中国主要高空航路飞机颠簸的时空分布特征

飞机颠簸是影响飞机安全的主要天气事件之一。本文利用6498份PIREPs(Pilot Reports,航空器空中报告)资料,采用数据质量控制以及核密度分析等统计分析方法,研究了中国主要航路上飞机颠簸的时空分布特征以及造成飞机颠簸的可能原因。结果表明,6年来,发生在中国上空的飞机颠簸具有多时间尺度分布特征。2011—2016年飞机颠簸次数存在上升趋势,2013年之后飞机颠簸次数表现为增加后的相对平稳状态;从季节变化来看,无论是飞机颠簸次数还是飞机颠簸强度,均呈现冬春季飞机颠簸多且强、夏秋季飞机颠簸少且弱的特点;从飞机颠簸次数的逐月变化来看,其随月份的变化近似为“漏斗”状分布;从日变化来看,飞机颠簸次数具有明显的“三峰”特征。飞机颠簸次数具有明显的地域特征,在中国区域上空呈现出“东边多、西边少”的特点。此外,发生在中国上空的南北向主要航路上的飞机颠簸,在其空间分布上,若用线条将飞机颠簸最大次数连接起来,则其由华北上空出发经南昌再到成都,连线呈现为一个大的“逗号”状;飞机颠簸出现的高度具有明显的地域性,其中华北是飞机发生高高空颠簸和高空颠簸次数最多的地区,而华东和西南则是发生中空颠簸的主要地区,新疆地区低空颠簸最多。除对流外,中国飞行颠簸时空分布受高空急流主导,而新疆地区受风切变影响,其低空易发生颠簸。

高原航线飞机颠簸的时空分布特征研究

借助垂直过载增量法,结合使用飞机颠簸数据统计分析2014年四条高原航线飞机颠簸的时空分布特征,即高原航线的飞机颠簸频率在55%以上,拉萨航线高达78.8%。进离场阶段遭遇颠簸的频率高于巡航阶段。发生飞机颠簸频率表现夏秋季节低,冬春季节高。巡航阶段发生飞机颠簸的高度集中在6 900~8 700 m。进离场阶段发生飞机颠簸的频次随着高度的降低而增加。飞机颠簸空间分布呈长条形,发生飞机颠簸高频区域是拉萨航线91°E~93°E和97°E~99°E区域以及九寨航线31°N~33°N。

福州长乐国际机场飞机颠簸的时空分布及气象条件

采用2006—2019年福州长乐国际机场的航空器空中报告及ERA5再分析资料,统计分析福州机场飞机颠簸发生的时空分布特征及引发飞机颠簸的天气系统。结果表明,2006—2019年福州机场飞机颠簸发生频次总体呈现增长趋势,以中度颠簸居多,主要出现在冬春季;飞机颠簸主要发生在低低层和中层高度,对飞行安全有较大影响;影响福州机场产生飞机颠簸的天气系统主要有切变线、高空槽(高空锋区)、高空急流、高空脊和台风等。

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。

江西省飞机颠簸统计特征及其气象条件分析

文章利用中国民用航空华东地区空中交通管理局江西分局空中报告、风廓线雷达数据和ERA5再分析数据,分析了江西省飞机颠簸的统计特征及气象条件,计算了水平风垂直、空间和时间切变,并给出了气象指标阈值,以期为飞机颠簸预报提供参考。

贵州区域多次飞机颠簸事件成因分析

在扰动气流或不均匀空气动力冲击下,飞机颠簸事件层出不穷,直接诱发左右摇晃、上下抛掷、前后颠顿及局部抖动等不良乘客体验屡见不鲜,严重情况下致使仪表不准、操作困难由潜至显的威胁极大提升。为确保飞机运行安全,颠簸成因和发育规律先行探明尤为关键,故本研究立足于贵州复杂地形、地貌、气象等区域特色,结合地区航空器所测数据,基于ERA5理论框架对发生颠簸的季节特征及物理量场分布特征进行研讨,结果表明:(1) 冬春季节出现颠簸的概率远大于夏秋两季,1月、2月、3月出现颠簸的概率大于其它月份;(2) 2023年2月3日多次颠簸原因属于高空急流型,颠簸位置主要集中在急流北侧以及急流中心;(3) 颠簸发生之际,大气层对流不稳定,中高层干冷,中低层暖湿,在冷暖平流交汇区内颠簸现象颇为明显;(4) 颠簸位置与正涡度区、涡度梯度大值区、负散度梯度大值区匹配度较高。

