飞机积冰预报方法浅析

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[摘 要]本文对飞机积冰这一严重影响飞行安全的天气现象的形成机制、预报方法进行了总结和介绍。

[关键词]积冰指数；速度；温度

中图分类号：V321.229 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）06-0138-01

一、引言

在大气中，经常存在着温度低于O ℃ 而仍未冻结的过冷水滴，这种水滴多出现于0℃ ～一10 ℃ 的云中。过冷水滴是很不稳定的，受到轻微震动，就会立即冻结。当飞机在云中飞行，机体碰撞过冷水滴时，如果机体表面温度低于O ℃ ，过冷水滴就会在机体的某些部分冻结并聚集起来，形成飞机积冰。飞机在晴空飞行，也会产生积冰现象。当飞机长时间在寒冷的高层飞行后进人暖湿的低层，或从冷空气中进心爱湿的逆温时，由于暖空气中的水汽接触到冷的机体，也会发生凝华，产生积冰。尽管现在飞机的性能不断提高，除冰的手段日益先进。但高速飞行中的积冰对飞行安全仍然存在很大的威胁。飞机积冰会使飞机的空气动力性能变坏，使飞机升力减小，阻力增大，影响到飞机的安定性和操纵性。据统计，与气象原因有关的飞行事故中，同飞机积冰有关的占10.4 %。特别是在春、秋、冬三季要特别警惕积冰的危害。

二、国内外积冰预报的方法介绍

1 、积冰指数法：

大多数的基础研究表明，当飞机在O℃ ～-4℃ 的区域遭遇到较大的过冷水滴时最容易积冰。最强的积冰通常在-4℃～-9℃ 之间发生。虽然所有的NWP 模式均能制作高空温度预报，但很少有模式，尤其是全球尺度的，能对云的微物理过程进行模拟，该过程在对水凝过程的类型、大小以及演变预报时至关重要。相反，许多业务模式和积冰的诊断预报程序用相对湿度的预报场来推断云的出现。其中，相对湿度值小于50%左右的一般被认为代表了碧空，相对湿度接近100%则被认为是阴天，可能有降水。（这个上限值会随模式的变化而变化，取决于大尺度降水所对应的相对湿度阂值之不同）。 关于云量可以做同样的假设诊断使用NWP格点指导产品来推断潜在的结冰区。虽然传统的传真图产品尚不能用于这类计算，但是，将数字化模式指导产品进行处理，使预报员能够将预报时间分成更小的时间间隔，在大气中的许多层次，检验可能出现的积冰。为了计算并显示前面提到的温度范围内的温度权重相对湿度值，可根据以下公式构建诊断显示系统：

积冰指数=[（RH-50 ）X2] X[TX（T+14）/（ - 49 ]，其中 RH 为相对湿度，T 为温度。指数为正，代表孤立的潜在积冰区，而最可能出现积冰的区域，积冰指数接近100。积冰指数的前半部分表示水滴的数量、大小，随相对湿度由 50 %到 100 %表现为从0到100线性增长。公式的后半部分用温度的二次方项来拟合所观测到的水滴增长率，该部分在 T = 7 ℃ 时为最大值， T =-14 ℃ 时取最小值0，温度超出（0 ℃ ～- 4 ℃ ）范围的，增长率设为0。

2 、飞机积冰判别式法：

据Ts= 0.15X（V/100 ）2X（ T-Td）式中V 、 TCTd、Ts分别为飞行速度，飞行高度上温度露点差，假霜点温度，当Ts-T>- 0.15X（V/100 ）2时，有轻度积冰；Ts> T 时，有中度以上积冰。

3 、-8D 分析法：

将各层的 （T-Td）X（-8），所做各点连接成霜压曲线。判据：Tf= T-Td：

当Tf>T 时，对冰面过饱和（可能积冰）； 当Tf< T 时，对冰面不饱和（不会积冰）；当Tf= T 时，对冰面饱和；霜压曲线与层结曲线相交的区域为积冰区，此方法便于判断积冰厚度。但准确率不是很高。可用改进的-8D 法。

4 、修正的-8D 分析法：即t0= KD

（K = 8e -（t/D）1/2， D=T-Td ，

t0为预报飞机积冰临界温度，即在数值上等于Tf（霜点温度），当 t

5 、积冰指数 In分析法：

根据In =Tf /T，当0≤ In < 1 时有积冰；In < 0.5 时，积冰可能性 达85 % ；当In在 0.1 和0.4 之间时有严重积冰

四、积冰预报的经验及预报着眼点

根据对航空积冰预报的经验总结，我们得出了以下积冰预报的步骤和方法供大家参考。

在现有的技术条件下，飞机积冰的预报重点应是云中温度及水汽含量（尤其是过冷水滴的含量）的预报。

1、 根据云中温度与温度露点差确定“积冰危险区”：

A 根据云中温度与温度露点差确定

湿区的确定：首先关注日本的T 一4 传真图，判断未来的湿区，降水区的分布和位置。也可以从天气图上确定范围较大的T-Td ≤ 3的区域，依据天气形势的演变，高空风温条件，判定其未来位置积冰容易发生在锋面、高空槽、切变线等天气系统附近，在这些夭气系统附近应多注意其温湿条件积冰可能性的判断我们选取以下判据作为确定积冰区的依据：

积冰区：- 2 ℃ ≤ T ≤-10 ℃ ， T-Td ≤ 3

B、 积冰强度的判定：

根据冷暖平流判断积冰强度，当危险区域没有冷平流或冷平流较弱时，判定积冰不强。当危险区域冷平流明显，并且 T-Td ≤ 3时，确定为强积冰区。

C、其它可供参考资料：

1、世界区域预报系统WAFS中的剖面图：为实况资料，可以做任意航线的剖面。其中有T-Td ≤ 3 的区域和温度线可供参考。

2、WAFS中的温度对数压力图：包括全国各个台站，可以利用简易-8D 法做出判断。

3、 利用各地省局气象台的AIRMET、 SIGMET，以供参考。

4、参考卫星云图中的水汽图。在日常实际工作中，我们根据GRIB 数据资料，利用积冰指数=[（RH-50 ）X2] X[TX（T+14） /（ - 49 ]作出积冰区并分级，用图形显示出积冰的范围和强度，用来指导高低空重要天气预告图的制作。

参考文献 ：

《数值预报产品在航空气象中的释用 》