航空气象学--雷暴的结构和天气
利用单站探空资料分析太原机场强雷暴天气特征
利用单站探空资料分析太原机场强雷暴天气特征郑延才1，管翔2民航山西空管分局，太原市，山西省 030031摘要：本文根据2003-2012年十年间探空观测资料，统计并分析太原机场雷暴当天00Z、12Z （UTC）两个时次共12个物理参量值，试图找出大风、大雨、冰雹等不同类型强雷暴的物理参量特征。
关键词：探空资料，统计分析，强雷暴引言强雷暴是指发生突然、天气剧烈、破坏力大，常伴有雷雨大风、冰雹、龙卷风、局部强降雨等强烈对流性的灾害性天气，具有生命史短，强度大，局地性强的特点[1]。
就太原机场而言，在每年5月-10月的雷暴期，预报员对于雷暴的强度（一般雷暴还是强雷暴？）、分类（伴大风？伴大雨？还是伴冰雹？）的把握多基于多普勒雷达、卫星云图、天气图分析等途径，手段相对单一，预报精度不高，预见时恶劣天气也将马上到来，往往不能满足用户的要求。
雷暴天气的发生需要有利的环境条件，而探空资料的引入提供了大气环境场温压湿物理量，从而我们可以根据不同高度层的温压湿分布来分析对流天气的特征[2]。
在雷暴活动中，层结的热力不稳定决定了对流发展的强度，动力因子及大气中的水汽含量对于触发对流及决定对流类型起着关键作用[3]。
本文选取代表热力、动力、水汽等层结条件的12种探空物理参量，对2003至2012年十年间太原机场雷暴天气当天00Z、12Z（UTC）时次的探空资料进行统计分析。
旨在通过比较各探空物理参量在不同强天气下的表现，探讨使用探空物理参量区分强对流天气类型的可行性，为夏季雷雨预报提供可靠的依据。
1 资料和方法根据相随天气现象把强雷暴天气分为以下3类（同时发生的按就重原则归类）：雷暴伴冰雹、雷暴伴大雨、雷暴伴大风（风速12m/s以上）。
依据实况观测资料，太原机场10年间共发生雷暴伴冰雹8日，雷暴伴大雨23日，雷暴伴大风52日。
平均下来强雷暴每年出现8天，一般雷暴每年出现24天。
依据天气学原理，我们选取能代表雷暴天气的12种物理参量。
第一章 绪论
风云变幻 气象万千
趋利避害 安全飞行
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气象学与航空气象学
气象学 研究大气中的物理现象和物理过程的一门学科。
航空气象学 是研究气象条件同飞行活动和航空技术之间的关系，航空 气象保障的方式和方法，以及飞行器在地球大气层中飞行 时的气象问题的一门学科。
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飞行事故与天气关系密切：
据国际民航组织的统计，仅由于气象原因造成 的严重空中事故，就占民航总事故的10%～ 15%；
与气象直接或间接有关的事故占民航总事故的 三分之一左右。
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气象对飞行活动的影响
随着航空事业的发展，飞机性能不断提高， 飞行技术不断进步，大型飞机逐渐增多，气象 对飞行的影响变得更加突出，航空气象保障变 得更加重要。
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一、气象学发展史
第三阶段 1940--1960 1950-1960 气象雷达应用 1950年查尼等人在计算机上进行数值预报研究 1960年4月1日美国发射第一颗气象卫星 第四阶段 1960后 新技术的运用,多学科的融合.
