一种改进的飞机自然结冰潜势算法研究

飞机结冰严重危害飞行安全,随着国产大飞机计划的推进以及自然结冰试飞试验的开展,飞机结冰研究越来越引起了民航和气象等诸多部门的重视。本文介绍了一个改进的飞机自然结冰潜势算法,该算法直接基于大气温湿层结给出结冰潜势,可以识别多种天气条件下(包括冻雨)的飞机结冰可能,具有命中率高、虚警率低、应用简便、实用性强的特点。用26个飞机结冰试飞(飞行)报告对该算法进行了检验和评估,发现该算法能较好地估测多种天气条件下飞机在飞行中实际遭遇结冰的情况,且能给出结冰的区域和大致高度。同时,在安庆的一次飞机自然结冰外场试验中对该方法进行了应用,发现结合地面观测、探空秒数据和卫星资料等,该结冰潜势诊断方法可以准确诊断结冰层的高度和随时间的变化,与飞机实际空中探测具有较高的符合度。     

锡林郭勒盟一次飞机增雨作业天气条件分析

文章利用天气分析、探空资料、卫星云图和人工影响天气数值预报产品对2015年5月10—11日降水天气形势、飞机增雨作业条件和增雨效果进行分析,结果表明:(1)此次天气过程影响系统为蒙古低涡,充沛的西南水汽输送和辐合条件有利于产生降水,系统移动慢,影响范围大,降水持续时间长。(2)雨水含量高值区主要集中在3000～8000m,-4～-6℃的湿层出现在850～600hPa之间,湿层较厚,水汽含量高,层结稳定,飞机增雨作业条件理想。(3)利用人工影响天气数值预报产品准确预报降水性质、影响范围和降水时段,合理设计飞机增雨作业方案,有效提高了增雨效果。     

湖南秋季积层混合云系飞机人工增雨作业方法

统计分析2007—2016年秋季湖南省长沙市地面气象观测资料、湖南省飞机人工增雨作业资料, 得到湖南省秋季积层混合云系的降水分布情况、一般结构特征和相应的飞机增雨作业方法。使用多普勒天气雷达、GRAPES_CAMS数值模式和中小尺度气象站网等资料对典型作业天气过程进行云降水物理和数值模拟分析, 采用成对对流云和基于TREC算法的回波跟踪等方法进行作业效果评估。归纳得到湖南省秋季积层混合云系人工增雨作业条件判别的12个宏微观指标, 探讨在使用运7飞机、碘化银烟条作业装备条件下, 开展飞机增雨作业的最佳催化时机、部位和剂量。针对积层混合云系中的降水性层状云系、积云对流泡, 飞机增雨适宜作业的区域、播撒高度和催化剂量:在过冷高层云的-15~-5℃层, 播撒达到30 L-1的人工冰晶浓度; 在过冷积云的-15~-7℃层, 静力催化使冰晶浓度达到30 L-1或动力催化达到100 L-1。这些方法在实践中取得了较好的人工增雨作业效果。     

锡林郭勒盟2020年6月21—22日飞机人工增雨作业个例分析

文章利用常规观测资料、NCEP再分析资料、自动气象站观测资料和锡林浩特多普勒天气雷达产品等分析了2020年6月21—22日锡林郭勒盟一次明显降雨天气过程,以及飞机人工增雨作业效果。结果表明:(1)在天气形势和作业条件适宜的情况下,对系统云系播撒催化剂,促使大量的人工冰核迅速形成冰晶,使云中过冷水转化为降水。(2)飞机人工增雨作业后,作业区及下风方向的降水回波强度稳定或加强,回波面积明显扩大。(3)自动气象站雨量观测资料分析得出,飞机人工增雨作业使得飞机作业区及下风方向区域的降水范围及降水量均增大,增雨效果能维持3～6 h。(4)在有利的天气背景下,K指数为22～28℃,SI指数为0～2℃,比湿为8～12 k·kg-1,云顶温度在-15～-50℃,飞机人工增雨作业时间段内,云体较厚,含有丰富的过冷水,这种低能量高湿度且有较厚云体,具备了好的增雨潜势,适于开展飞机人工增雨催化作业。     

《干旱气象》2004年总目次

论文青藏高原清洁地区近地面层臭氧的特征分析 1 - 1甘肃地质灾害气象等级预报研究 1 - 8宁夏中北部地区沙尘暴频率气候影响指数模型的建立 1 - 1 3甘肃省河西内陆河径流量对河西地区春小麦产量的影响 1 - 1 7河西走廊农灌区耕作土壤次生盐渍化成因与防治对策 1 - 2 1甘肃省飞机人工增雨天气系统分型和天气特点1 - 2 6兰州市冬季天气气候变化及降雪形势分析 1 - 30南亚高压季节性变化与甘肃省春季和初夏降水关系初探 1 - 342 0 0 3年 7月 31日固原暴雨天气数值模拟 1 - 38一次连续性冰雹天气过程的诊断分析 1 - 4 4武威市寒潮天气气候分析及…     

