对于气象预报数值预报产品在航空气象预报中运用

【摘要】本文主要分析WAFS中的图形产品以及格点资料在我国航空气象预报中的应用。并希望我国的相关气象部门能够在这一基础上，充分发挥航空气象资料的优势，提高包括颠簸、积冰、雷暴等在内的对飞行影响较大的气象预报正确性，并制作出更为丰富的预报产品，从而符合航空用户的要求，使气象怎么写作的效益更高。
【关键词】数值预报产品；航空；气象预报
1.前言
目前我国在航空气象预报中所应用的数值预报主要是通过质量控制、气象预报模式、四维同化、资料的采集、统计的解释、动力的诊断等步骤后，来实现由天气形势转变为天气要素的气象数值预报。伴随着科技的发展，计算机技术的不断提高以及互联网的全面普及，在气象观测方便，其观测技术也得到了一定的改进，气象数值预报的正确率更高。除此之外，因为数值预报模式的客观时效性与定量化，数值天气预报产品在现代航空天气预报中的应用更为重要。

2.格点资料的种类

航空天气预报的重点主要是由飞机飞行的特定要求来决定，也就是航空天气预报的内容主要有：飞机颠簸、积冰、风切、云高、雷暴、能见度等与飞机飞行有关的气象。长期以来，我国航空天气预报主要采用一般的气象图以及用传真机来接受由气象中心所发布的部分信息，而天气预报员只能猜测上述气象出现的时间与其物理量，及其空间的变化。但随着如今通信技术的快速发展以及计算机网络的普及，使得天气预报工作人员能够运用到更多的数值产品，从而优化天气预报的制作，提高预报的准确性。值班预报员通过发挥本度网络与计算机的作用，来获取数值天气预报产品。在我国目前WAFS中的NWP格点资料有在6h～36h之间，每隔6h对亚洲区150、250、400、 600、700等不同层次与风场以及温度等格点场进行预报，对流顶层、风速最大层的高度格点资料，400、600、800、900hPa的垂速度与相对湿度的格点资料，300、450、550、600、700、900hPa的格点资料。

3.格点资料在预报判断中的运用

3.1判断雷暴对流产生的原因及其预报

NWP系统所呈现的参数不断变化的，例如在预报时间段为10小时的WAFS预报资料中，我们可以运算出800hPa条件下的水汽运动散度，并设置一张详细的地形图纸。水汽运动散度的运算，只要是为了测量低层水汽的聚集凝结的速度，而低层水汽的聚集凝结对雷暴对流起着重要的作用，可以对雷暴产生时间和地点做出判断

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。又例如运算800hPa提高至250hPa中的环境以及气块的温差，就可以获取该层上升气块所承受的浮力，对雷暴产生高度和强度的判断提供重要依据。雷暴对流判断的两个要素：其一，当低层产生温度差以及水汽层发生变化时，表示白天雷暴对流稳定度较差。其二，当海陆温度不均匀时，海陆风对白天的低层水汽运动散度造成影响，为雷暴对流起到水汽传输的作用。同时上升气块所承受的浮力，可以清楚呈现出雷暴对流的变化情况，了解雷暴对流产生的高度。

3.2判断飞机积冰产生因素及其预报

飞机积冰就会对飞机飞行性能造成很大的破坏，一方面增加了飞机的重量，导致飞机承载超限；另一方面，改变了飞机机翼的流体力学，导致飞机上升能力下降或者失去上升功能，对飞机飞行造成很大的影响。导致飞机积冰的原因主要包括：雨滴大小、运行情况及环境温度等。根据有关研究资料表明，飞机处于0℃至-14℃环境温度下，如果遇到较大且较冷的雨滴是极易积冰的，而飞机处于-5℃至-9℃的环境温度时，飞机积冰的强度是最大的。根据WAFS呈现出的相对湿度格点预报信息，可以预算出飞机积冰的指数。其运算公式为：飞机积冰指数=（（RH-50）×2）×（T×（T+14/-49）。其中RH表示相对湿度，T表示环境温度。飞机积冰指数为正值，表示可能出现积冰的位置和潜在积冰位置，其指数最大值可为100。为了更加清楚的掌握飞机积冰可能出现的位置、高度以及航线，我们可以利用航线剖面图来分析，并在每条航线上设置积冰预报产品，显示积冰预报信息。
飞机垂直上升也是导致飞机积冰的因素之一，特别是当飞机从高度的上升运动转变为强度较弱的垂直运动时，飞机积冰概率是很高的。飞机垂直上升导致飞机上的较冷雨滴增加，并在飞机垂直运行较弱以及环境温度较低情况下积冰悬浮。将飞机垂直运行图与上诉参数进行结合，完善了飞机积冰指数剖面图，对飞机积冰判断提供了重要的依据。

3.3判断飞机颠簸产生原因及预报

3.3.1晴空环境下飞机颠簸的预报方法。飞机颠簸产生概率运算公式为：Ri=（g/θ）（αθ/αz）/|αv/αz|2。公式中（g/θ）（αθ/αz）表示气层大气的稳定度，|αv/αz|2表示大气垂直风速切变的平方值。Ri表示气层大气处于垂直风速切变上升情况下，且大气稳定度较差时，飞机就会出现颠簸现象。按照上述运算原理，气层之间产生的风速切变是存在极小值和极大值的，当气层风速切变处于极限值的时候，气层之间就会产生垂直翻转的情况，以降低垂直风速切变的数值。当飞机处于急流周围时，如果飞机垂直风速切变值较大，飞机就可能出现晴空颠簸现象或者当接近低层位置存在大风且气层最低处出现不稳定情况时，其边界层也可能因为受热而出现飞机颠簸现象。有关研究表明，运用预报公式计算出来的Ri值为5或者比5小一些，但是其极限值却低于1。这是由于飞机颠簸出现在较小的范围内，且产生时间较短，导致NWP预报出来的数值不符合上述理论的极限值。导致这种现象的原因主要有：NWP系统无法详细呈现出较社区域气象变化情况；一般情况下，NWP只能预报某个时刻区域气象的平均值，不能对及极限值进行预报；系统没有增加参数化方式，导致系统动力出现不稳定现象[3]。
3.3.2其余环境下飞机颠簸的预报方法。当山脉的背风坡出现破碎时，会产生巨大的重力波，对飞机上升高度和下降高度造成很大的影响，特别是对位于山谷地区机场中的航空设备造成很大的破坏。这种飞机颠簸情况发生于较为稳定的气层周围，从急流气层中的高速度气流一直延伸至山顶上，从而形成了较大的重力波。但是现阶段的NWP系统无法准确的预报出重力波，但是可以为重力波提供判断的依据，并显示可能出现重力波的位置。还有一种情况时，主要是发生在雷暴对流区域，因此可以通过预报雷暴对流来飞、判断飞机颠簸的区域。

4.我国的航空天气预报中WAFS数值产品的应用

在我国的航空天气预报中WAFS数值产品的应用最为广泛的是温度以及高空风的预告图。WAFS数值产品能够适用于全球范围内，其垂直分层相对较多，并含有温度与高空风的预报图，航空公司金额以根据自身的实际情况，来制定任意那一个区域内的高空风/温度气象预报图，另外还可以制作对流顶层与急流轴的预报图。WAFS数值产品资料在航站天气预报中主要用于制作需要层次内的湿度场、降水场、形势场、垂直速度、温度平流的预报图。除此之外，还能够运用温度与高空风的预告场来制作航线的剖面分析图。将WAFS所提供的相对湿度以及温度格点资料来预测飞机的积冰指数，分析积冰指数最高的区域以及有可能出现积冰隐患的地点。