高空飛行的氣象條件

1、高空飛行的氣象條件 高空急流通常位于九千公尺左右的高度，時速有時可達300公里。 在冬季當高空急流較強時，飛機橫渡大西洋從紐約到巴黎順急流方向的飛行時間可以較回程時逆急流方向快一個半小時。高空風是飛行過程中經(jīng)常起作用的一個重要氣象要素。順風飛行地速就會加大，可縮短飛行時間，節(jié)約航空油料，可以少載油，多載旅客和貨物。逆風飛行可使地速減小，延長飛行時間耗油量也大大增加，這就要多加備份油少載貨。側風飛行會引起飛機偏航。因而高空風的預報，從飛機的經(jīng)濟、正點角度來看，就顯得特別重要。而且由于風在水平和垂直方向上的某些特殊分布而產(chǎn)生引起飛機顛簸的湍流，則具有更重要的意義。在遠程飛行，尤其是在越洋航線飛行中

2、，為了減少飛行時間，節(jié)省燃油，常常要求選擇最佳航線，即選擇飛行時間最短的航線。在飛行速度一定的情況下，要把兩點間的飛行時間縮至最短，唯一的途徑，是充分利用風的影響來求應飛的航線。例如，法國對于橫越大西洋的飛行，僅僅因選擇最佳航線這一項，每年節(jié)省1500萬法郎。充分利用強順風，避開強逆風，對節(jié)省燃料，縮短續(xù)航時間有特殊的意義。 在對流層上部和平流層中，常常隱伏著一種范圍窄、速度大、渦流多的強風帶，宛如江河狹窄處的湍急水流，所以稱它為高空急流。高空急流是一條狹長而扁平的管狀氣流，而且其中有一個或幾個風速最大區(qū)。高空急流中的風速都在30米/秒（108千米/小時）以上，其中有的區(qū)域可達100150米/

3、秒（相當于活塞式飛機的飛行速度）。 第一節(jié) 高空急流一、高空急流的概念位于對流層上部或平流層中，大于30米/秒的狹窄強風帶，稱為高空急流。 急流是位于對流層上層或平流層中的強而窄的氣流，其中心軸的方向是準水平的，它以很大的風速水平切變和垂直切變?yōu)樘卣鳎伙L的水平切變量級為每100千米5米/秒，垂直切變量級為每千米510米/秒；急流區(qū)的風速下限為30米/秒；沿急流軸有一個或多個風速最大區(qū)。特征：1.長幾千千米，甚至萬余米，寬幾百至上千千米，厚度幾千米。例如高空西風急流的寬度約為8001000千米，厚度一般為610千米，有時還要更大一些，長度可達1000020000千米，像一條彎彎曲曲的河流自西向東

4、圍繞整個半球。2.急流中心有急流軸，是準水平的，大致呈緯向分布。在中高緯度有時有低壓或槽脊加強，急流軸有時呈經(jīng)向分布和有拐彎的可能。當急流流過起伏的山區(qū)和橫過山脊時，急流軸的高度變化可達1千米。 3.急流軸附近，風切變強，空氣湍流很強。急流中,風的分布是不均勻的，因此有很強烈的風切變。在急流中，風的水平切變量級為每100千米5米/秒，垂直切變量級為每千米510米/秒。當在水平方向上飛離急流軸時，碰到的風速僅有小的變化，但當改變飛行高度時，將碰到大的風速變化，這種風在垂直方向上的切變通常是急流軸的下面比上面強。通常，高空圖上的等高線在急流的靠近極地一側比較密集，往急流的極地一側，風速的減小比往副

