第七章 高空飞行气象环境

-58.3
汉口 13428 -60.7 16837
-74.3
南京 11481 -54.4 16312
-72.2
成都 11035 -54.4 16520
-73.0
拉萨 12001 -57.5 16560
-70.9
广州 14918 -65.9 15709
-69.2
西沙群岛 16325 -73.0 15980
• 夏季或低纬地区，对流层顶较高，气温 较低；
• 冬季或高纬地区，对流层顶较低，气温 较高。
• 当强大冷气团南下时，对流层顶高度降 低，暖气团北上则使对流层顶高度增加
地名 北京
1月
7月
高度（米）
9613
气温 （℃）
-56.8
高度 （米）
14762
气温（℃） -61.0
乌鲁木齐 10045 -61.1 11490
• 在国际航班飞行中， 遭遇火山灰云的机率 是比较高的。据统计， 1973年至1982年间， 飞机因进入火山灰云 而受损害的报告就有 17次
火山灰云的识别：
高频通讯中断，静电干扰严 重，舱内有烟尘，机身放电发 光，发动机发生喘振和排气温 度升高现象，说明飞机可能已 进入火山灰云。
2.飞行中的注意事项
（三）急流的种类
• 1.温带急流 • 2.副热带急流 • 3.热带东风急流 • 4.极地平流层急流
（四）高空急流的判断
• 1.空中等压面图：等高线密集区； • 2.空间垂直剖面图：风速大于30m/s
的区域； • 3.卫星云图：高空急流云系，横向
波动云系； • 4.高空云的形状：急流卷云的变化。
空中等压面图上的等高线密集区
• 急流轴附 近高空槽 内冷平流 中的晴空 颠簸区
（2）两支急流汇合区
• 急流彼此靠近到500km以内时，在 急流汇合区产生晴空颠簸的频率大
（3）高压脊发展增强且急流通过时
• 在轴线两侧可出现中度以上的晴空颠簸
（4）地面上有气旋新生时
2.与天气系统有关的CAT
• （1）晴空乱流与高空锋区
•
空间垂直剖面图上的大风区
3.卫星云图
• 急流区有时有卷云、卷层云、卷 积云，多出现在急流右侧（背向 而立）；
• 卫星云图上急流云系的北部边界 一般呈反气旋性弯曲或准直线， 位置与急流轴大体吻合。
高空急流云系
横向波动云系
高空急流云的形状：移动迅速的细长卷云带； 呈波脊状不断变化的卷云、卷层云；平行于急
2.平流层下层的温度分布
水平分布：冬天是中纬度较高，低纬度 和高纬度较低；夏天是高纬度气温比低 纬度高。 垂直分布：冬天中低纬度随高度增加而 升高，极地随高度增加而降低；夏天气 温都随高度增加而增加。
（二）高空、平流层气压和风的分布
• 1. 气压分布 • 不管是对流层上层还是平流层，大气压
力总是随高度递减的。 • 水平分布 • 在北半球平流层中，冬季是一个以极地
1. 火山灰云对高空飞行的影响
• 在火山灰云中飞行可造成由静压系 统工作的各种仪表失真
• 发动机受火山灰杂质腐蚀和堵塞而 易受损伤，严重时可使发动机熄火， 危及飞行安全。
火山灰云对高空飞行的影响
• 低空的火山灰云范围不大，且由于 火山灰粒较大易于识别，一般不会 误入，但高空的火山灰云则难以发 现，因而预防困难。
锋面附近存在较大的水平
切变和温度梯度，是湍流容易出
现的地方；气温在短距离内变化
较大，风的水平切变大，就会产
生颠簸。
（2）CAT与高空气压场
• 当接近槽线时常能碰到CAT。一个 快速移动、槽线两侧风向切变很大 的深槽中，在槽线附近仍可能有晴 空湍流。
