航空气象基础知识(网络整理)

1、大气是一种混合物，由干洁空气、水汽、大气质质三大部分组成。在构成大气的各成份中，与气象现象关系密切的有二氧化碳、臭氧、水汽、杂质等四种。

大气层在不同高度上的特性是有差异的，呈现出一定的层状结构。以气层气温的垂直分布特征为主要依据，可将大气分为五层。航空活动主要在最低的二个层次，即对流层和平流层中进行。因此，对于对流层和平流层的基本特征，我们应有充分认识。

气温变化的基本方式有二种，绝热变化和非绝热变化。绝热变化又分为干绝热和湿绝热二种过程，而非绝热变化则是通过辐射，乱流，传导，水相变化等方式进行的。

气压随高度的升高而降低，空气密度越小的地方，气压随高度升高降低得越慢。气压水平分布的基本型式有五种，高气压、低气压、高压脊、低压槽、鞍型气压区。

气压式高度表是根据标准状态下气压随高度的变化规律而设计的。由于实际大气状态与标准状态总有一定的差异，因而气压式高度表总是存在一定的误差，需随时进行修正。这种修正主要是对'零点'高度的订正，根据实际飞行的需要，可将气压式高度表指示高度拔正为场面气压高度(QFE〕，标准海平面气压高度(QNE〕，修正海平面气压高度(QNH〕等。

空气湿度是指空气含水汽量的多少或空气的饱和程度(干燥、潮湿程度〕。常用的量度空气湿度的物理量有相对湿度，露点温度，温度露点差。

气温、气压、空气湿度的变化都会引起空气密度的变化，进而对飞机性能及飞机上某些仪表的指示发生影响，其中以气温变化产生的影响尤为明显。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，即标准大气。

2、空气的水平运动叫风。风向指风的来向，可用360°或16方位表示;风速常用m/s，km/h，nm/h(kt〕等单位表示。风是由作用在空气上的水平方向的力形成的，这类力有水平气压梯度力，地转偏向力，惯性离心力，摩擦力。当作用在空气上的水平力达到平衡时，就形成稳定的风。风压定理揭示了风场与气压场之间的关系。根据这一关系，我们可由气压分布来判断飞行区域内风的分布情况，或由飞行时遇到的风来判断气压分布情况。

由于摩擦层中摩擦力随高度的变化和乱流混合作用的影响，使得摩擦层中风随高度有变化，且具有日变化和阵性。而自由大气中风随高度的变化是由气温水平分布不均匀引起的。在北半球中纬度地区，由于南暖北冷的温度分布，使其上空盛行偏西风，风速随高度增大，在对流层顶附近常出现西风急流。此外，特殊的地理条件可引起地方性风，如山谷风，海陆风等。

风对飞行的影响可分为风对飞机起落的影响和风对航行的影响两个方面。近地面风具有阵性，风速越大，阵性越强。阵风对飞机的影响具有无规律性，使飞机操纵困难甚至无法操纵。因此，各种飞机都有允许起降的最大风速限制。

空气的垂直运动是由作用在空气上的垂直方向的力产生的，其形式有对流、系统性垂直运动、波动和乱流中的垂直运动。对流是各种垂直运动中最剧烈的一种，对天气变化和对飞行的影响也最大。形成对流的基本条件是大气不稳定和存在对流冲击力。

当大气中存在水平气流的辐散、辐合，存在乱流，大气波动时，也会伴随有垂直运动的出现。

3、不同形式的空气上升运动形成不同种类的云。对流形成积状云，在其发展的不同阶段，分别形成淡积云(或碎积云〕，浓积云，积雨云。系统性上升运动形成层状云，当系统性上升运动出现于不同高度上时，分别形成雨层云(低空〕，高层云(中空〕，卷层云及部分卷云(高空〕。波动和乱流形成波状云。乱流通常形成高度很低的层云，碎层云，碎雨云;而波动根据其出现的高度，可分别形成层积云(低空〕，高积云(中空〕，和卷积云(高空〕。此外，一些特殊的大气运动形式和大气状态，可形成特殊状云，如堡状云，絮状云，荚状云等。

云的观测和报告，是指对云量、云状、云高的判定及报告。这种观测主要在地面进行，遇有特殊情况时也可进行空中观测。观测方法主要是目视观测，有的云高也可由仪器测量。在对云的情况进行报告时，云状通常用填图符号或简写符号表示。

不同种类的云对飞行有不同的影响。其中以浓积云，积雨云，和低碎云对飞行的影响最大。其他种类的云对飞行也有或多或少的影响。

云滴通过凝结(凝华〕增长和碰并增长后，从云中降至地面就形成降水。云的种类不同，形成的降水性质就不同。积状云产生阵性降水，层状云产生连续性降水，波状云产生间歇性降水。当云下和云内温度分布特点不同时，就会形成不同种类的降水，如雨、雪、冻雨，雨夹雪等。冰雹则是强烈发展的积雨云的产物。

