航线颠簸的数理分析及其预报

一、引言航空气象中的飞机颠簸是航空气象预报人员必须重视和研究的课题.飞机颠簸是飞机进入扰动的空气层中或大气湍流区飞行时,使飞机产生左右摇晃,前后冲激,上下投掷以及机身振颤等现象.如何有效准确地做好飞机颠簸的预报,世界各国的航空气象专家还在摸索和研究,我国也是如此.本文主要应用天气学、动力气象学、飞机动力学的理论来对颠簸进行分析.     

大气湍流增强对飞机飞行稳定性影响的分析及预报

一、引言大气湍流虽然是随机的,变化是十分剧烈的,但从本质上说,我们可以把湍流运动由层流转变为湍流看成是层流稳定性被破坏的结果.大家知道,飞机的飞行,每时每刻都受到各种气象要素和大气环境的制约和影响,特别是大气湍流对飞机稳定性的影响很大.大气湍流对飞机稳定性变差产生的直接结果是:轻则会使乘员感到不适;重则会使飞机难以操纵,上下颠簸、左右摇     

人工智能在飞机颠簸预报中的应用进展及未来趋势展望

飞机颠簸对飞机运行安全及旅客舒适度具有很大危害,提高飞机颠簸的预报准确率对于减轻人员伤害和财产损失具有重要意义,且一直是航空气象研究的重点领域。随着观测手段的丰富和科学技术的进步,飞机颠簸预报也取得了长足发展。本文首先从定性预报和定量预报的角度对国内外飞机颠簸预报的主要方法,特别是人工智能(AI)方法在其中的最新应用进行了综述。在此基础上,归纳总结出AI用于飞机湍流预报存在的主要问题和未来的重点研究方向:1)飞机实况数据的开放共享以及多源湍流数据的融合构建问题;2)基于人工智能构建飞机颠簸预报模型的可解释性及物理机制问题;3)基于人工智能构建飞机颠簸的集合预报问题。最后,提出了气象领域未来第三代人工智能的发展思路。     

地形影响的飞机颠簸及其数值仿真实验

首先利用中尺度数值模式ARPS模拟气流过山生成飞行数值仿真所需要的风场，然后利用飞机载荷因数变量方程进行飞机飞行的数值仿真试验。研究结果表明，气流过山产生的山脉重力波由于风切变临界层破碎，一方面能在对流层产生较强的湍流引起晴空飞机颠簸，另一方面也能在山脉背风面产生强烈下坡风，背风转子环流及低空湍流，影响飞机的起飞和着陆。揭示了飞机在过山脉地形背风面所产生的大气湍流中飞行时引起飞机颠簸的物理机制，有助于增强飞机颠簸的预测能力和飞行气象保障能力。     

重力惯性波及其不稳定——急流附近飞机颠簸产生的可能机制

基于不可压缩流体运动方程组研究了急流附近重力惯性波及其不稳定,结合飞机风速变化方程,分析指出重力波失稳破碎为湍流是飞机颠簸产生的可能机制。斜压大气在急流轴北侧气旋切变区是惯性稳定的,当满足条件σ=f[f-/y] N2m2/n2<0时,由于天气尺度对流不稳定发展而引起重力惯性波不稳定破碎为湍流,可能是急流北侧气旋切变区对流性天气引起飞机颠簸产生的一种机制。但是在急流轴南侧反气旋切变区是惯性不稳定的,当满足条件σ=f[f-/y] N2m2/n2<0时,可能由于惯性不稳定的作用,急流重力波不稳定发展破碎为湍流,可能是急流南侧反气旋气流中晴空湍流和飞机颠簸产生和发展的一种机制。揭示了急流附近晴空湍流和飞机颠簸产生的物理本质,有利于增强航空飞行颠簸的预测能力。     

飞机颠簸及预报方法研究

文章对引起飞机颠箕的晴空湍流及预报方法进行了研究。以尺度分析和数值模式预报的产品为基础，研制开发出可供业务使用的飞机颠簸预报方法。试验表明，颠簸强度预报的效果较好，历史拟合率达７２％以上。     

飞机颠簸的气象条件分析

研究了产生飞机颠簸的天气形势和环境条件,在分析飞机颠簸预报指数和指标的基础上,揭示了产生飞机颠簸的气象条件,增强了飞机气象保障能力     

飞机颠簸的气象条件分析

研究了产生飞机颠簸的天气形势和环境条件,在分析飞机颠簸预报指数和指标的基础上,揭示了产生飞机颠簸的气象条件,增强了飞机气象保障能力.     

飞机颠簸的预报

从飞机动力学方程出发,得出了载荷系数变量方程.分析了产生颠簸的物理本质 ,讨论了颠簸强度与气象因子之间的关系避开了预报颠簸只注重天气形势而忽略其物理过程的常规预报方法,提出了预报飞机颠簸的几个适用可行的指标,可从进一步提高对颠簸的预报能力.     

飞机颠簸的预报

从飞机动力学方程出发,得出了载荷系数变量方程。分析了产生颠簸的物理本质,讨论了颠簸强度与气象因子之间的关系避开了预报颠簸只注重天气形势而忽略其物理过程的常规预报方法,提出了预报飞机颠簸的几个适用可行的指标,可从进一步提高对颠簸的预报能力。     

飞行颠簸的一种客观预报技术

本文研究了飞行颠簸的一种客观预报技术.研究表明,大气中的垂直风切变、水平变形和辐合辐散对飞行颠簸的预报具有重要作用.揭示了飞行颠簸产生的物理基础,提高了飞行颠簸的预报水平,增强了飞行气象保障能力.     

