航空气象学的基本内容

发布网友发布时间：2023-07-13 16:20

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热心网友时间：2023-09-12 13:34

现代的航空气象学包括航空气象学原理、航空气象探测、航空天气预报、航空气候和航空气象服务自动化等。
对航空影响较大的气象问题有：云、雾、降水、烟、霾，风沙和浮尘等现象，都可使能见度降低，当机场的水平和倾斜的能见度降低到临界值以下而造成视程障碍时，飞机的起飞和着陆就会发生困难。当水平能见度小于1500米时，在具有仪表着陆设施的机场，要观测跑道视距离。在具有仪表着陆系统的机场上，飞机虽然可以在低能见度下着陆，但目前世界上较大的机场，当跑道视距小于400米，判断高度低于30米时，飞机就难以着陆。观测斜视能见度，尚缺少有效的仪器，只能根据水平能见度来推断。大气湍流可以使飞机在飞行的产生瞬间的或长时间的颠簸，当湍流尺度和飞机的尺度相当时，颠簸是剧烈。飞机对湍流的响应同飞行速度、飞行姿态和翼载荷等有关。强烈的湍流可使飞机失去控制，甚至因过载造成机身结构的变形或断裂。对飞行影响较大的是晴空湍流、低空风切变和地形波。
晴空湍流是一种小尺度的大气湍流现象，多出现在5000米以上的高空。经常发生在急流区最大风速中心附近风速切变最大的地方，其铅直厚度只有几百米到千余米。晴空湍流能造成持续性的飞机颠簸，由于它不伴有可见的天气现象，飞行员难以事先发现。对飞行的影响较大。晴空湍流的物理机制，还不十分明了，还没有实用的预报方法。曾有人研究用红外线或激光探测航线前方的晴空湍流的机载仪器，但尚处于试验阶段。低空风切变是发生在高度几百米以下的风切变。由于它影响飞机的空速，改变了升力，而使飞行高度突然发生变化，往往使已降低高度和正在减速着陆的大型飞机发生严重的飞行事故。雷暴、低空急流和锋面活动是形成低层风切变的主要天气条件。来自雷暴或对流性单体的强烈下种气流，伴有强烈的风切变，这种现象的时间和空间尺度都非常小，对它的探测和预报都比较困难。
地形波是气流经过山区时受地形影响而形成的波状的铅直运动。气流较强时铅直运动也比较强烈。弗尔希特戈特根据气流和风的铅直分布，将地形波分成层流、定常涡动流、波状流和滚转状流等四种类型。地形波中的铅直气流可使飞机的飞行高度突然下降，严重的可造成撞山事故；地形波中强烈的湍流，可造成飞机颠簸；在地形波中铅直加速度较大的地方，可使飞机的气压高度表的指示产生误差。在日常预报业务中还不能对地形波做出定量的预报。高空风和气温的时间、空间分布变化较大，实际大气温度和飞机设计所依据的标准大气温度也有很大差异。在高速飞行的情况下，气温的变化引起空气压缩性的改变，影响飞机的空气动力特性。在制做长途航线飞行计划时，为了缩短飞行时间和节约燃油，必须根据高空风和实际大气温度的观测资料和预报选择最佳航线、最佳的飞行高度和飞行速度。
此外，地面风向风速特别是大风和风的阵性变化，对飞机的起飞着陆有着严重的影响。这也是航空气象学研究的课题。航天飞行器在发射时要了解场区的风、气温和雷暴的分布，返回大气层时要根据大气的温度、密度选定再入的角度和高度，航天飞机在着陆时也需要精确的航空气象情报。
飞机性能的进一步提高，自动飞行技术的逐步实用化，出现了“全天候”飞行问题。飞行活动和气象条件之间正在从气象条件决定能否飞行，变为在复杂气象条件下如何飞行。全天候飞行系统仍然需要按照实际大气条件来调整系统的工作状态，在起飞和着陆时对气象数据的要求更高了。
在未来的航空活动中，除了低能见度，斜视能见度、大气端流、雷暴、高空气象条件的探测和预报仍需逐步解诀之外，形成强烈扰动和危害飞行的中，小尺度天气系统的预报方法，高速处理、传输并显示大量气象情报的高功能自动化航空气象服务系统，人工影响或改变妨碍飞行的天气过程的理论和方法，都是航空气象需要进一步探索和解诀的问题。