第二讲-气象要素对飞行的影响(约120分钟)精选全文

等温层和逆温层
= 0时称为等温层， ＜0时称为逆温层。
（二）大气分层及各层的特点
❖ 根据气层气温的垂直分布特点将大气可分为：
❖ 对流层（troposphere） ❖ 平流层（stratosphere） ❖ 中间层（mesosphere） ❖ 暖层（thermosphere） ❖ 散逸层（exosphere）
❖ （大气的结构插图）
大气的结构插图
γ<0 散逸层 γ>0 中间层 γ<0 平流层
γ>0 对流层
对流层 (troposphere)
对流层: 因为空气有强烈的对流运动而得名
对流层特点： • 1. 气温随高度升高而降低
平均气温垂直递减率γ≈0.65℃/100
m • 2. 气温、湿度的水平分布很不均匀 • 3. 空气具有强烈的垂直混合
雷达对本场强对流天气的侦测
气象卫星极端天气及航路天气的监测
❖激光测云及激光雷达探测风切变
激 光 测 云 仪
数值天气预报
银河II大型计算机
天河大型计算机
2 航空气象学定义
航空气象学：是气象学应用的一个分支，是研究
气象要素和天气现象对飞行技术装备及飞行活动的 影响、探讨飞行气象保障理论原理的一门学科。
二次反向着陆时只听见副驾驶大叫了一声：下降率太 高啦。
能见度： 2010年8月24日22时10分左右 伊春空难
事故时间： 北京时间22时10分左右
1.当晚9点伊春林都机场的航空气象定期观测报告（METAR）报文：
METAR ZYLD 241300Z 15001MPS 8000 NSC 13/13 Q1014 =
气象要素(weather elements)：指的是如气温、
气压、湿度（比湿）、空气的密度、风向、风速、 云状、云量、云高、空气的水平能见度、空气的垂 直能见度等。
天气现象(weather phenomena)：是指大气的性
状有显著变化的一定物理量。如：降水、雾、雷暴、 风沙、吹雪等。
航空气象学的研究对象
21：24：58，机组要求落地后用消防车、救护车，塔 台告诉机组都已经准备了。接着飞机又转了一圈，并 报告准备向南落地，塔台同意向南落地，并告诉2925 号机组，“前面落地的机组反映北面天气好，南面五 边雨大”，机组回答明白，并说“我准备落地了”。 21：28：30飞机着陆，着陆后飞机解体、起火。 飞机第一次接地时就听机长大声喊：“加油门， 复飞！ 加油门，复飞！......”飞机在地面跳了三下后复飞， 每次弹跳都是前起落架 着地。飞机在空中盘旋后，第
对流层厚度的空间和时间变化 空间分布：低纬度对流层上界高度大于高纬度的
对流层厚度的
时 （一间天分）布中：最夏高季的（午后）对流赤 极 顶层的道 点上季（（界节bc）是）变对一及化流年南
夏 秋冬春
对流层的进一步划分：
自由大气 摩擦层
上层
6000m
中层
1500m
❖ 作用：是成云致雨的物质基础、通过水汽状态变化传 输热量 。
水分循环过程
大气杂质 （Sand, particles of dust, smoke and other impurities）
❖ 来源：主要来源于物质燃烧成的灰粉、海水飞沫蒸发后 的盐粒、风扬起的灰尘、火山喷发的烟尘、流星燃烧后 的余烬、花粉、细菌、病毒以及水汽的凝结物等。
林都机场，格林尼治时间14时（北京时间22时）气象条件为：150度磁方
位角方向1m/s微风，能见度1000米，薄雾，无重要云，气温/露点12摄氏 度，修正海压1014百帕。
3.当晚11点伊春林都机场的航空气象定期观测报告（METAR）报文：
METAR ZYLD 241500Z 00000MPS 0600 FG NSC 13/13 Q1015 =
伊春林都机场，当月24日格林尼治时间13时（北京时间21时）气象条件为：
150度磁方位角，方向1m/s微风，能见度8000米，无重要云，气温/露点 13摄氏度，修正海压1014百帕。
2.当晚10点伊春林都机场的航空气象定期观测报告（METAR）报文：
