1. 首页
  2. 天气简介
  3. 夏天的天气飞
0

夏天的天气飞

279
0

增强的能量会产生挥发性的天气鸡尾酒。


APC(加利福尼亚纳帕)的湾流G450。对于大多数航空活动而言,夏季是高温和晴朗天空的时间,可能有雷雨,由于雾霾,热湍流和密度高度增加而导致的能见度降低。
卡斯滕·希恩(Karsten Shein)
Comm-Inst气候科学家

E一年中的大部分时间都有独特的天气,这可能会给飞行带来挑战。在中纬度夏季,更直接在头顶上方的太阳对大气的附加加热有助于降低空气密度并增强对流活动。

结果是,对于航空业而言,夏季是雷暴活动越来越多,能量更充沛,低层热湍流更加频繁以及飞机性能普遍下降的时期。

当我们谈到夏季作为一个季节时,我们通常说的是中纬度(大约30至60度之间)的那些月份,与中午太阳偏向另一个半球的冬季相比,气温明显升高。

在热带和亚热带地区,这种区别不太明显。在热带和亚热带,一年中的温度大致保持一致,而季节则以风和降雨模式为标志。

纬度较低的季风与太阳的年度进展有关。热带收敛带(ITCZ)在4月和10月之间向北迁移,从11月到3月向南迁移。在夏季,让更多的太阳在头顶上方,可以为ITCZ供电和移动提供额外的热量和蒸发水。

加热还增强和扩展了半永久性亚热带高压气室,这些气室与ITCZ的流入有关,产生了吹向整个热带的东风。但是,在膨胀过程中,这些细胞可能会包裹某些地方,导致气流停滞-所谓的低迷,其特征是晴朗的天空,高温和风平和-通常一次要持续数周。

ITCZ的极地迁移和副热带高压的加强,建立了常规的季节性降雨模式,因为热带锋线直指东南亚和印度次大陆等陆地地区。这样的定期降雨可以促进丰富的农业发展,但同时会产生较低的天花板,埋藏的雷暴雨和洪水泛滥,严重破坏了这些地区的航空运营。

在寒冷和温暖的月份之间,极地纬度的季节变化也较少,但比热带地区的温度变化要大得多,并且越来越大。近年来,北极机场的夏末(8月至9月)的温度一直保持在一定水平,这使得融化了机场跑道的永久冻土成为可能。

软化的衬层导致跑道变形,并在某些地方坍塌,使其变得危险,如果不进行大量修理和加固,则可能无法使用。

因此,夏季在高纬度地区飞行的飞行员应该期望平滑跑道可能会产生颠簸和起伏。在降落前飞越跑道总是明智的做法,尤其是在遥远的北部许多不受控制或偏远的飞机跑道上。如果看起来不安全,则应该中止着陆。

然而,在中纬度地区,夏天变成了热量和水分的有效混合物,产生了不利和危险的飞行天气。雷暴一直是而且很可能会一直是航空中最危险和破坏性最大的天气事件之一,而且由于太阳直接照射在头顶上方而增强的大气温度使其更加危险。

ICT(Wichita KS)的地面雷达显示出大面积的中到强对流,顶部接近FL400。夏季风暴通常在空中像在雷达上一样可见,因此很容易避免,尽管有时会付出很大的代价。

雷暴

即使是最普通的雷暴也很危险。当表面空气被加热和加湿到一定程度时,就会形成这种现象,在这种情况下,表面空气会突破上限温度反转并上升到自由大气中,从而形成对流循环室。

大多数风暴将像简单的气团风暴一样生长和死亡,将它们的水蒸气供应耗尽到干燥的空气中,并在一个小时内死亡,这是因为缺乏高风切变导致更浓密的干燥空气在上升气流中倒塌。但是,在夏季,发生两件事影响雷暴的频率和强度。

首先是日间到达表面的太阳辐射增加,加热了表面和上方的空气。较热的空气可以容纳更多的水蒸气,并且在有水的情况下,多余的能量意味着大量的能量会蒸发掉水,从而使其作为一种包含大量储存(潜在)气体的气体进入大气。热。

虽然显热(动能)促进了蒸发,并且温差使热的潮湿地面空气上升,但是当冷却空气使水蒸气冷凝时,是潜热维持了升力,从而显着释放了潜热。热量,有助于使上升空气的温度保持在上升空气的温度之上。

只要上升的空气保持比环境温暖,它就会一直上升。因此,自然地,对湿表面及其上方的空气进行更多的加热,意味着上升的空气中会有更多的潜在能量来维持甚至加强雷暴。第二个重要考虑因素是,表面充当低层大气的热源。

白天热量更多,意味着周围空气变暖。但是,到了晚上,地面被切断了热源,因此它冷却了,从上方的空气中吸收热量。在夏天,当夜晚更加频繁(允许更快的热量散失)时,这通常意味着到早晨,温度就开始升高(空气比寒冷更冷)。

正是这些反作用防止了日出后被加热的地面空气上升。限制低层反演或上限对雷暴发展至关重要。在没有它们的情况下,或者如果它们太弱,表面空气在上升之前只需要一点加热,从而限制了可利用的能量,并使上升的空气迅速冷却并与周围的大气保持稳定。

充其量,这种上升的空气可能会在天气晴朗时产生积雨云,并在进近或离场时产生一点轻微的斩波。反之,如果盖太坚固,则可能在4°C或更高的温度下-这意味着表层上方的空气比其下面的空气至少温暖4度-白天的表面空气极不可能积聚足够的热量突破上限,再次,暴风雨不太可能发生。

