陳煉

摘要：數(shù)值預(yù)報是現(xiàn)代航空天氣預(yù)報中的重要手段。運用WAFS中的格點資料和圖形產(chǎn)品對航空氣象預(yù)報的應(yīng)用進行簡要分析，充分發(fā)揮WAFS資料具有的定量化和時效性的優(yōu)勢，提高雷暴、積冰、顛簸等危險天氣的預(yù)報能力，制作出更豐富的預(yù)報產(chǎn)品，以滿足航空用戶的需求。

關(guān)鍵詞：航空氣象預(yù)報；數(shù)值預(yù)報；WAFS；格點資料

中圖分類號：P456.7文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：2095－6835（2014）09－0017－02

現(xiàn)代航空氣象中的數(shù)值預(yù)報經(jīng)過四維同化、資料采集、統(tǒng)計解釋、動力診斷、質(zhì)量把控等步驟，從而實現(xiàn)了天氣形勢到天氣要素的數(shù)值預(yù)報。現(xiàn)代計算機技術(shù)的不斷提升，豐富了氣象預(yù)報手段，提高了航空氣象預(yù)報的準確度。由于數(shù)值預(yù)報具有定量化和客觀時效性的優(yōu)點，因此，很有必要加強其在航空氣象預(yù)報中的應(yīng)用。

1數(shù)值預(yù)報格點資料種類概述

世界區(qū)域預(yù)報系統(tǒng)出現(xiàn)于20世紀80年代，由國際民航和世界氣象組織針對航空氣象設(shè)計的，簡稱WAFS（World Area Forecasl System）。該系統(tǒng)有2個預(yù)報中心，分別位于華盛頓和倫敦。作為全球化的航空氣象服務(wù)系統(tǒng)，該系統(tǒng)提供的是字符、報文和圖表形式的數(shù)值預(yù)報產(chǎn)品。20世紀末，我國初步建立起民航氣象數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，實現(xiàn)了遠程數(shù)據(jù)的共享，使WAFS數(shù)值預(yù)報產(chǎn)品在國內(nèi)航空氣象預(yù)報中得到了廣泛的應(yīng)用。

研究表明，根據(jù)飛機運行的需求，航空氣象側(cè)重于風(fēng)向與風(fēng)速、風(fēng)切變、能見度、云高、飛機顛簸與積冰、雷暴等天氣的預(yù)報。目前，我國WAFS中的NWP格點資料有6～36 h間隔，每隔6 h對亞洲區(qū)域的100，250，500等7個層次的風(fēng)場和溫度場等格點場進行預(yù)報，另外也對400 hPa、600 hPa、800 hPa和900 hPa的垂直速度和相對濕度格點資料，對流頂層的高度格點資料，最大風(fēng)速層資料等進行預(yù)報。

2運用格點資料作預(yù)報判斷

2.1對雷暴對流的分析預(yù)報

NWP系統(tǒng)參數(shù)具有不斷變化的特性，比如選取有效時段為10 h的WAFS預(yù)報資料，計算出850 hPa條件下水汽的運動散度。在特定地形圖中計算水汽的運動散度，可以測量出低層水汽的凝結(jié)聚集速度，其凝結(jié)的速度影響著雷暴對流程度，對確定雷暴發(fā)生的地點和時間起判斷作用。又比如通過850 hPa到300 hPa所產(chǎn)生的氣塊溫差，可以計算出該層上升氣塊中所承受的浮力，為預(yù)報雷暴高度和強度提供重要的依據(jù)。

通常來說，雷暴對流的判定具有以下兩個因素：①根據(jù)低層產(chǎn)生的溫度差和水汽層的變化，確定白天的雷暴對流穩(wěn)定度是否較好；②當(dāng)海陸溫差不均勻時，表明海陸風(fēng)影響白天低層水汽的運動散度，為雷暴對流提供充足的水汽傳輸。同時，雷暴對流產(chǎn)生的高度也可以通過氣塊上升所承受的浮力計算得出。

2.2對飛機積冰的分析預(yù)報

飛機積冰會給飛機正常飛行帶來很大的阻礙，積冰會使機身重量增加，使飛機出現(xiàn)荷載超限的情況。另外，積冰也會對機翼的流體力學(xué)造成影響，導(dǎo)致飛機爬省能力嚴重下降，對飛行造成嚴重影響。引起飛機積冰的主要因素有環(huán)境溫度、飛機運行情況和雨滴大小等。研究表明，在－14～0 ℃的環(huán)境中，當(dāng)飛機遇到較大、較冷的雨滴時容易產(chǎn)生積冰，而飛機積冰強度的極大值出現(xiàn)在－8～－5 ℃的環(huán)境溫度中。