5、熱帶一側的風速的減小要快得多。能發(fā)生風切變的最大水平范圍從急流軸起往極地一側大約有200公里。 4、急流軸上風速30米/秒。沿著高空急流軸的方向上，如果風速=30米/秒時，即出現(xiàn)了急流。實際觀測表明，在對流層中，中緯度地區(qū)就經(jīng)常出現(xiàn)水平氣溫梯度大的狹長區(qū)域，方向由南指向北，故西風風速隨高度迅速增加，因而在中緯度地區(qū)上空就經(jīng)常出現(xiàn)西風急流。1.熱成風原理： 下層風+熱成風=上層風；2.高空急流出現(xiàn)在大氣中溫度梯度較大的區(qū)域。 二、高空急流的種類溫帶急流（北支西風急流 ）副熱帶西風急流（南支西風急流 ）熱帶東風急流（赤道急流 ）平流層急流溫帶急流（北支西風）溫帶急流出現(xiàn)在中緯度地區(qū)位置：冬季40-

6、60N，夏季70N高度：冬季7-10千米，夏季8-11千米西風，冬季強夏季弱，中心最大風速45-55m/s；個別可達105m/s。最著名的溫帶急流出現(xiàn)在北大西洋，其位置隨極鋒的位置變換而變換。為了避開這種西風急流，在由東向西飛行時，應沿北極圈作偏北的航線飛行。而在由西向東飛行時，可在偏南的位置上順急流飛行。 副熱帶西風急流（南支西風）我國最常見的一支急流。出現(xiàn)在副熱帶高壓北緣位置：冬季25-32N，夏季40-50 N 高度：12-14千米，西風，冬季強夏季弱，冬季風速一般60m/s，夏季風速為冬季的一半；位于我國東部的副熱帶急流風速可達200m/s在我國上空出現(xiàn)的急流以副熱帶急流為主。副熱帶急

7、流是非常連續(xù)的一個急流，除少數(shù)地方中斷外，幾乎完整地環(huán)繞著整個地球。冬季，這支急流有強風形成很寬的帶狀，寬度可達1000千米，最大風速區(qū)位于喜馬拉雅山和西太平洋上空、大西洋西部、非洲北部到中東這幾個地區(qū)。位于我國東部和日本西南部上空的副熱帶急流是世界上最強的急流，最大風速平均為6080米/秒，冬季可達100150米/秒，最大可達200米/秒。這是由它和溫帶急流合并有關。在冬季幾個月，副熱帶急流緊靠著喜馬拉雅山脈邊緣，這有利于產(chǎn)生十分穩(wěn)定的氣流。夏季季風爆發(fā)，急流向北漂移至喜馬拉雅山脈脊線以北，強度減弱，有時難以找到其蹤影。副熱帶急流位置偏南，在我國又叫南支急流。南半球的副熱帶急流也同樣重要，它

8、流經(jīng)南美洲和澳大利亞上空。熱帶東風急流它出現(xiàn)在熱帶對流層頂附近或平流層中，一般位于副熱帶高壓南緣位置：15-20N， 高度：14-16千米， 東風，夏季強冬季弱， 平均風速30-40m/s在亞洲大陸的南部，從6月到8月底的夏季季風季節(jié)，在對流層上層有一支穩(wěn)定的東風急流。急流從東南亞的馬來西亞開始，橫貫印度半島南部，跨越非洲中部，其高度在1300015000米之間。風速通常為30米/秒，但有時可達50米/秒。在這支急流的下面近地面層中風速較小且為西風。熱帶東風急流對我國影響很小，這支急流只出現(xiàn)在夏季,在華南沿海一帶和南海上空。 平流層急流平流層急流分為極地平流層急流和熱帶平流層急流。平流層急流分

9、為極地平流層急流和熱帶平流層急流。1、極地平流層急流：位置：50-70N， 高度：20-30千米， 冬季西風，夏季東風， 平均最大風速100m/s極地平流層西風急流的形成與冬季極地長期黑夜有關，大氣在這期間因向外輻射持續(xù)冷卻，而其南部的平流層中的臭氧層又直接吸熱增溫，因而造成了強大的指向極地的溫度梯度，形成了西風急流。2、熱帶平流層急流：位于20N附近，高度2530km，風向偏東，平均風速為3040m/s，出現(xiàn)在夏季，又是與對流層東風急流層連在一起，形成很厚的東風急流層。（四）高空急流的判斷： 1.空中等壓面圖：等高線密集區(qū)2.空間垂直剖面圖：風速大于30米/秒的區(qū)域3.衛(wèi)星云圖：高空急流云系