降水影响飞行能见度，含有过冷水滴的降水会造成飞机积冰，雹击可危害飞行安全，大雨、暴雨会恶化飞机气动性能，还可能引起发动机熄火。降水还会影响跑道的使用。

4、航空能见度是指视力正常的人在昼间能看清目标物轮廓的最大距离，在夜间能看清灯光发灯点的最大距离。

影响昼间能见度的因子有：目标物与其背景间原有亮度对比，大气透明度，亮度对比视觉阈。影响夜间灯光能见度的因子有：灯光强度、大气透明度、灯光视觉阈。

能见度可分为地面能见度(气象能见度〕、空中能见度和跑道视程三种。

地面能见度反映了近地面水平方向大气透明度的好坏，又可分为有效能见度，最小能见度和跑道能见度。

空中能见度由于随时都在变化，不好测量，一般只作大致估计。空中能见度通常小于地面能见度。

跑道视程是由跑道视程仪测量出来的，客观性强，精确度高，使用方便，对飞机起飞、着陆非常有用。

航空活动中，大气透明度是引起能见度变化的最主要因素。影响大气透明度的天气现象统称视程障碍，包括云、雾、降水、烟幕、霾、风沙、浮尘，吹雪等八种。

5、天气分析是整个航空气象保障工作的基础。地面天气图主要分析等压线、气压中心、锋线和三小时变压线、天气区。地面天气图描绘出海平面气压场的分布形势及天气区分布和气压变化趋势。高空等压面图主要分析等位势高度线、等温线、温度平流、槽线和切变线。高空等压面图反应了850hPa、700hPa、500hPa、200hPa等各个等压面高度附近水平面上的气压水平分布状况，高空天气系统及其热力结构。

气团是指气象要素水平分布比较均匀的大范围空气团。根据其热力性质气团分为冷气团和暖气团两种，它们在移动过程中将逐渐变性，冷气团易产生不稳定的天气，而暖气团产生稳定的天气。我国主要受西伯利亚和热带太平洋两个变性气团的交替影响。

锋是冷暖气团的交界区，锋的两侧气象要素有剧烈的变化。根据锋的移动情况将锋分为冷锋、暖锋、准静止锋和锢囚锋。其中急行冷锋最易产生危险天气。当气团潮湿而不稳定时，空气将有较强的垂直运动和乱流，带来较剧烈的锋面天气。低云、雾和大风也是常见的锋面天气。

气旋和反气旋是空气的大型涡旋运动，它们的旋转方向相反。气旋常与锋面相结合，带来复杂的阴雨天气。对我国天气影响较大的锋面气旋有东北气旋和江淮气旋等。东北低涡和西南涡是存在于空中的冷性气旋，它们常造成雷阵雨天气。蒙古冷高压是冷性反气旋，其中心区常是晴好天气，其前缘一般就是相应的冷锋天气，伴随大风和气温骤降;副高是很深厚的暖性反气旋，副高脊线从春到夏逐渐北移，9月以后则南退，其西伸脊与我国的天气有很大的关系。

槽线和切变线是空中等压面上常见的天气系统，它们常与地面的天气系统相配合，带来云雨和不稳定天气，对飞行有一定影响。槽线反映空中气压场的特征，而切变线反映的是水平流场的特征。

天气预报分为形势预报和气象要素预报。用天气图作形势预报主要有外推法、物理分析法、统计资料法和模式法等，每种方法各有优缺点，常配合使用。在做好形势预报的基础上，考虑地方性因素的影响，完成最终的气象要素预报。我国常见的影响飞机起落的恶劣天气形势有：产生地面大风的天气形势，即冷锋后偏北大风，高压后部偏南大风，低压发展时大风;以及形成雾和低云的天气形势。

卫星云图分为可见光云图和红外云图两种。从卫星云图上识别云的六个判据是结构形式、范围大小、边界形状、色调、暗影、纹理。可以用这六个判据来从云图上识别卷状云、积雨云、中云、积云、浓积云和低云。各种大范围云系的分布表现为特征性云型，主要有带状云系、涡旋云系、逗点云系、细胞状云系和波状云系，它们与某些天气系统和大气物理过程有关。锋面表现为一条带状云系;发展完整的温带气旋云系具有明显的螺旋状结构;较深的低槽云系表现为南北幅度很大的云带;热带风暴表现为有组织的涡旋状云型;赤道辐合带常表现为一条由一系列活跃的对流云团组成的连续云带。卫星云图上的积雨云团根据其产生的恶劣天气可分析出雹暴云团、暴雨云团、和暴雨大风云团。