METAR ZYLD 241400Z 15001MPS 1000 BR NSC 12/12 Q1014 = 伊春
热量的来源不同 ❖对流层大气的热量主要来自于二氧化碳吸
收地面的长波辐射
❖平流层大气的热量主要来自于臭氧吸收太 阳光中的紫外线。
平流层对飞行的影响
❖ 1.有利方面： 气流平稳、空气干洁、能见度好、飞行阻
力小，有利于大型飞机飞行。
❖ 2.不利方面： 发动机效率降低，飞机对操纵的反映迟缓。
对流层顶
❖对流层与平流层之间的过渡气层叫对流层顶。厚度 几百米到一、二千米，对流层顶内的气温随高度增 高而缓慢下降，有时甚至呈现气温随高度不变（等 温）或微有增加（逆温）的现象。它的作用就像一 个盖子，阻挡了下层水汽杂质向上扩散，它能使发 展旺盛的积雨云顶部被迫平衍成砧状。对流层顶上 下的飞行气象条件有较大差异。
世界各国公认的“标准大气”。
❖其特性规定如下：
❖ 1.干洁大气，且成分不随高度改变，平均分子量 μ=28.9644；
❖ 2.具有理想气体性质； ❖ 3.标准海平面重力加速度g0=9.80665米/秒2； ❖ 4 . 海 平 面 气 温 T0=288.16K=15℃； 海 平 面 气 压
伊春
林都机场在当月24日格林尼治时间15时（北京时间23时）气象条件为： 无风，能见度600米，雾，无重要云，气温/露点13摄氏度，修正海压 1015百帕。
4 学好《航空气象》的方法
❖1.掌握气象要素和 天气现象是如何影 响飞行活动的
❖2.掌握在实际飞行 活动和飞行保障中 处置这些影响的方 法
民航人员要认真学习 气象知识，充分利用 有利天气，避开不利 天气，预防和减少危 险天气的危害，增加 效益，顺利完成飞行 任务。
航空气象学 （Aviation Meteorology）
概论
• 1 航空气象保障设施 • 2 航空气象学定义 • 3 航空气象的重要性
收集地面和高空气象 观测资料。定时对接 收到的资料进行译码 及质量控制检查，跟 着对各个标准气压层 面的资料进行客观分 析，计出各网格点的 数值，从而制作各巡 航高度的风、温度及 其他资料的天气图， 让机场气象台用来编 制飞行气象文件和航 行风。
下层
平流层 (stratosphere)
❖定义：范围从对流层顶到大约55Km的高度上 。
❖ 特点：在平流层下半部，气温随高度增高变化不大、其 上半部，气温随高度增高而升高很快、在平流层的顶部， 温度已升至0℃左右；整层空气几乎没有垂直运动，气 流平稳；天气晴朗，飞行气象条件良好 。
平流层与对流层特征不同的主要原因
章节安排
• 第一章 大气的状态及其运动 • 第二章 云和降水 • 第三章 能见度和视程障碍 • 第四章 常规天气分析 • 第五章 雷暴及其他对流性天气 • 第六章 中低空飞行的大气环境
❖第七章 高空飞行气象环境 ❖第八章 航空气候概况 ❖第九章 卫星云图及其应用 ❖第十章 气象雷达 ❖第十一章 常用航空气象资料 ❖第十二章 缩写明语形式的气象资料 ❖第十三章 航空气象资料的分析和应用
21：19：33飞机第一次在跑道南端接地，接地后飞机 跳了三跳，然后复飞。复飞后左转上升到1200米，塔 台提醒机组开应答机，但二次雷达上一直没有显示。 21：23：57，机组报告在三边位置，要求其它飞机避 让。 21：23：40，机组再次要求其它飞机避让，并报告 “有紧急情况”，驾驶舱内出现多种警告。塔台告诉 已让其它飞机避让。
❖ 作用：臭氧层通过吸收太阳紫外辐射而增温，改变 了大气温度的垂直分布。同时，也使地球生物免受 了过多紫外线的照射。
臭氧形成过程
水汽(water vapor)
❖ 来源：来源于江、河、湖、海、地表和潮湿物体表面 的水分蒸发及植物叶面的蒸腾作用，进入大气就形成 了大气中的水汽。
❖ 分布：在离地1.5～2km高度上，水汽含量约为地面的 一半，5km高度上仅为地面的十分之一，再往上就更少。 在沙漠或极地水汽含量极少，而在热带洋面上水汽含 量大；夏季水汽含量往往多于冬季；午后又多于夜间。