• 晴空湍流还可能出现在高空闭合低 压的周围，特别是气流汇合区和分 散区
为中心的大低压，夏季形成以极地为中 心的大高压
图7-3 冬季北半球30hPa平均高度
图7-4 夏季北半球30hPa平均高度
2. 风的分布
•冬 季 北半球以偏西风为主，少数低
纬地区出现偏东风
•夏 季 对流层中高纬偏西风，低纬偏
东风；而在平流层，基本上都是 偏东风。
三、高空、平流层影响飞行的因素
第七章
高空飞行与平流层飞行
• 7000~12000米高度的飞行称 为高空飞行；
• 超过12000米的飞行称平流层 飞行。
高 空 飞 行
协和飞机在平流层飞行
• 从气象角度上看，高空和平流层飞行是 指在对流层上部和平流层下部飞行。
• 高空飞行环境与中低空有很大的不同： • （1）气温和气压低，密度小，氧气小，
高空急流对飞行的影响
2.横穿急流飞行会产生很大的偏流； 3.容易产生飞机颠簸；
高空急流飞行应注意的事项
（1）不要选择飞机最大升限，进入角小于30° （2）查明飞机与急流轴的相对位置。 （3）当发现颠簸愈来愈强时，改变高度300-400 米，偏离航线50-70千米即可脱离。 （4）应尽量避免在外形迅速变化的云内飞行 （5）飞行人员及乘客应及早系好安全带。
1.与急流有关的CAT
• 在高空急流区附近，因存在较强 的风切变及温度平流变化，常有 晴空颠簸出现，晴空颠簸最有可 能出现的地方是锋面急流的极地 一侧
（1）急流轴附近高空槽内冷平流中 的晴空颠簸区
• 在250hPa或200hPa等压面图 上，一般在急流轴附近高空槽 中的冷平流大于5℃/100km时， 是产生晴空颠簸的重要指标。
流轴的荚状高积云和卷积云。
（五）高空急流中的飞行
高空急流对飞行的影响
1.顺急流飞行时增大地速，节省燃料；缩短航 行时间，逆急流飞行时则相反。
1985年美国5架空军飞机在11.5公里的高度 上飞行时遇到急流，当时逆风风速为500公里/ 小时。由于飞行人员没有预料到，飞行中又 未及时发现并设法脱离，结果三架飞机油料 耗尽，飞行人员被迫跳伞，另两架也被迫降 落场外。
• 1）起飞前，向航行部门了解航线附 近有无火山喷发和火山灰云报告
• 2）在火山多发地区上空飞行时，要 保持警惕
飞行中的注意事项
• （3）当发现已进入火山灰云时，应 松开自动油门，以降低排气温度， 防止火山灰云的融解和堆积；加强 放气以增加喘振边界，如让防冰系 统工作等；
• （4）尽快脱离火山灰云
2.飞行中注意的问题
飞行前详细了解航线附近天气，判断有可能出
现晴空乱流的区域，提前做好准备。
在飞行中应密切注意大气温度和风的急剧变化
当进入颠簸区后，应沉着冷静，柔和操纵，视 具体情况，迅速脱离颠簸区
受下垫面影响小
• （2）高空有对流层顶，有狭窄的强风带 和中高云
第一节 高空平流层的一般气象条件
（一）对流层顶 是对流层到平流层 之间的过渡气层
对流层顶
对流层顶的特性
• 1.气温直减率较小
•
（或等温、逆温）
• 2.高度和温度随季节和纬度而变化
对流层顶平均高度和平均温度
对流层顶高度和温度变化
• （一）臭氧：强烈的氧化性，对人体的 伤害。
• 在高度约10～50km的大气中，臭氧含量 较多，特别是在20～25km高度处，臭氧 含量最大，飞机在平流层中飞行时，若 发现气温剧增，说明飞机已进入臭氧层， 应立即降低飞行高度，迅速脱离。
注意：
• 目前，许多飞机没有过滤臭氧的设 备，在探测上也存在许多问题，故 在平流层飞行时要特别注意臭氧层。
（二）空气密度