飞行颠簸的一种客观预报技术

本文研究了飞行颠簸的一种客观预报技术。研究表明，大气中的垂直风切为、水平变形和辐合辐散对飞行颠簸的预报具有重要作用。揭示了飞行颠簸产生的物理基础，提高了飞行颠簸的预报水平，增强了飞行气象保障能力。     

拉萨航路一次颠簸过程的成因分析和数值模拟

颠簸是成都—拉萨航路影响飞行安全与正常的重要因素。本文分析了2009年10月23日发生在拉萨航路太昭航段的两例颠簸事件,并利用WRF模式进行了数值模拟预报。结果表明,这是一次典型的晴空颠簸过程,在高空急流区边缘,冷暖平流交汇的梯度带上,上升和下沉气流的转换区域内产生了飞机颠簸。分析WRF模式计算得到的L_P颠簸指数,能够确定飞机颠簸发生的区域、高度和强度,具有一定的预报指示意义。      

一种新的预报晴空湍流综合算法

介绍了晴空湍流及其相关的湍流指数,以及通过对9个指数进行加权综合得到的一个综合预报算法。利用T213模式资料,计算了9个湍流指数,并分别用12个北京地区的飞机颠簸个例进行验证,得到各湍流指数的预报结果;在此基础上,应用新的综合算法,得到一个综合预报结果。计算结果表明,虽然理查孙数和风相关指数、MOSCAT概率预报因子指数的预报效果相对较好,但是这三个指数的预报范围和强度均偏大,容易出现空报;综合算法则较好地综合各个指数,预报区域相对集中,预报强度也较符合实际情况,空报的情况也得到了相应的改善,总体预报效果较好     

NWP在颠簸预报中的应用

颠簸是航空气上重要预告内容之一，历史上由于颠簸引起的飞行事故及征候占有一定的比例，颠簸预报也是气象预报的难点，颠簸对飞行的影响至关重要，轻则引起航行中的飞机摆动偏航，重则造成飞机解体，近年来随着太原机场卫星广播传真数值预报产品的使用，我们也在逐步尝试使用数值产品分析颠簸，使颠簸的预报有了明显提高。     

“2007.7.6”飞机颠簸事件数值模拟与成因分析

利用WRF模式模拟了2007年7月6日发生在菲律宾南部海域上空的一次民航飞机颠簸事件.结果表明,综合分析WRF模式计算得到的Ri和EI等预报指数,能够确定飞机颠簸发生的区域、高度和强度.飞机遭遇颠簸的区域是位于涡旋云系外围的螺旋云带的上空,飞机在飞越由重力波形成的螺旋云带时,在强烈的垂直上升和下沉气流的转换区域产生了急速的上抛和下降运动.     

民机阵风载荷测量试飞颠簸潜势诊断技术研究

为确保民机阵风载荷测量试飞的质量和效率,规避风险,保障安全,解决“找风难”问题,从飞行员飞机颠簸报告入手,利用欧洲中期天气预报中心提供的ERA5全球大气再分析资料,基于10个预报效果较为理想的颠簸指数,通过加权集成算法给出了高空急流背景下的颠簸潜势综合指数。综合指数中单一指数的权重是通过发生颠簸的预报准确率PODY、未发生颠簸的预报准确率PODN、总体预报准确率PODA及TSS评分及中度以上颠簸所占面积fMOG五项评价指标共同确定的。同时评估了颠簸潜势综合指数性能对单一指数数量的敏感性以及对参与建模样本量的敏感性。结果表明:Dutton指数因预报得分φ达1.043,是这10个单一指数中总体预报效果最好的,Brown指数、L-P指数次之。由Dutton指数、Brown指数、L-P指数、TI1指数及风相关指数加权集成的综合指数,较好地集成了各单一指数的优点,各项指标均较为优秀,PODA达90%,TSS达0.80,fMOG达9.2%,预报得分φ达1.225,总体效果最好。随着单一指数数量的增加,综合指数的诊断效果先增大后减小,当单一指数增加到5个的时候,效果最优。随着参与建模的飞机颠簸样本量增加,综合指数性能逐步提升。该综合指数能较好地解决民机阵风载荷测量试飞潜在颠簸区域寻找的问题。      

一次较强飞行颠簸的成因分析及对策

分析了一次导致飞行颠簸的天气过程 ,其结果表明 ,导致飞机出现较强颠簸的主要原因是低空急流及其垂直风切变 ,并提出利用小球测风资料可有效地短时预报飞行颠簸 ,有效地预报飞行颠簸事故的发生。     

一次较强飞行颠簸的成因分析及对策

分析了一次导致飞行颠簸的天气过程,其结果表明,导致飞机出现较强颠簸的主要原因是低空急流及其垂直风切变,并提出利用小球测风资料可有效地短时预报飞行颠簸,有效地预报飞行颠簸事故的发生.     

高空急流区飞机颠簸的一种形成机制的探讨

作者应用动力学分析方法，结合观测飞机颠簸的事实，对高空急流区飞机颠簸的一种形成机理进行了理论探讨。结果表明，高空急流区温度平流分布的不均匀性，会在急流附近等温线密集区边缘激发出空气生趣运动和湍流，引起飞机颠簸。