position of the atmosphere
❖干洁空气(dry air) ❖水汽(water vapor ) ❖大气杂质(Sand, particles of dust,
smoke and other impurities )
空气 干洁
(dry air)
CO2
O3
21% 78%
二氧化碳 (Carbon dioxide)
三、标准大气
3.THE STANDARD ATMOSPHERE
实际大气状态是在不断变化着的，而飞机的性能和某 些仪表（高度表、空速表等）的示度，都与大气状态 有关。为了便于比较飞机性能和设计仪表，必须以一 定的大气状态为标准。为制定一个大气的标准状态， 人们根据全球各地各季多年探空资料的气压、气温、 湿度及高度等数值加以平均，得出从海平面起的各高 度层的平均气压、平均气温及平均密度等数值，作为
❖ 分布：一般是低空多、高空少；城市多、农村少；陆地 多、海洋少。阴天的大气气溶胶质粒多于晴天、晚间多 于白天、冬季多于夏季。
❖ 作用：大气气溶胶质粒影响地面和空气的温度（降低）、 在云、雾、降水等的形成过程中起凝结核 的作用。
大气气溶胶质粒影响地面和空气 的温度
二、大气的结构 2.structure of the atmosphere
Kilimanjaro
大气具有层状结构： 大气在水平方向上性质比较相似 ，在不同高度上性质差异较大。
（一）大气垂直分层的依据
气温垂直递减率（rate of the fall of temperature with height ） ：γ= -△T／△Z
γ的物理意义是表征气温随高度变化快慢的一个物 理量，γ的单位取为℃/100m 。 ❖
❖ 来源：二氧化碳主要来源于有机物的燃烧（或腐 化）、工业生产排放的废气和动物的呼吸。
❖ 分布：多集中在20km以下，在20km以上显著减少。 在人口稠密的大城市多于郊区农村、阴天多于晴 天、夜间多于白天、冬季多于夏季。
❖作用：二氧化碳是植物进行光合作用的重要原料 ， 对地球起到了保温作用 （温室效应）。
温室效应（greenhouse effect）
臭氧(ozone)
❖ 来源：氧分子吸收了波长在0.1～0.24微米的太阳紫 外辐射后，形成氧原子，氧原子在第三种中性粒子 的参与下，能很快与氧分子结合而形成臭氧。(臭氧 形成过程)
❖分布：主要分布在10～50km范围内，其最大浓度
出现在20～30km间，大气低层的臭氧含量少。
• 天气现象和气象要素。
3 航空气象的重要性
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。
3.1 气象对机场的影响
2008年我国南方地区遭遇百年一遇低温雨雪 冰冻，长沙黄花机场滞留旅客达上万人
第一节 大气的成份及结构 section1 composition and structu re of the atmosphere
• 一、大气的成份(composition of the a tmosphere)
• 二、大气的结构(structure of the atm osphere)
一、大气的成份
2010年12月，圣诞节前夕，受到恶劣天候影响， 伦敦、巴黎、法兰克福、阿姆斯特丹和布鲁塞尔 的机场纷纷关闭。每天平均1300架航班起降的伦 敦希斯洛机场，18日仅有20架航班起飞。
3.2 气象对飞行安全的影响
雷暴：1997年5月8日深圳机场的一等飞行事 故
事发经过
当天，2925号机19：45自重庆江北机场起飞，预计21： 30到达深圳黄田机场，21：07与深圳机场进近管制建立 联系，按正常程序向33号跑道进近。 21：17与塔台建立联系。塔台告诉机组“五边雨比较大， 看见跑道叫”。 21：18：07机组报告“已建立盲降”。 21：18：53机组报告“看到引进灯”，塔台指挥飞机 “检查好可以着陆”。在飞机过近台附近，塔台看见飞 机着陆灯，但雨中灯光不清楚，地面雷达显示，飞机航 迹、下滑高度正常。