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。

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。

大气湍流引起飞机颠簸的理论分析和数值试验

基于飞机载荷因数变量方程、无量纲的大气垂直运动方程和热力学方程,建立起描述大气湍流和飞机颠簸的湍流模型,并对该模型进行理论分析和数值试验。研究指出,负的理查森数(Ri)对应着静力不稳定和动力不稳定流动,在不稳定大气层结条件下,当Ri<-Ra/PrRe2时,对流状态的大气运动必将由对流转变成湍流,并对运行于其中的飞机产生飞机颠簸。但在稳定大气层结条件下,当理查森数大于临界理查森数时〔Ri>Ric=-Ra/PrRe2〕,正的Richardson数是动力稳定的,非对流状态的大气运动表现为重力波。当理查森数小于临界理查森数〔0<Ri<Ric=-Ra/PrRe2〕时,即存在1个小区0<Ri<Ric,在这里正的理查森数是动力不稳定的,大气运动表现为非周期性的湍流随机运动。非对流状态的大气运动因重力波不稳定碎变为湍流,将产生晴空湍流和晴空飞机颠簸。

边界层急流型重力波──飞机颠簸的一种形成机制

采用线性化的 Boussinesq流体边界层绝热流动方程 ,比较一维边界层急流型重力波的垂直运动量级 ,讨论边界层急流型重力波中的湍流发展 。

我国高原地区产生飞机颠簸的大尺度云系及其分布

卫星云图上有很多特殊的云型都与飞机颠簸相联系,有的甚至会出现严重颠簸,对它们的识别,对保障飞行安全有重要意义。本文根据2006年的风云二号卫星云图资料,统计和分析了我国高原地区产生飞机颠簸的大尺度云系的出现和分布规律。分析表明:在我国高原地区,产生飞机颠簸的大尺度云系主要有高空急流云系、未闭合的细胞状云系、山地波中的波状云系和积云线。这些大尺度的云系主要出现在我国的青藏高原,在这些云出现的地区飞行,都会出现中度到强烈的飞机颠簸。

现代气象资料在飞机颠簸预报中的应用

飞机颠簸是大气中的湍流引起的。本文分析了空气的湍流运动与飞机颠簸的关系,以及空气的散度、涡度、温度平流的变化带来的垂直运动与飞机颠簸的关系,从理论上推断出利用垂直速度场、散度场,涡度场,温度平流场等现代气象资料预报飞机颠簸的可行性。并结合实际资料,对所得结论进行了验证。

地面加热对飞机颠簸影响的动力学初步分析

用积分变换法求解考虑了地面加热作用的中尺度二维不可压缩流体的Boussinesq方程,得到一组描述地面加热作用激发的垂直风场、水平扰动风场、扰动气温场的解析解,进而用动力学分析的观点定性讨论了飞机颠簸与地面加热场、风场、温度场空间分布及时间变化的关系,对动力和热力性气象因子对于飞机颠簸的影响进行了初步分析。

大气湍流对飞机颠簸的影响

利用具有6个自由度的飞机的运动方程,研究了大气湍流对飞机垂直过负荷的影响,推导了飞机在湍流大气中过负荷的传递函数,并分析了飞机对非定常湍流的反应.研究表明,在亚音速下,飞机飞行速度增大,飞机颠簸增强;在同样的气象条件和大气湍流强度下,小型飞机的颠簸比大型机剧烈.

我国高原重要航线飞机颠簸分布规律分析

根据2006年1-12月四川航空公司A320和A319飞机的机载QAR数据,对我国高原重要航线上飞机颠簸次数、强度和出现的概率进行了统计,分析了我国高原重要航线上飞机颠簸的出现规律。研究指出,在我国高原航线上,飞机颠簸主要出现在冬春季节,以成都为中心,以九黄、丽江、大理、昆明为弧线的扇形区域,是高原航线飞机颠簸主要发生区。飞机颠簸主要出现在飞机的起飞着陆阶段,颠簸强度越大,发生的概率越小。青藏高原航线上飞机颠簸出现的概率较小,而云贵高原航线上飞机颠簸出现的概率较大。

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。

双流机场秋季飞机颠簸的规律及云图特征分析

本文根据四川航空公司A319、A320机队在双流机场起降的飞机记录的QAR资料,研究了成都双流机场秋季起降飞机出现颠簸的规律,并分析了其形成颠簸的气象原因,根据产生颠簸时风云二号卫星云图,分析了飞机颠簸与卫星云图上的云状的关系。

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垂直运动和湍流，引起飞机颠簸。

高原航线飞机颠簸出现规律的对比分析——以青藏高原与云贵高原为例

不同的高原产生大气湍流的条件不尽相同,因此航线上飞机颠簸的出现规律也不一样。分析青藏高原和云贵高原的地形差异和气候区别,并根据四川航空公司的机载QAR数据,对青藏高原和云贵高原的飞机颠簸出现次数、出现概率和颠簸强度进行统计,对比分析了青藏高原和云贵高原航线上飞机颠簸的出现和分布规律,为高原航线飞机颠簸的预报和航行签派工作提供重要参考。

利用风资料判断飞机颠簸的一种方法

从非线性的Boussinesq方程入手,分析湍能发展与风的关系。