10、，橫向波動云系。4.高空云的形狀：急流卷云的變化 高空急流的判斷（1）1.空中等壓面圖上的等高線密集區(qū)2. 空間垂直剖面圖上的大風區(qū)（大于30M/S）高空急流的判斷（2）3. 衛(wèi)星云圖：急流區(qū)有時有卷云、卷層云、卷積云，多出現(xiàn)在急流右側（背向而立）。衛(wèi)星云圖上急流云系的北部邊界一般呈反氣旋性彎曲或準直線狀，邊界整齊光滑，位置與急流軸大體吻合。 高空急流的判斷（3）高空急流云系 急流云系急流區(qū)中大多存在由Ci、Cs組成的廣闊云系。急急流云系多出現(xiàn)在急流軸的右側。流云系多出現(xiàn)在急流軸的右側。memorable storm of 1999 December 27th over western Eur

11、opeSatellite photograph of an occluded system centered at about 44N and 137W. Here, the jet extends south-southwest to north-northeast along the polar boundary of the cirrus band from 35N, 141W through 43N, 135W to 51N, 130 ;W. Shadow of the cirrus band is clearly evident as a narrow dark line from

12、45N, 134.5W to 49N, 132W 橫向波動云系 4.高空急流云的形狀：移動迅速的細長卷云帶；呈波脊狀不斷變化的卷云卷層云；平行于急流軸而伸展的莢狀高積云卷積云。高空急流的判斷（4）四、急流對飛行的云系及注意事項（一）對飛行的影響急流特點：風速大、風切變強高空急流對飛行的影響1.順急流飛行時增大地速，節(jié)省燃料；縮短航行時間，逆急流飛行時則相反。 1958年美國5架空軍飛機在11.5公里的高度上飛行時遇到急流。當時逆風風速為500公里/小時（138.8米/秒）。由于飛行人員沒有預料到，飛行中又未及時發(fā)現(xiàn)并設法脫離，結果三架飛機油料耗盡，飛行人員被迫跳傘，另兩架也被迫降落場外。北京飛

13、往烏魯木齊的大型噴氣客機必須飛行3小時45分，但回程因為順風（高空西風），只需3小時15分。飛機因此可少裝油料，而多載旅客、貨物。例3：第二次世界大戰(zhàn)期間，美國太平洋艦隊的飛機空襲日本，在靠近日本的太平洋上空，遇到了風速達400500公里/小時的強西風急流。他們盡管開足馬力，但由于是逆風飛行，飛機始終在“原地踏步”。同一時期，蘇聯(lián)一架遠程轟炸機轟炸柏林，返航中，油料不夠，不能飛回基地，可能要在敵占區(qū)迫降。飛行員盡量增加飛行高度，向東飛去，直到燃油耗盡，才不得不迫降下來。奇怪的是他迫降的地點已是離前線數(shù)百公里的大后方了。事后分析發(fā)現(xiàn)，是因為這架飛機在返航的飛行高度上恰好遇上了西風急流，大大增加了

14、飛行速度的緣故。現(xiàn)在國外民航班機飛行中有所謂“最短時間飛行法”，其中之一就是利用急流飛行，用這種方法飛行，可以把從東京到夏威夷的平均飛行時間縮短到8個小時。當然，利用急流飛行的航線，應根據(jù)氣象資料和飛機性能作周密的計算來確定，不能任意選擇。如果飛行的航線選擇不當，那么，急流不但不會助你一臂之力，反倒可能使飛行時間延長，影響按時完成任務和造成經(jīng)濟損失。2.橫穿急流飛行會產(chǎn)生很大的偏流，對領航計算和保持航向都有影響。3.容易產(chǎn)生飛機顛簸。高空急流對飛行的影響急流附近風速變化大，對飛行有嚴重的威脅，因為風速的劇烈變化會產(chǎn)生強烈的擾動氣流。急流附近產(chǎn)生擾動氣流的幾率比空中其他區(qū)域要大。根據(jù)國外許多探測