最有效的点是大约2–3°C之间的上限。刚好足以支撑表层中足够的能量积累,使空气能够在一天中的某个时候冲过,并确保空气可以保留可能发展为雷暴天气,因此比周围环境温暖。

在大约2000–5000英尺AGL的大气探测剖面上可以找到有助于形成雷暴的顶盖。在该区域之上或之下的倒转意味着表层太薄而无法积聚热量,或者太深而无法阻止热量扩散到整个层中。

同样,表层中的空气必须既温暖又潮湿。通常,如果露点低于13°C(55°F),则不会发生雷暴。这是为什么夏季夏季更可能发生雷暴的重要原因。在中纬度大部分地区较凉的月份通常不会达到这样的露点。

当然,高强度的空气冲破上限不足以产生雷暴。盖子上方的空气在冷却时必须保持比上升的空气更冷。在大气层中部也应相对干燥,以保持对流不稳定。

为了使雷暴变得更加严重,高空风必须同时提供速度和方向剪切力,以使电池倾斜并促进电池内的中气旋旋转。

天气晴朗,积雨云覆盖了天空的一部分,而远处出现了积雨云,湿热的地面空气通过低层大气中的对流盖爆炸性地上升。

表面加热使对流层变暖

半球太阳加热的季节性增加使整个对流层变暖。尽管上限仍然很冷,但该层的整体变暖意味着空气分子在获得能量时会散开。

当然,最简单的扩展方法是将其扩展到分子较少的区域。对于大气,这意味着向上。冬季,中纬度的对流层顶高约30,000英尺。

但是,在炎热的夏天,温暖的空气将对流层的上限推至50,000英尺左右。在热带地区,对流层最高MSL可达60,000英尺。在对流层始终不稳定的情况下,对流单元可能会不受阻碍地上升到对流层的顶部,在对流层中不可避免地会遇到标志着平流层底部的强烈的温度反转。

通常通过雷暴时的平砧来识别这种相互作用。在这样的高度,即使是能力最强的公务机也可能无法越过夏季风暴,如果可能的话,也不能。

阴霾

产生雷暴机会的相同条件也往往会降低能见度。较低大气层中的封盖温度反转使表层空气不上升并与自由大气混合,这也将气溶胶和水蒸气捕获在表层中。污染物通常会在反演底部附近集中起来。

从驾驶舱看时,该边界通常以棕线标记。在水供应比污染气溶胶更大的地区,变暖表层空气中水蒸气浓度的增加会产生乳白色的混浊。

朦胧的外观是由于所有可见波长的光被微观液滴在每个方向上散射所致。这种散射的一个极端表现是滚滚的积云,但是在水的浓度较低时,空气保持了一定的透明度。朦胧的条件会降低能见度,并同时降低深度感知和区分颜色的能力。

密度高度

在夏季影响更大但仍被低估的方面之一是密度高度的增加。夏季对流层的热量膨胀,使雷暴上升到令人印象深刻的高度,这是通过赋予空气分子能量,迫使它们散开来实现的。

由于加热,在给定高度上降低的密度等于在更高高度下通常会发现的密度。自然地,相对于在相同高度的较冷空气中,在提升表面周围和通过发动机进气口的分子较少时,提升力和推力均降低。

在起飞或着陆期间,加热后的表面层中密度海拔的升高和性能的降低通常最为明显。在大多数情况下,需要额外的跑道才能安全地进入空中或降落在地面上。但是,在非常温暖和潮湿的日子里,当在接近飞机的重量限制时,在高空机场或在跑道较短的飞机上运行时,权衡的办法可能是减轻飞机的重量,以便有足够的跑道离开。

即使那样,密度也可能太低而无法进行有效操作。一些热浪变得如此强烈,以致于即使在主要机场的主要跑道,无论起飞重量如何,飞机的旋转速度都可能不够长,无法使其达到旋转速度,并使飞机的操纵面偏转足够的空气以离开地面。

2017年6月,PHX(亚利桑那州凤凰城)成为头条新闻,当白天温度接近50°C(122°F)使许多飞机着陆时,尤其是那些升力面,操纵面和动力装置较小的飞机,例如商务和通勤飞机。

在炎热的天气中,遵循飞机操作手册的指导非常重要,并且操作飞机接近重量限制的飞行员可能希望避免中午到达或离开。幸运的是,夏天也带来了许多良好的飞行天气。

机组人员可以在飞行前进行绕行,而乘客无需穿皮大衣就能下飞机。通常不需要昂贵的除冰剂涂层。此外,冬季天气模式可能会覆盖半个大陆,且阴雨和over叫风持续数天,而夏季线通常运动得更快,地理范围更小,并且散布着数天的晴朗空气。

天气简报

与一年中其他时间相比,夏季天气的预测可能会有些棘手。尽管可以可靠地跟踪和预测诸如前,低点之类的大规模天气系统,但诸如温度反演和气团风暴等较小规模的条件(甚至是成为超级单元的条件)仍然难以精确预测。

相反,预报员将针对可能存在条件的大区域发布对流信号,并且随着条件的发展,这些警报会频繁更新。如果预报员确实建议您在飞行途中可能发生雷暴活动,则应认真考虑该信息,因为它基于现有的动态非常有利,即使预报无法为您提供确切的暴风雨确切信息可能形成。

如果可能的话,在最大危险区域内改行始终是最安全的措施。在所有情况下,都预测有对流活动,飞行员在整个飞行过程中获取最新的天气信息至关重要。


Karsten Shein是ExplorEiS的联合创始人兼科学总监。他曾是Shippensburg大学的助理教授和NOAA的气候学家。 Shein持有具有仪器等级的商业许可证。

(279)

下一个 天气如何运作