6、雷暴是在大气处于强烈的不稳定条件下，对流运动剧烈发展而形成的。它是大气中大量不稳定能量集中释放出来的结果，具有十分恶劣的天气，会给飞行带来巨大的危害，所以飞行中一定要及早判明雷暴并加以避开。

在雷暴区飞行会碰到复杂、恶劣的气象条件，如强烈颠簸、严重积冰、下击暴流及雷电等，但雷暴区天气并不是处处如此，根据雷暴强度及天气分布的客观规律，审时度势，利用机载气象雷达，是有可能飞过雷暴区的。

对流性天气容易在山脉两侧及水陆边界等热力差异较大的地区出现。在大气稳定度条件适合时形成的山地背风波，其中有强烈的湍流，是严重影响飞行的天气之一。

在中低空飞行，最危险的天气是低空风切变。低空风切变使飞机的空速发生突然的变化，从而引起升力的变化，改变飞机的航迹。再加上低空风切变出现的高度低，所以往往造成严重的事故。在形成低空风切变的天气条件中，最重要的是雷暴，它能产生最强烈的低空风切变。我们必须根据雷达观测和目视征兆，来判定和避开风切变区。

引起飞机颠簸的气流称为扰动气流，飞机颠簸是由于扰动气流不断破坏飞机的空气动力平衡而产生的。在有过冷水滴的云中和飞机表面温度低于0℃的情况下，会形成飞机积冰，尽管现代飞机上已有相当完善的防冰装置，但还是不能完全杜绝积冰的出现。决定飞机颠簸和积冰强度的因素，除了气象条件之外，还与飞行状态有关。在不同的气象条件下用不同速度飞行，会出现不同的颠簸和积冰。

7、对流层顶是对流层与平流层之间的过渡层，它是一个强大的稳定层，其内部气温随高度几乎不发生变化。它的高度与气温是随季节和纬度而变化的。对流层顶上、下气象条件差异很大，对飞行有不同影响。

平流层内，空气主要通过臭氧直接吸收太阳辐射而增温。高空，平流层内气压场形势和风的分布较简单，因不受摩擦力影响，风场和气压形势十分吻合。

在高空、平流层内对飞行产生影响的气象条件有：臭氧危害，空气密度小，目视条件变差，高空火山灰云的危害等。

高空急流是指出现在对流层上层到平流层下层的强而窄的气流区。急流区风速要求≥30米/秒。航空活动中可以利用空中等压面图，空间垂直剖面图，卫星云图和高空云状来判断高空急流的空间位置及强度。

晴空乱流是指出现在6千米以上高空且与对流云无关的湍流，它能引起晴空颠簸(CAT〕。通常晴空乱流区的水平宽度约为100千米，厚度为200-1500米之间，当高空存在某些天气系统如急流、锋区、槽线、低涡等，并由它们引起了高空较强的风切变和气温水平梯度，晴空湍流就发生了。

8、雷达是通过目标对电磁波的反射来探测目标并确定目标位置的。由于不同气象目标的反射能力不同，因此能被气象雷达探测出来。不同云中的降水回波在荧光屏上显示出不同的范围大小、边界形状和结构型式，利用降水粒子的多普勒效应还能探测出湍流区。

机载彩色气象雷达是一种测雨雷达，它能有效探测的仅是含有水滴的'湿性'目标，并用不同的颜色来显示出不同强度的降水区域。至于干性降雪和冰雹、不伴随降雨的湍流及一般的云雾，由于其产生的雷达回波十分微弱，所以机载气象雷达不能有效探测。

利用机载彩色气象雷达不仅能探测出航路前方的危险天气区，还能显示出飞机前下方的地形和空中障碍，但机载雷达并不能保证避开所有危险天气区，而且雷暴、湍流和冰雹区会给飞机带来极大危害、即使有机载气象雷达、飞机也不能进入。

9、国内航空气象服务中所提供的飞行气象资料包括：填图格式和METAR电码格式的日常航空天气报告;SPECI电码格式的特选航空天气报告;TAF电码格式的航站天气预报;简图形式和ROFOR 电码型式的航路天气预报;ARFOR 电码格式的航空区域天气预报;飞行高度在FL100以下，FL100到FL250，和FL250以上的重要航空天气预报图;等压面图形式、网格点形式和表格形式的高空预报图;VOLMET广播。

国际航空气象服务中常常采用缩写明语形式的天气报告、预报和警报，具体包括：日常(特选〕航空天气报告;火山活动报告;飞机空中报告;航站预报;航路预报;区域预报;高空预报的修订预报;重要气象情报;机组气象情报;机场警报;风切变警报。在国际航空气象服务中还提供各种图表，如表格形式的航站和航路预报，天气描述图及雷达概要图等。