15、研究的結果，急流區(qū)中，風速變化最劇烈的地方是在急流軸偏低壓的一側和急流軸下方有鋒面的區(qū)域。因此，強烈的擾動氣流和顛簸也多出現(xiàn)在這些地方。不過，急流區(qū)中的強擾動氣流是分散出現(xiàn)的，時有時無，時強時弱，所以在急流區(qū)飛行并不一定每次都會遇到強烈顛簸，因為他變化無常，是人們難以掌握。 1999年10月7日中午一架由昆明飛往香港的南方航空公司的班機在香港上空突然遇到一股強大氣流，在5至10秒內飛機急墜2000英尺，導致45人撞向機艙頂部受傷。 高空急流對飛行的影響1997年12月28日，美國聯(lián)合航空公司一架飛往夏威夷的波音747飛機，飛機飛越太平洋時，在成田機場以東1萬米上空，突然遇到強氣流襲擊，飛機驟降

16、300米然后繼續(xù)爬升，最后安全降落在日本成田機場。機上1名旅客死亡，110人受傷，有10多人傷勢嚴重。高空急流對飛行的影響（二）措施1、由于在接近飛機最大升限的高度上，飛機的操縱性和空氣動力性能都不好，所以即使是順急流飛行最為有利，但在選擇航線高度時，絕對不要選擇在飛機最大升限的高度上。順著急流進入急流軸飛行時，最好不要從急流軸的正下方進入，而是從急流軸的一側保持平飛狀態(tài)進入，同時進入角應小于30角，以免偏流過大。2、在急流中飛行，首先必須查明飛機與急流軸的相對位置，應竭力避免橫穿急流區(qū)。如果是順急流飛行，則應選擇在風速最大的區(qū)域內。這樣，可以獲得較大的地速、節(jié)省燃料；如果是逆急流飛行，則應選

17、擇在風速最小的區(qū)域內，以免地速減小過多，同時要注意所帶備份油是否夠用，如油量不足，為了安全起見，就近備降加油。（二）措施3、在急流中飛行，當發(fā)現(xiàn)顛簸越來越強時，則應采取改變高度或改變航向的方法脫離急流。通常改變高度300400米，偏離航線5070公里即可脫離。在采取改變高度或航向的方法脫離強烈顛簸區(qū)之前，不僅要考慮到飛行高度、地形標高、飛機性能和任務等，而且更重要的是動作柔和，沉著地保持該型飛機在顛簸中飛行的規(guī)定速度，正確地操縱飛機，脫離強烈顛簸區(qū)。4、在急流中飛行時，如果發(fā)現(xiàn)云的外形不斷迅速變化，而且水平云帶非常散亂時，則表示這種云內的亂流較強，往往引起強烈顛簸，因而應盡量避免在這種云內飛行

18、。5、飛行人員及乘客及早系好安全帶，以免發(fā)生顛簸時人員拋離座位而發(fā)生危險。第二節(jié) 對流層頂是對流層到平流層之間的過渡氣層當高度上升到溫度垂直遞減率等于或小于2OC/1000m的氣層時，就可看作對流層頂?shù)拈_始。對流層頂對流層頂?shù)奶匦?1.氣溫直減率較?。ɑ虻葴亍⒛鏈兀?2.高度和溫度隨季節(jié)和緯度而變化對流層頂平均高度和平均溫度 對流層頂高度和溫度變化夏季或低緯地區(qū)，對流層頂較高，氣溫較低；冬季或高緯地區(qū)，對流層頂較低，氣溫較高。當強大冷氣團南下時，對流層頂高度降低，暖氣團北上則使對流層頂高度增加對流層頂?shù)钠骄邔α鲗禹數(shù)钠骄叨群推骄鶜鉁囟群推骄鶜鉁?地名地名1 1月月7 7月月高度（米）氣溫（

