结合 AMDAR 资料对两次强飞机积冰个例的 诊断分析 （ 本文已被 《 气象科技 》 录用）

1. 刘烈霜 金山 民航贵州空管分局 民航华北气象中心 2012.9 结合AMDAR资料对两次强飞机积冰个例的诊断分析（本文已被《气象科技》录用）

2. 概要 • 引言 • 个例过程简介及天气形势分析 • 相关气象要素场诊断分析 • 1. T-ln p探空资料分析 • 2. 空气层水汽条件分析 • 比湿场分析 • 水汽通量场分析 • 3. 温度条件分析 • AMDAR资料分析 • 1.AMDAR资料简介 • 2. AMDAR垂直廓线资料在个例中的分析应用 • 结论

3. 引言 • 目前，在航空气象业务中，多根据探空资料对积冰进行定性预报，资料时空密度小，对积冰强度等难以做出定量预报，无法满足日益增长的航空运输需要。

4. 引言 • 本文选取了2012年1月贵阳机场的两次强积冰个例进行诊断分析，同时结合AMDAR（Aircraft Meteorological Data Relay，航空器气象资料中继）飞机气象资料进行分析，以期更好地服务于飞机积冰预报预警。

5. 过程简介 • 过程1： • 2012年1月5日13:19（北京时，下同），贵阳空管区域接到国航CA4250机组空中报告,该机机型为空客320，在贵阳机场上空1 700 m高度遭遇轻到中度积冰；14:32，ZH9250机组报告在贵阳机场西北方向10 km左右遇严重积冰。 • 以下简称“1.5”过程

6. 过程简介 • 过程2： • 2012年1月23日22:15，CQH8886机组报告，机型波音737,在贵阳机场上空3 000 m高度遇强烈积冰。 • 下简称“1.23”过程

7. 过程简介 • 两次过程均发生于着陆前的下降阶段，飞机开始下降高度并逐渐减速，在发生强积冰时，两次过程中飞机飞行速度在270-350km/h左右。

8. 资料选取 • 根据两次强积冰的发生时间，本文选取了1月5日08:00和1月23日20:00的地面、高空常规气象资料进行天气形势和要素场诊断分析。

9. “1.5”过程高空天气形势分析

10. “1.5”过程地面天气形势分析

11. “1.23”过程高空天气形势分析

12. “1.23”过程地面天气形势分析

13. 天气形势综述 • “1.5”过程和“1.23”过程高层500 hPa贵阳地区都转为了短波槽后的弱脊前西北气流，主要的影响系统均为地面云贵准静止锋，由此可将两次过程定性为静止锋型的积冰个例。 • 同时，“1.5”过程中850 hPa上的辐合切变线，与静止锋配置，是贵阳冬季的常见影响系统，对积冰的产生也有一定影响。

14. 预报难点 • 低层辐合切变线和云贵准静止锋是贵阳冬季经常性的影响系统，在类似的天气形势下，并非都导致了飞机积冰，尤其是强积冰个例更是比较少见。因此在这种天气形势配置下，对强积冰的预报预警比较困难。 • 需对两次过程进行进一步分析

15. 1.5过程 T-ln p探空资料分析 发生积冰高度3km 1.23过程 发生积冰高度4km

16. T-lnp探空资料分析 中度以上积冰预报探空经验模式 冷 云 层深厚，饱和层高

17. T-lnp探空资料分析 • 综合来看，两次过程的探空图是比较相似的。在近地层都存在逆温层，且气团接近于饱和，通常与静止锋导致的近地面低云相联系。

18. 探空资料分析 • 为什么会产生强积冰？结合飞机报告强积冰时的飞行状态进行分析： • 两次过程中，飞机遭遇强积冰时的高度与探空图中的逆温及饱和层高度基本一致； • 飞机均处于着陆前的下降减速阶段，此时飞行速度相对较低，基本没有动力增温过程； • 在飞机下降高度进入云层时，对云中过冷却水滴的捕获系数较大，有利于形成飞机积冰或增强飞机积冰程度。

19. 其他要素场分析 • 影响积冰的主要环境因素主要包括空气中水汽含量、空气温度和过冷却水滴或云滴大小。 • 在实际业务中，过冷却水滴或云滴大小难以探测。 • 下面，对水汽和气温等要素场进行诊断分析，以期揭示两次过程发生强积冰的内在原因。

20. 比湿场分析（1.5过程）

21. 比湿场分析（1.23过程）

22. 比湿场分析 • 由比湿场分析可知，“1.5”和“1.23”过程前，贵阳上空水汽含量是比较高的，且高值层处于2~4 km高度，与发生强积冰的区域有一定的对应关系，但并非完全吻合。

23. 水汽通量场分析（1.5过程）

24. 水汽通量场分析（1.23过程）

25. 水汽通量场分析 • 水汽通量的分析显示了两次过程前期在3~4 km的高度处，确有较充沛的水汽和输送，水汽通量大值中心的高度与强积冰区域有比较好的对应关系。

