度（公里） <4 4-10 >10 <0.5 0.5-1 >1
在积雨云区及附近飞行可能遭雹击 冰雹打坏的飞机
沈阳桃仙国际机场降雪天气
• 降雪造成航班不正常的次数最多；11、 12月为最多
• 中雪和大雪时，能见度只有几百米，严 重影响飞机起降
• 1996年12月31日，高吹雪天气，短时能 见度仅几十米，机场被迫关闭近30小时。
• 小雪年平均为12.6天，占全年总降降雪 日数的53。5%；中雪4.2日。大雪5.0日。
下雨的影响
• 小、中雨使飞机速度偏大， 大雨和暴雨能使发动机熄火
大雨恶化飞机气动性能
空气动力损失 飞机动量损耗
降水影响跑道的使用
• 积雪对跑道的使用的影响 • 结冰对跑道的使用的影响 • 积水对跑道的使用的影响
降水中起降的飞机
大雪使飞机停飞
飞机除雪
飞机滑水现象的产生
飞机滑水
• 飞机在积水的跑道上滑行时，可能产生 滑水现象，使飞机方向操纵和刹车作用 减弱，容易冲出或偏离跑道。各类飞机 都可产生滑水现象，但以喷气运输机发 生最多。