新航空气象服务产品使飞机避开结冰危险

从2006年12月6日开始，航空天气服务用户将会收到更加详细的关于飞机结冰服务信息。结冰天气，包括冰粒和一触就会冻结的云滴，会威胁飞机安全飞行，尤其是在冬季。机翼结冰时，作用在飞机上的拖曳力会增加，导致飞行困难。即使飞机得到飞行许可，在结冰状况下飞行一般得绕行数百公里。     

河南省春季一次人工增雨作业效果分析

利用河南省自动雨量站逐时降水资料、天气图资料及郑州新一代天气雷达产品,分析了2007年3月23日河南省飞机、高炮、火箭人工增雨作业效果,结果表明:飞机和高炮、火箭影响区1 h雨量增加0～4 mm,且作业时段内影响区维持较大降水.春季低槽、切变线天气过程,K指数在24 ℃左右、850 hPa θse在40 ℃左右时,850 hPa水汽通量散度在0～-16 g·s-1·cm-2·hPa-1之间的区域为最佳作业区;雷达反射率因子在30 dBz左右的降水发展阶段,作业效果明显.     

TB—20机飞行中的一次结冰天气分析

１９９２年４日上午９时３０分,ＴＢ－２０飞行执行广汉－遂宁－广汉航线的训练任务,飞机高度１８００Ｍ,入航后在云中飞行,据机组反映;云中雾蒙蒙的,在飞机两侧的挡风玻璃及机翼前缘出现一层薄薄的冰晶,飞机及时返航,安全落地。根据当日天气形势及条件,对这次结冰天气一性和定量分析,以求掌握此次结冰的形成原因。     

太行山东麓一次低槽冷锋降水云系云物理结构和作业条件的飞机观测研究

2017年5月22日河北省出现一次低槽冷锋降水过程,河北省人工影响天气办公室利用机载粒子测量系统在太行山东麓区域对积层混合云进行了5次垂直探测。依据这些飞机探测资料结合石家庄天气雷达和邢台皇寺观测站的Ka波段云雷达资料分析了积层混合云的微物理结构和增雨作业条件。结果表明,降水云系出现在低槽槽前西南气流中,积层混合云由冷、暖云组成,云厚大于5 km,暖云厚度大于2 km,冷云厚度大于3 km,0℃层高度位于3577～4004 m,云底温度为15. 4℃,云顶温度为-17℃。云内出现最强雷达回波达45 d BZ的对流雨核,人工增雨作业应在雷达回波强度不超过40d BZ,且4000 m以上雷达回波强度不超过30 d BZ积层混合云区实施增雨作业。嵌入对流核的积层混合云中,5000 m以上冷云中上层过冷水含量达0. 2 g·m-3,比稳定的层状云中过冷水含量提高2～4倍;丰富的过冷水从雨核发展初期维持到雨核发展盛期,且该高度层是冰晶重要增长区,温度在-15～-5℃之间,适合催化作业。     

我国干旱地区一次直升机自然结冰试飞天气个例分析

2018年3月17日、27日,国产某型直升机在新疆五家渠地区成功完成2架次自然结冰试飞。利用NCEP/NCAR的1°×1°再分析资料、机测液态水含量资料结合常规气象资料,对2次结冰天气过程的天气环流形势、动力热力特征、液态水含量进行分析。结果表明:17日在高空冷涡、地面冷锋前的环流形势下,试飞高度层位于冷暖平流交汇处,温度为0～-4℃,比湿值为3～3.5 g/kg,处于强水汽辐合中心,并伴有弱上升运动,Ic积冰指数为20～30,云中液态水含量波动较大,飞机挂架上形成0.5 cm厚度的凇冰。27日在高空槽前和地面冷锋后的环流形势下,试飞高度层在弱冷平流中心附近,温度为0～-2℃,比湿值接近4.5 g/kg,处于弱水汽辐合中心边缘,伴有弱上升运动,Ic积冰指数为30～40,云中液态水含量稳定,飞机挂架上形成1～2 cm厚度的明冰。在气象保障中运用探空、云图、雷达、微波辐射计等资料有效预报了积冰区域及高度。     