• 空气密度：
密度小，飞行性能变差
（三）目视条件的变化
高空较好，平流层较差。
• 在10km附近，天空呈青色和深蓝色； • 13km高度以上，天空多呈紫色和黑
紫色。 • 在22km以上高度，天空由黑紫色变成
黑色
（四）火山灰云
2003年 7月19日 位于墨 西哥首都 墨西哥城 东南７０ 多公里处 的波波卡 特佩特火 山爆发
第二节高空急流和晴空乱流
一、高空急流
• 定义： • 位于对流层上层或平流层中强而窄的
气流，其中心轴的方向是准水平的， 它以很大的风速水平切变（每100千 米5m/s）和垂直切变（每千米510m/s）为特征，急流区的风速下限 为30m/s，沿急流轴上有一个或多个 风速最大区。
（一）急流的形成
• 急流形成没有圆满的理论解释； • 1.热成风原理 • 下层风+热成风=上层风 • 2.高空急流出现在大气温度梯度较
大的区域 • 高空急流最容易出现在锋面附近
（二）急流的特征
• 1.急流一般长好几千米，宽几百千米， 厚几千米；
• 2.急流中心的长轴称为急流轴，大致纬 向分布；
• 3. 急流轴附近风切变很强，湍流也强； • 4.急流轴上风速最低值为30m/s； • 5.急流轴上风速分布不均匀，大小风速
区交替出现。
• 低压槽的东北部区
CAT与高空气压场
（3）对流层顶
• 在对流层顶附近，特别是对流层 顶有断裂现象和对流层顶坡度较 陡时，往往有较强的风切变，因 此有较强的晴空乱流出现。
（三）晴空乱流与飞行
1.晴空乱流的特征：无征兆，一般
为中度以上颠簸
晴空颠簸事例
2004年7月12日晚上9时 许，从长沙飞往上海的 MU5302航班在即将降 落时遭遇气流，机身颠 簸造成包括空乘人员在 内的十几名人员受伤。
世界火山分布图
04年1月9日，危地马拉富埃戈火山喷发
火山灰云的形成
• 火山爆发后，火山灰随风漂移扩散，其 中颗粒大的沉降快，颗粒小的沉降慢， 在空中停留时间长，可影响到一万公里 远的地区，更小的灰粒可绕地球漂流数 圈，在空中停留两周以上，这些漂浮的 尘粒和空气中的水汽相混合便形成了火 山灰云。从静止气象卫星云图上可以看 出火山灰云的发展，它像一团发展很快 的雷暴云，云顶可伸展到对流层附近， 有的可达平流层。
3.从水平方向穿越对流层顶时 温度的变化
从对流层飞入平流层时温度会升高 而从平流层飞入对流层时温度会降低 在两层的交界处温度变化最大
通过对流层顶时气温的变化
二、高空平流层的温、压、风
• （一）高空、平流层的温度分布 • 1. 对流层上层温度分布
在水平方向上高纬度地区的气温比低 纬度地区的气温低；在垂直方向上，气 温随高度递减，到达对流层顶气温最低
二、晴空乱流
• 晴空乱流的一般概念 • 晴空乱流的判断 • 晴空乱流与飞行
（一）晴空乱流一般概念
• 出现在高度6000m以上高 空且与对流云无关的乱流。来自晴空乱流（CAT）特征
• （1）晴空湍流区边界明显； • （2）晴空乱流区范围不大； • （3）一般出现强烈颠簸。
（二）晴空乱流的判断
• 与急流有关的CAT • 与天气系统有关的CAT
-73.3
度对 和流 平层 均顶 气的 温平
均 高
（二）对流层顶与飞行
• 1. 对流层顶附近的天气条件
对流层顶是天气的“分隔层”，其上 空气干洁、气流稳定，能见度好， 其下部常会有高云和Cb、TCu的云顶。
2.对流层顶对飞行的影响
穿越对流层顶飞行会遇到颠簸，尤 其在对流层顶坡度较大或对流层顶 断裂的区域会遇到强烈的颠簸。