颠簸预测

这是一篇关于颠簸预测的思维导图，主要内容包括：颠簸的处置，经验指标，颠簸定义，颠簸主要分类及成因，常用算法。颠簸现象通常由风场分布的不均匀导致，大致可以分为山地波颠簸、对流性颠簸和晴空颠簸。其中，晴空颠簸是指在没有云的高空，由于大气活动（如地球自转、地形地貌、水体分布和太阳辐射的影响）造成的飞行器颠簸。

颠簸预测

• 颠簸定义
  • 晴空颠簸：指在对流云体外遭遇的颠簸
    • 分类
      • 卷云内部、荚状云内部或附近的颠簸
      • 某些情况下雷暴附近的晴空内的颠簸
    • 出现位置
      • 高空急流附近
        • 极锋急流：通常与极地锋面或者是极地 冷气团与热带暖气团之间的分界有关。
        • 副热带西风急流
        • 极夜急流：位于冬季北极圈附近的平流层，对我国上空的飞行活动无重大影响。
      • 高空急流引发的晴空颠簸最常见于对流层顶以及高空锋 附近
      • 深的高空槽
        • 高空槽底的上风面，尤其是在较强的温度平流区
        • 槽线处：此处南、北向气流之间存在强烈的水平风切变（北半球高空槽前一般为西南风，高空槽后一般为西北风）
        • 高空槽后的强风区经过时，通常也会产生晴空颠簸
      • 两股高空急流汇聚的区域：极锋急流有时会向南倾斜并穿过副热带急流， 汇合区域及其临近下游由于风切变的作用往往产生较强烈的颠簸
  • 雷暴产生的颠簸
  • 逆温层产生的颠簸
  • 热效应产生的颠簸
  • 山地波产生的颠簸
    • 如果急流带位于山地波的上风方或下风方， 急流中的风切变和晴空颠簸会变得更为强烈。 当穿越位于山区附近的强急流带时，很可能会遭遇到晴空颠簸。
    • 山地波会极大增强水平风切变和垂直风切变
• 颠簸主要分类及成因
  • 晴空湍流（Clear Air Turbulence, CAT）
    • 高空急流（Jet Stream）：高空急流边缘的强烈风速变化导致空气层之间的摩擦，产生湍流。
    • 温度梯度：由于温度差异引起的空气密度变化，导致空气层之间的不稳定。
    • 气压变化：高空气压的快速变化会引起空气的不稳定流动。
  • 山地波（Mountain Wave Turbulence）
    • 地形影响：风吹过山脉时，空气被迫上升，形成上下波动的空气流动。
    • 重力波（Gravity Waves）：山脉引起的空气波动在大气中传播，形成湍流。
  • 机械湍流（Mechanical Turbulence）
    • 地形或建筑物导致的紊流
  • 对流衍生湍流（Convective Induced Turbulence (CIT)）
    • 对流活动：强烈的对流活动导致空气迅速上升和下降，形成湍流。
    • 雷暴云（Cumulonimbus Clouds）：雷暴云内部和周围的强风、降水和温度变化引发湍流。
    • 阵风锋（Gust Fronts）：雷暴前缘的冷空气快速移动，撞击到暖空气，产生强烈的湍流。
    • 积雨云：即使没有雷暴，与积云相关的强对流也会导致湍流。
  • 重力波湍流（Gravity Wave Turbulence）
    • 大气重力波：由大气中波动的重力波引起，通常由气流穿过地形或风切变导致。
    • 天气系统：大型天气系统，如冷锋和暖锋的运动也会引起重力波，产生湍流。
  • 风切变（WindShear)
    • 风速和风向突变：低空区域的风速和风向快速变化，通常在接近地面的层次。
    • 温度反转层：由于温度的突然变化导致的空气密度变化，引起风速和风向的快速变化。
• 常用算法
  • 理查森数Ri：评估大气层的稳定性，Ri 数较小（通常 < 0.25）时，表明存在强烈的湍流可能性。Ri 数结合风切变和温度梯度来诊断湍流条件。
  • 理查森倾向方程的简化：BROWN-1
  • DTF3用于诠释湍流动能的两个主要来源
    • 切变不稳定度
    • 垂直动量通量
  • 琼斯指数（Ellrod Index, EI）：基于风切变和温度梯度来诊断湍流的可能性。结合垂直风切变和水平温度梯度的计算，用于预报晴空湍流。
  • TKE（湍流动能）算法：计算大气中的湍流动能，用于评估湍流强度。TKE 算法通过数值天气预报模型输出的风速和风向变化来估算湍流能量。
  • 位涡（Potential Vorticity (PV)）：用于识别晴空湍流（CAT），特别是在高空急流的区域。PV 的异常变化常与湍流事件相关联。
  • 风场形变（Deformation Field Analysis）：基于风场的变形（拉伸和压缩）来识别湍流区域。
    • 拉伸和压缩
      • 风速沿流动方向增加会发生拉伸
      • 风速沿流动方向减小会发生压缩
    • 切变：水平或垂直的风切
      • 水平或垂直风切体现在不同高度层或不同区域的风速、风向差异导致湍流
      • 垂直风切变会导致大气不稳定，从而导致湍流
• 经验指标
  • 急流轴的风速超过 110 海里/小时
    • 急流轴上方倾斜的对流层顶附近
    • 急流轴下方的急流锋内部
    • 急流轴低压（靠极地） 一侧
  • 垂直切变每 300 米（ 1000英尺） 大于 5 海里/小时，有可能发生晴空颠簸
• 颠簸的处置
  • 如果沿着急流方向（顺风或逆风）飞行时遭遇颠簸，机组应改变当前飞行高度层或航向，因为此类颠簸区顺着急流带，既不厚又不宽。
  • 如果在横穿急流带时遭遇颠簸， 此类颠簸区通常不会太宽，无需改变当前飞行高度层或航向
  • 在陡的槽线区域飞行，如果风速、风向突然变化造成颠簸， 建议穿越槽线，而不是平行槽线飞行
  • 如果预计在穿越倾斜的对流层顶时遭遇颠簸，注意观察外界温度。 保持高度巡航时，穿越对流层顶时的温度最低。 在倾斜的对流层顶的靠近平流层一侧飞行时，温度突然发生变化的区域最容易出现颠簸（此处通常存在对流层顶的断层）。
  • 当穿越急流带时， 最好能够随着温度上升而爬升，随着温度降低而下降。