通過WAFS提供的相對濕度的格點信息，可以估算出飛機的積冰指數(shù)，具體可表示為：

飛機積冰指數(shù)=［（RH－50）×2］ ×［T×（T+14/－49）］. （1）

式（1）中：RH——相對濕度；

T——環(huán)境的溫度。

積冰指數(shù)是正值，最大值可達100，用來表示積冰可能出現(xiàn)的位置。對于飛機積冰可能會發(fā)生的位置、高度和航線，可以利用航線剖面圖來分析，并在每條航線上標(biāo)注出積冰預(yù)報的相關(guān)信息。

同時，飛機垂直爬升也是造成飛機積冰的一個因素。隨著飛機的垂直爬升，飛機表面的較冷雨滴不斷增加，當(dāng)飛機垂直運動較弱且環(huán)境溫度較低時，產(chǎn)生積冰懸浮。因此，可以通過分析飛機垂直運動圖和上述參數(shù)，并結(jié)合積冰指數(shù)的剖面圖，為飛機積冰的分析預(yù)報提供有力依據(jù)。

2.3對飛機顛簸的分析預(yù)報

晴空顛簸是飛機在高空飛行時常常遇到的情況，在晴空環(huán)境下，飛機顛簸的概率計算公式為：

Ri=（g/θ）（αθ/αz）/|αv/αz|2.（2）

式（2）中：Ri——氣層大氣在垂直風(fēng)切變增大的情況下，且大氣的穩(wěn)定度較差時，飛機可能產(chǎn)生顛簸的概率；

（g/θ）（αθ/αz）——氣層的大氣穩(wěn)定度；

|αv/αz|2——大氣的垂直風(fēng)切變的平方值。

由式（2）可知，氣層之間是存在著風(fēng)切變極大值和極小值的，在風(fēng)切變達到極限值時，氣層之間會出現(xiàn)垂直翻轉(zhuǎn)情況。當(dāng)飛機穿過高空急流時，如果飛機垂直的風(fēng)切變較大，就會發(fā)生晴空顛簸現(xiàn)象。研究指出，由預(yù)報公式計算得出Ri為5或略小于5，但極限值卻小于1，這是因為飛機顛簸的范圍小，產(chǎn)生時間短，而NWP系統(tǒng)本身沒辦法呈現(xiàn)區(qū)域氣象的變化狀況，只能提供區(qū)域氣象平均值的預(yù)報，對于極限值的預(yù)報還有所欠缺。

3數(shù)值預(yù)報產(chǎn)品的應(yīng)用

世界區(qū)域預(yù)報系統(tǒng)（WAPS）的數(shù)值產(chǎn)品在我國航空氣象預(yù)報中的應(yīng)用是以高空風(fēng)和溫度的預(yù)報圖為主， WAPS的數(shù)值預(yù)報產(chǎn)品是具有全球性的，有著較多的垂直分層，同時，航空公司可根據(jù)飛行的需要，提取相應(yīng)區(qū)域的高空風(fēng)溫圖、對流層頂位置圖和急流位置圖。

WAFS數(shù)值產(chǎn)品在航站天氣預(yù)報中也得到有效的應(yīng)用，比如制作高度層的濕度場、形勢場、溫度平流、降水場等預(yù)報圖；制作航線剖面分析圖，并根據(jù)WAFS提供的相對濕度和溫度格點場，分析預(yù)報飛機的積冰指數(shù)和最可能出現(xiàn)飛機積冰的區(qū)域。

4結(jié)束語

與發(fā)達國家相比，我國的航空氣象預(yù)報起步較晚，但隨著我國航空氣象數(shù)據(jù)庫資料的不斷完善，航空氣象數(shù)值預(yù)報產(chǎn)品將越來越豐富，這有利于進一步提高航空氣象預(yù)報的準確度，更好地提高航空企業(yè)的經(jīng)濟效益，保障乘客的飛行安全。

參考文獻［1］蘇麗蓉，溫軍.WAFS產(chǎn)品中GRIB資料中國區(qū)產(chǎn)品評估［J］.氣象科技，2005（4）.［2］王新煒，張軍，王勝國.中國飛機積冰的氣候特征［J］.氣象科學(xué)，2002（3）.〔編輯：劉曉芳〕Application of Aviation Weather Forecasting Value WAFS ProductsChen LianAbstract: The numerical prediction of modern aviation weather forecasting is an important tool. The use of WAFS gridded data and graphics products for the aviation weather forecasting application brief analysis of quantitative and give full play to the advantages of WAFS timeliness of the information has to improve thunderstorms, icing, turbulence and other dangerous weather forecasting capability to produce a richer forecasting products to meet the needs of aviation users. Key words: aviation weather forecasting; numerical prediction; WAFS; grid data