商洛地区冰雹天气形势及潜势预报指标

利用地面气象观测报表和灾情记录,统计2002—2011年商洛地区共出现冰雹天气过程48例。根据500hPa天气形势,将商洛冰雹天气分为冷涡型、西北气流型、高空槽切变型三种类型。通过计算冰雹个例的动力、热力、能量、稳定度指标,发现与商洛冰雹天气关系密切的11个物理量指标。其中,初夏(5—6月)和盛夏(7—8月)冰雹天气的K指数、沙氏指数、850hPa和500hPa温差、瑞士雷暴指数、850hPa露点温度等对流指标表现出显著的差异,在进行冰雹潜势预报时需要注意。CAPE值、0℃层和-20℃层高度在各月差异不大。5—6月进行冰雹潜势预报时应特别关注低层水汽条件的增加,7—8月应特别注意0℃层和-20℃层的高度是否适合冰雹的生成。冰雹预报指标在2012—2014年商洛冰雹天气过程中得到了较好的检验。     

豫北一次强对流天气的物理量场结构特征

通过对2008年6月25日发生在豫北的一次强对流天气过程分析发现:中低层的风切变和冷空气的入侵是造成此次强对流天气的主要原因;大气液态含水量指数、0 ℃层高度的气压与570 hPa之差、-20 ℃层高度的气压与370 hPa之差,可以预示未来强对流天气中是否会产生冰雹;大气液态含水量指数、低层水平螺旋度、风的v分量的垂直切变、0 ℃层高度的气压与570 hPa之差、-20 ℃层高度的气压与370 hPa之差对强对流的发生、发展以及产生区域有很好的指示意义.     

甘肃省秋季飞机人工增雨天气系统分型

为了探讨甘肃秋季人工增雨天气系统的影响特征，利用甘肃省1991-2002年飞机人工增雨作业资料，对秋季飞机人工增雨作业情况进行了统计分析；按照甘肃省秋季天气系统特征，利用探空资料，建立了甘肃省秋季天气系统自动化“判别模型”，得出甘肃秋季降水的高空环流可分为三种类型：平直多波动型、西南气流型和西北气流型，其中降水类型以平直多波动型为主。通过“判别模型”对飞机人工增雨天气系统的分型，结果表明飞机人工增雨作业的主要天气类型为西南气流型和平直多波动型。可为人工增雨作业区域选择和航线设计提供天气气候背景。     

青藏高原东北部7.13冰雹天气成因分析

利用常规资料、卫星云图、多普勒天气雷达产品资料,对2015年7月13日青藏高原东北部地区出现的冰雹强对流天气进行了分析,结果表明:此次过程为典型的蒙古低涡环流形势下形成的降雹,高空存在干冷平流的强迫,触发了中小尺度对流系统,同时地面有辐合线配合,冰雹云移动路径与地面辐合线移动方向一致;冰雹发生前期沙氏指数为负值,对流有效位能较大,0~6km之间存在着较强的垂直风切变;降雹当日0℃层、-20℃层以及-30℃高度显著下降,大气层结不稳定;雷达回波特征在时间、空间上的配置与冰雹强天气的发生发展有很好的对应关系。     

河西走廊0℃层高度与汛期降水及灾害性天气的关系

应用河西走廊敦煌、酒泉、张掖、民勤四站2006—2015年5—10月逐日07:00(北京时,下同)和19:00探空资料,分析0℃层高度的变化特征,以及与干湿、降水、灾害天气的关系。结果表明:0℃层高度与日极端气温、0 cm最低地温关系最为密切,日极端气温地温越高,0℃层高度越高,在19:00相关性最好,系数大于0. 95;温度露点差(T-Td)值与日降水量、日最低气温和0 cm最低地温成反相关,而与气温日较差成正相关,最大相关系数大于0. 7。河西0℃层高度在3300～5000 m,气压在680～560 h Pa,T-Td在10～17℃,早上低而湿,夜间相反。干湿天气对比中,干天气时0℃层高度高且早晚变化明显,19:00较高;而湿天气时T-Td早晚变化明显,07:00较小。有降水时,0℃层高度在3000～4800 m,气压在750～570 h Pa,T-Td8℃,07:00 T-Td6℃;昼夜变化中夜间降水07:00高度低,而白天降水19:00高度低。不同降水量级中,T-Td从小到大为大雨、中雨和小雨,相应最大值分别为2℃、5℃和9℃。雷暴0℃层高度在3600～4900 m,气压在660～560 h Pa,T-Td≤7℃。风沙天气0℃层气压在700～540 h Pa,沙尘暴0℃层高度7—9月07:00明显较高,7—8月达5000 m以上;沙尘暴天气出现时早上干而夜间湿,19:00 T-Td5℃,因而汛期沙暴多发生在午后且伴有降水。≥35℃高温天气0℃层高度在4600～5300 m,气压在570～530 h Pa,T-Td≥13℃。     