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二、航空气象学Biblioteka 4. 航空气象资源利用中国民航大学 空管学院
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风对飞行活动的影响
CAL 605次航班-- 1993年11月4日
CAL 641次航班-- 1999年8月22日
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天气现象对飞行的影响
摄于2008年1月27日，一架客机在贵阳龙洞堡机场接受“桑拿”式除冰解凝。
民用航空气象地面观测规范第5章 天气现象
第五章天气现象天气现象是指大气中或地面上所产生的除云以外的各种物理现象，它包括降水现象、视程障碍现象、雷电现象、地面凝结现象和其他现象等。
各种天气现象都是在一定的天气条件下产生的。
天气现象的出现，反映着大气的不同运动和物理变化过程，是天气变化的体现，也是天气预报的依据之一。
对航空飞行有重要意义的天气现象会严重威胁航空飞行安全。
因此，正确地观测天气现象，准确地判定它的强度，不但对保障飞行安全起到重要的作用，而且是分析、预报天气和了解气候情况的重要资料。
值班观测员应当按照《民用航空气象地面观测规范》的要求观测天气现象，而且还应当和其他要素结合起来仔细分析，以便能正确的确定某一现象。
第一节降水现象降水现象是指液态和/或固态的水汽凝结物或冻结物从云中或空中降落到地面的现象。
一、降水种别的判定和降水现象的主要特征值班观测员应当根据降水物的形态和下降的情况以及当时的云层、降水形成的条件等进行分析、判定降水的种别。
（一）雨（RA）—是较大液体水滴（直径≥0.5毫米）所产生的降水。
表现为由水滴构成的、强度变化缓慢的滴状液态降水。
降落情形清晰可见，落在水面上可以激起圆形波纹和水花，落在干地上可留下湿斑。
雨通常降自层积云、雨层云、高层云和高积云。
（二）冻雨（FZRA）—过冷雨滴与地面或地物、飞机等相碰而即刻冻结的雨。
冻雨通常降自层积云、雨层云、高层云和高积云。
（三）阵雨（SHRA）—起、止突然，骤降骤止，强度变化大而快，雨滴比非阵性降雨中的大。
阵雨主要降自对流云。
（四）毛毛雨（DZ）—大量的微小雨滴（直径小于0．5毫米）所产生的相当均匀的降水现象。
毛毛雨表现为稠密、细小而均匀的液态降水，下降情况不易分辨，看上去似乎随空气微弱的运动飘浮在空中，徐徐下降，迎面有潮湿感。
落在水面上无波纹和水花，落在地面上无湿斑。
毛毛雨常降自层云、碎层云或雾中。
（五）冻毛毛雨（FZDZ）—过冷雨滴与地面或地物、飞机等相碰撞而即刻冻结的毛毛雨。
航空气象知识点
第1-4章选择填空，名词解释：5、6章简答选择10个（20分）：填空10个（20分）：划词解释15分：电码翻译30分；简答10个（30分）第一章大气的状态及运动1、本站气压：气象台气压表直接测得的气压。
由于各测站所处地理位宜及海拔高度不同，本站气压常有较大差异。
2、场面气压：指航空器着陆区（跑道入口端）最高点的气压。
场而气压也是由本站气压推算出来的，为了准确计算飞机起降时相对于跑道的高度。
3、场面气压高度：指飞机相对于起飞或着陆机场跑道的高度。
在起飞和着陆阶段为了使气压高度表指示场而气压髙度，需按场压来拔正气压式高度表，使得髙度指针位于零值刻度。
4、测高仪表：无线电高度表、气压式高度表无线电高度表：测高原理：天线向地而发射无线电波，经地而反射后，再返回飞机。
测髙是测量电波往返传播的时间A to 特点：较精确地测得飞机距地表的距离，对地形变化敏感，既是优点也是缺点。
用途：①用于校正仪表②复杂气象条件下的飞机起飞和着陆气压式髙度表：髙灵敏度的空盒气压表注意：髙度表刻度盘是在标准大气条件下按照气压随髙度的变化规律而确左的。
含义：在标准海平而上（气压为1个标准大气压）高度值为零。
5、理想气体状态方程气温、气压和空气湿度的变化都会对飞机性能和仪表指示造成影响，这种影响主要是通过它们对空气密度的影响实现的：6、密度高度指飞行高度上的实际空气密度在标准大气中所对应的髙度。
密度高度表示了密度随高度变化的特征。
密度高度对飞行的影响：低密度高度能增加飞机操纵的效率：髙密度高度则降低飞机操纵的效率。
飞机操纵的效率：指飞机的操作性能，这种操作性能受大气密度影响很大。
机翼的升力（或螺旋桨的推力）受其周边的空气速度和空气密度所影响，在髙密度高度的地区，需要额外的动力来弥补薄空气的不足，升力下降，发动机功率下降，喷气发动机的推力下降，飞机性能变坏且起飞和降落的距离加长，上升率和升限也降低。