26. 温度条件分析 • 统计表明，-2~-10 ℃温度范围内遭遇积冰的次数最多，强积冰主要发生在-2~-8 ℃范围内。温度对于导致积冰的过冷却水滴的形成有关键性的影响。 • 由两次过程的探空资料分析可见，地面至3 km高度附近是逆温层，而强积冰就发生于逆温层顶附近1 km上下的高度区间内，也就是说，这两次个例的强积冰发生于0~ -3 ℃的温度区间内。

27. 温度条件分析 • 对两次过程前贵州区域上空的温度平流进行了分析（图略），结果表明,“1.5”过程和“1.23”过程基本都呈现为低层（850hPa）为弱的冷平流，高层（700~500hPa）为强暖平流的配置。

28. 温度条件分析（500hPa-850hPa温度平流）1.5过程 At500-850hPa=17.824（10-5 ℃/s）

29. 温度条件分析（500hPa-850hPa温度平流）1.23过程 At500-850hPa=26.265（10-5 ℃/s）

30. 温度条件分析（500hPa-850hPa温度平流） • 这种高层增温作用大于低层冷却作用的配置类似于冻雨过程中“暖层”的作用，产生并保持大量的过冷却水滴，对导致飞机形成强积冰是有利的。

31. AMDAR资料分析 • 利用现有的探空资料，其时间和空间密度是难以满足航空业务服务需要的，尤其在准确预报积冰的强度高度上有很大局限。所以本文引入了AMDAR资料进行两次个例的分析，以期找到一些依据做为积冰预报和探空资料的补充。

32. AMDAR资料简介 • 商用飞机大都装有气象传感器和自动数据收集处理系统，该系统可以把飞机在飞行中得到的气象数据自动转播到地面，这种系统就是AMDAR。AMDAR采集的气象信息包括风向、风速和温度等。 爬升阶段 ～2500 feet 巡航阶段 2500 feet～2500 feet 下降阶段 2500 feet～ 前60秒采集间隔6秒，之后35秒采集一次 每180秒采集一次 每60秒采集一次 开始采集 结束采集

33. AMDAR垂直廓线资料在个例中的分析应用（1.5过程）AMDAR垂直廓线资料在个例中的分析应用（1.5过程）

34. AMDAR垂直廓线资料在个例中的分析应用（1.5过程）AMDAR垂直廓线资料在个例中的分析应用（1.5过程）

35. 这些细节的变化在探空图上是难以体现出来的，显示了AMDAR资料在提高预报时空分辨率方面的优势。这些细节的变化在探空图上是难以体现出来的，显示了AMDAR资料在提高预报时空分辨率方面的优势。 • “1.23”过程的AMDAR曲线显示了类似逆温层的变化特征（图略）。

36. 结论 • 1）“1.5”过程和“1.23”过程高层500 hPa贵阳地区都转为了短波槽后的弱脊前西北气流，主要的影响系统均为地面云贵准静止锋，由是可将两次过程定性为静止锋型的积冰个例。同时，“1.5”过程中850 hPa上的辐合切变线，与静止锋配置，是贵阳冬季的常见影响系统，对积冰的产生也有一定影响。 • 2）探空资料分析表明，两次过程低层都有逆温层和饱和湿层，飞机遭遇强积冰时的高度与探空图中的逆温及饱和层高度基本一致，飞机均处于着陆前的下降减速阶段，此时飞行速度相对较低，基本没有动力增温过程；在飞机下降高度进入云层时，对云中过冷却水滴的捕获系数较大，有利于形成飞机积冰或增强飞机积冰程度。探空资料对预报积冰有一定的指示作用，但资料的时空密度在积冰强度的预报方面还有局限性。

37. 结论 • 3）比湿场分析可知，“1.5”和“1.23”过程前，贵阳上空水汽含量是比较高的，且高值层2~4 km，与发生强积冰的区域有一定的对应关系，但并非完全吻合。水汽通量的分析显示了两次过程前期在3~4 km的高度处，确有较充沛的水汽和输送，水汽通量大值中心的高度与强积冰区域有比较好的对应关系。 • 4) 两次个例的强积冰发生于0~ -3℃的温度区间内。“1.5”过程和“1.23”过程为基本都呈现为低层为弱的冷平流，高层为强暖平流的配置。这种高层增温作用大于低层冷却作用的配置类似于冻雨过程中“暖层”的作用，产生并保持大量的过冷却水滴，对导致飞机形成强积冰是有利的。 • 5) AMDAR温度垂直廓线资料分析显示，过程中，逆温层厚度和强度都显著增强。类似于冻雨过程，有利于大量过冷却水滴的形成，逆温层顶下的静止锋稳定维持，有利于低层饱和冷云的维持和过冷却水滴的增加，对过程中强积冰的产生是有利的。这些细节的变化在探空图上是难以体现出来的，显示了AMDAR资料在提高预报时空分辨率方面的优势。

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