19、）高度（米）氣溫（）北京北京96139613-56.8-56.81476214762-61.0-61.0烏魯木齊烏魯木齊1004510045-61.1-61.11149011490-58.3-58.3漢口漢口1342813428-60.7-60.71683716837-74.3-74.3南京南京1148111481-54.4-54.41631216312-72.2-72.2成都成都1103511035-54.4-54.41652016520-73.0-73.0拉薩拉薩1200112001-57.5-57.51656016560-70.9-70.9廣州廣州1491814918-65.9-65.9

20、1570915709-69.2-69.2西沙群島西沙群島1632516325-73.0-73.01598015980-73.3-73.3對流層頂與飛行 1. 對流層頂附近的天氣條件對流層頂附近的天氣條件對流層頂是天氣的對流層頂是天氣的“分隔層分隔層”，其上，其上空氣干潔、氣流穩(wěn)定，能見度好，空氣干潔、氣流穩(wěn)定，能見度好，其下部常會有高云和其下部常會有高云和CbCb、TCuTCu的云頂。的云頂。2.對流層頂對飛行的影響 穿越對流層頂飛行會遇到顛簸，尤其在對流層頂坡度較大或對流層頂斷裂的區(qū)域會遇到強烈的顛簸。對流層頂對飛行的影響據(jù)美國在1981年5月份的157個飛行小時探測記錄資料，共探測到46次

21、中度以上的CAT，其中26次發(fā)生在對流層頂處。3.從水平方向穿越對流層頂時從水平方向穿越對流層頂時溫度的變化 從對流層飛入平流層時溫度會升高而從平流層飛入對流層時溫度會降低在兩層的交界處溫度變化最大 通過對流層頂時氣溫的變化 第三節(jié) 平流層對飛行的影響目視條件發(fā)生變化飛行性能和飛機的安定行、操縱性變差輻射火山灰 協(xié)和飛機在平流層飛行一、高空平流層的溫、壓、風 （一）高空、平流層的溫度分布 1. 對流層上層溫度分布 在水平方向上高緯度地區(qū)的氣溫比低緯度地區(qū)的氣溫低；在垂直方向上，氣溫隨高度遞減，到達對流層頂氣溫最低 2.平流層下層的溫度分布 水平分布：冬天是中緯度較高，低緯和高緯較低；夏天是高緯

22、度氣溫比低緯度高。垂直分布：冬天中低緯度隨高度增加而升高，極地隨高度增加而降低；夏天氣溫都隨高度增加而增加。 （二）高空、平流層氣壓和風的分布 1. 氣壓分布不管是對流層上層還是平流層，大氣壓力總是隨高度遞減的。 水平分布 在北半球平流層中，冬季是一個以極地為中心的大低壓，夏季形成以極地為中心的大高壓，冬季北半球冬季北半球30 hPa平均高度平均高度夏季北半球30hPa平均高度2. 風的分布冬 季 北半球以偏西風為主，少數(shù)低緯地區(qū)出現(xiàn)偏東風夏 季 對流層中高緯偏西風，低緯偏東風；而在平流層，基本上都是偏東風。二、高空平流層影響飛行的因素 （一）臭氧：強烈的氧化性， 對人體的傷害。在高度約1050km的大氣中，臭氧含量較多，特別是在2025km高度處，臭氧含量最大，飛機在平流層中飛行時，若發(fā)現(xiàn)氣溫劇增，說明飛機已進入臭氧層，應立即降低飛行高度，迅速脫離。（二）空氣密度空氣密度： 密度小，飛行性能變差 （三）（三）目視條件的變化高空較好，平流層較差。在在1010 kmkm附近，天空呈青色和深藍色；附近，天空呈青色和深藍色；1313 kmkm高度以上，天空多呈