根据实测结果, 当气压维持不变，气温每升高10°C,起飞所需跑道长度增加13%落地增加5%；反之亦然。
雷雨天气飞机应对
中文网| ENGLISH∙机场建设∙俱乐部联盟通用机场王清晨：雷雨危害与飞行安全风险防范措施2012年07月19日浏览次数：87雷雨对飞行的危害之大是众所周知的。
雷雨天气多出现在夏季，它是强烈垂直发展的积雨云内所产生的一种中小尺度的天气系统。
当大气中蕴藏着大量的不稳定能量、充沛的水气，且在足够的作用下就能形成一次雷雨天气，这种天气中常常会有强烈的升降气流、积冰、闪电、结冰、大气湍流与急流、低空风切变等，会形成低云和低能见度，有时还伴随有冰雹、龙卷风、强降雨、大风等灾害性天气。
中国民航2009-2010年公布的338起运输航空事故征候中，与雷雨天气有关的事故征候达54起，查阅美国民用航空1988-2008年发生的飞行事故，与雷雨有关的事故达到了25起，占了总数比例的三分之一以上。
从公布的分析报告来看，多数事件发生的原因主要集中在：机组对雷雨影响飞行安全的危害程度认识不够而盲目蛮干；机组应对雷雨危害的飞行安全风险防范措施不完善或有缺失。
虽然现在飞机机载设备、地面导航设施越来越先进，但这只是为尽早发现雷雨，顺利避开雷雨提供有力的支持，并不能消除雷雨对飞行运行的危害。
雷雨季节将至，未雨绸缪，笔者通过分析雷雨对飞行运行的危害，总结业内安全经验教训，系统归纳了飞行安全风险防范措施，期望能为保证雷雨飞行安全提供有益的帮助。
一、雷雨对飞行运行的危害1、强烈气流和风切变。
在一个雷雨单体中的水平风切变、下冲气流、上升气流和湍流，能达到同各种尺寸的飞机性能水平进行挑战的强度。
因为强烈的垂直气流运动，造成了强烈的乱流和扰动，飞机一旦进入这种扰动必然很难操纵，容易失去控制，甚至因失速而失事。
2010年9月，某公司一架A319飞机在五边进近过程中遭遇下击强气流，导致飞机状态剧烈变化，进入失速状态。
据ICAO飞行事故统计，发生的与低空风切变有关的飞行事故中，其中有近89.3%是由雷雨天气影响的。
2、积冰。
积雨云中的结冰现象比所有其他的云都来得厉害。
航空天气报文详解
航空天⽓报⽂详解■备注：编近时天⽓，⽤“RE”表⽰，如“RETSRA近时天⽓则指观测前⼗分钟内存在但观测时不存在的天⽓现象。
a)观测实况报（METAR）、特殊观测（SPECI）；1、例⾏观测（METAR）：按固定时间间隔在指定地点观测到的⽓象实况的报告。
2、特殊观测（SPECI）：指在两次例⾏天⽓报告之间，当⼀种或多种⽓象要素达到规定标准时发布的报告。
b)预报的应⽤（TAF）；类型（根据预报有效时段），有两种类型: FC:航空机场9⼩时预报, 国内情报交换。
FC预报每3⼩时发布⼀次，每天发布8份，包括0312、0615，0918、1221、1524、1802、2106、0009。
FT：24或18⼩时的机场预报，国际情报交换。
FT预报每6⼩时发布⼀次，每天发布4份，包括0606、1212， 1818、0024。
※备注：9、24⼩时预报为国内机场使⽤，27、30⼩时预报为国外机场使⽤。
？c)航路重要⽓象（SIGMET、AIRMET）⽕⼭重要情报（SIGMET FOR VA）SIGMET：中⾼空（FL100以上）；AIRMET：低空（FL100以下）。
报⽂内容解析： METAR 以及TAF■风向、风速：⽓象风以真北为基准，指风吹来的⽅向。
风速⽤“ffGkkMPS ”表⽰.风向风速组的形式为“dddffGkkMPH ”(或“KT”或“KMH ”)其中“ddd ”表⽰平均风向，“ff ”表⽰平均风速，“G ”表⽰阵风，“kk ”表⽰最⼤阵风风速。
只有当最⼤阵风风速⽐平均风速⼤5⽶/秒（或10海⾥/⼩时、20千⽶/⼩时）或以上时，才报告阵风风速。
静风⽤“00000”表⽰，其意义为两分钟或⼗分钟时距内的风速平均< 0.5m/s 的风。
风向不定⽤“VRB ”表⽰，是指在观测时距内。
风向变化> 180° ，平均风速< 2m/s 为风向不定。
当风速> 3m/s ，风向变化> 180° ，也应确定风向，只有实在⽆法确定风向时，才视为风向不定。
基本气象要素及天气现象简介ppt课件
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3. 天气现象
3.2 观测手段 天气现象主要通过观测员在观测场或观测平台用 目力观测和判定。当使用天气现象传感器测量时 ，一般结合目测判定。
观测员观测机场及其附近区域，特别是进近着陆
区域和起飞爬升区域所发生的天气现象；在观测