陕西省飞机增雨作业典型天气个例分析

在2002～2003年春秋季陕西省14次飞机增雨作业天气分析的基础上,对2002年9月13日飞机增雨作业典型天气个例的环流背景、影响系统以及500 hPaθse、温度、垂直速度、水汽通量散度等物理量场进行了分析,并结合飞机和雷达探测资料,得出飞机增雨作业需要的有利于层状云向降水转化的条件：有稳定的层状云,云系有一定冷层厚度和过冷云水量,供自然冰相降水元和人工催化形成的降水元增长;云系还应有一定厚度的暖层,供下落的自然和人工形成降水元融化再经碰并云水增长成雨滴形成降水.陕西省春秋季具有进行有效飞机增雨作业的天气系统和天气条件.     

2008年初江西低温雨雪冰冻天气过程成因探讨

利用T213资料以及常规观测资料,对2008年初江西省持续性低温雨雪冰冻天气过程进行了分析。结果表明,乌拉尔山高压脊稳定维持,副高持续偏北、偏强,地面冷空气不断南下,850hPa层气温始终维持在0℃以下,是造成江西2008年低温雨雪冰冻天气的直接原因。副高和乌拉尔山高压的强度均在不断增强,控制范围不断扩大,导致江西出现三种性质截然不同的降水。700hPa层气温的变化与江西降水性质关系密切,气温为0℃以上时,水汽呈液相态,主要为雨或雨夹雪天气;气温为0℃以下时,水汽呈固相态,以降雪天气为主。中层和低层的水汽输送均可产生冻雨和大雪天气,江西1月25-26日冻雨天气的水汽主要来源于低层输送,28日晚-29日大雪天气的水汽来源于中层和低层的输送,31日晚-2月2日大雪天气的水汽则来源于中层的输送。     

河南省春季一次人工增雨作业效果分析

利用河南省自动雨量站逐时降水资料、天气图资料及郑州新一代天气雷达产品,分析了2007年3月23日河南省飞机、高炮、火箭人工增雨作业效果,结果表明:飞机和高炮、火箭影响区1 h雨量增加0~4 mm,且作业时段内影响区维持较大降水。春季低槽、切变线天气过程,K指数在24℃左右、850 hPasθe在40℃左右时,850 hPa水汽通量散度在0~-16 g.s-1.cm-2.hPa-1之间的区域为最佳作业区;雷达反射率因子在30 dB z左右的降水发展阶段,作业效果明显。     

安徽夏季中γ尺度对流云的雷达回波特征

探讨夏季不同类型降水系统中对流性降水云的结构、降水形成机制,旨在为人工影响天气提供技术途径。利用合肥新一代天气雷达（CINRAD）监测到的13933个中γ尺度对流云体,按5种天气类型对其生命史、基本反射率、回波顶高、回波厚度、垂直累积液态水含量进行了统计分析。结果表明：在5种天气系统中,对流云生命史在1小时之内的占统计总数的90%～95%;对流单体云的厚度一般都有2～5km,最大厚度也有超过10km的。副高外围及副高控制时,对流云单体的云顶高度70%以上都超过了0℃层;在华北低槽、沿海低槽、南支槽影响时,云顶高度大部分出现在0℃层以下或0℃层附近。这为指挥人工增雨作业提供了很好的指标。     

吉林省一次层状云降水宏微观特征的观测研究

利用长春2004年7月5日一次降水过程的飞机观测资料,结合天气图、卫星云图及雷达回波等资料,综合分析了本次热带气旋影响下降水过程中云系的宏微观特征.研究表明,降水性层状云微观垂直结构配置可以分为4个发展层:云顶附近是核化和凝华增长区;-4～-7 ℃为云滴和冰粒子活跃增长层;0～-4 ℃为固态粒子聚合及云滴蒸发层;0 ℃层以下是雨滴碰并增长和云滴凝结增长区.2D-P观测的粒子的平均直径、最大直径、峰值直径的峰值集中在融化层附近,与融化层回波亮带对应.用同一种形式的密度分布函数N(r)=mrfexp(-ar br2-cr3)来拟合暖层小云滴、大云滴和雨滴的谱分布,拟合结果与观测的谱分布吻合较好,拟合出的平均直径、均方根直径、数浓度以及含水量与观测值也较接近,相对误差小.