进近、着陆区域的天气现象时，以航空器报告或
②平流雾：当暖湿空气平流流经较冷的水面或陆地时，暖湿 气流冷却凝结形成雾。平流雾常在冬天发生，持续时间较 长，除非风向转变或停止，平流雾才会消散。
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3. 天气现象
3.1 定义
天气现象是指大气中或地面上所产生的除云以外 的各种物理现象，它包括降水现象、烟尘现象、 雾现象、雷电现象、地面凝结现象等。
SPECI ZSHC 010517Z VRB01MPS 9999 TS BKN026 FEW033CB 36/23 Q1004 BECMG TL0600 24007G13MPS TSRA=
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1. 风
1.4 大风天气
在强侧风下进场，是飞机最复杂和危险的飞行动 作之一。侧风会把飞机吹离跑道的中线。
气象光学视程(Meteorological Optical Range) 背景光亮度(Background Luminance) 跑道灯光级数(Runway Light Setting)
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2. 能见度
RVR的测量设备
大气透射仪
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2. 能见度
2.3 能见度的天气报告
当黄花机场跑道正侧方向的风速分量达到10m/s时
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，气象台会发布相应的SPECI报。 完整最新ppt
1. 风
无人机技术基础与技能训练课件：航空气象
飞机部位的曲率半径大，气流分离点远，碰上机体的过冷水滴少，积冰强 度弱。
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航空气象
严重影响飞行的气象
3.积冰
（4）积冰的危害
飞机一旦发生积冰，它的气动性能就会变坏，积冰会破坏飞机的流线型， 使正面阻力增大，升力和推力减小，使飞机重量增加，操纵困难，严重的 时候会危及飞行安全，造成人员伤亡，因此各国都投入大量人力和物力， 研究气象设备和分析研究天气现象，杜绝因积冰引起的飞行事故。
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航空气象
大气环境
2.大气的特性 高度增加，空气密度减小。 随着高度增加，空气压力减小。 高度增加，气温近似线性降低（11000米对流层内）。 空气的湿度越大，空气的密度越小。
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大气环境
2.大气的特性 高度增加，空气密度减小。 随着高度增加，空气压力减小。 高度增加，气温近似线性降低（11000米对流层内）。 空气的湿度越大，空气的密度越小。
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航空气象
严重影响飞行的气象
2.风切变 （4）低空风切变产生的原因
4）地形地物 当机场周围山脉较多或地形比较复杂时，常会遇到由于地形造成的低空 风切变。当盛行风横越山脉时，在其迎风面会形成上升气流，飞机会上 升高度，而在背风面出现下降气流时，飞机会掉高度，在山顶附近的风 速将会增大。 3.积冰 （1）积冰的定义 积冰是指飞机机体表面某些部位聚集冰层的现象。积冰主要是由于过冷水 滴或降水中的过冷雨滴碰到飞机机体后冻结形成的，也可由水汽直接在机 体表面直接凝华而成。
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航空气象
严重影响飞行的气象
1.雷暴 由对流旺盛的积雨云引起的,伴有电闪雷鸣的局地风暴,称为雷暴。 雷暴是一种极具危险性的天气现象,尽管现代科学技术已经创造了相当成熟 的避雷装置和雷击防护措施,然而全球每年仍然由雷暴造成大量的灾祸, 在这 些灾祸中,航行于雷暴天气里的飞机,船舶遭到雷电袭击是最易发生的。 2.风切变 （1）定义 风矢量（风向、风速）在空中水平和垂直方向上的变化称为风切变。 对飞机起飞和安全着陆威胁最大的是低空风切变，即发生在着陆进场或起飞 爬升阶段的风切变。它不仅能使飞机航迹偏离，而且可能使飞机失去稳定， 如果处置不当，常会产生严重后果。