关键词：数值预报产品；气象预报；数值预报格点资料；
随着我国计算机技术的发展，气象观测技术和气象预报模式不断完善，数值预报在航空天气预报中的优势日益突出。基于上述认识，通过分析数值预报的格点数据类别，对飞机积冰、对流风暴等进行判断和预测。同时，对WAFS产品等在航空天气预报中的应用进行了探讨，以供参考。
一、数值预报格点资料类别
航空天气预报的重点主要是由飞机飞行的特点来决定，即航空天气预报的内容主要有：飞机颠簸、飞机积冰、风切变、云高、雷暴、能见度等。在过去的几十年，我国航空天气预报主要通过天气图和气象中心传真来的部分内容。气象预报人员虽然得到信息，但只能靠推测来得到天气情况的发生时间、物理量和地点的变化。现阶段，通信技术日益发展，计算机成本降低使得预报人员可以使用更多的数值预报产品。我国现在WAFS中的数值预报格点资料有6h~36h,包括间隔6h的150~700不同层次风场和温度等的亚洲格点场产品，对流层顶、风速最大层高度，400~900hpa垂速度与相对湿度，300~900hpa的高度场等的格点资料。
二、格点资料在预报判断中的运用
1.判断雷暴对流产生的原因及其预报。
NWP系统所呈现的参数是不断变化的，例如在预报时段为10小时的WAFS预报资料中，我们可以运算出800hPa条件下的水汽运动散度,并设置一张详细的地形图纸。水汽运动散度的运算，主要是为了测算低层水汽聚集凝结的速度，而低层水汽的聚集凝结对雷暴对流起着重要的作用，可以对雷暴产生时间和地点做出判断。又例如运算800hPa提高至250hPa的环境以及气块的温差，就可以获取该层上升气块所承受的浮力，对雷暴产生高度和强度的判断提供重要依据。雷暴对流判断的两个要素：其一，当低层产生温度差以及水汽层发生变化时，表示雷暴对流稳定度较差。其二，当海陆温度不均匀时，海陆风对低层水汽运动散度造成影响，为雷暴对流起到水汽传输的作用。同时上升气块所承受的浮力，可以清楚呈现出雷暴对流的变化情况，了解雷暴对流产生的高度。
2.判断飞机积冰产生因素及其预报。
飞机积冰就会对飞机飞行性能造成很大的破坏，一方面增加了飞机的重量，导致飞机承载超限；另一方面，改变了飞机机翼的流体力学，导致飞机上升能力下降或者失去上升功能，对飞机飞行造成很大的影响。导致飞机积冰的原因主要包括：雨滴大小、运行情况及环境温度等。根据有关研究资料表明，飞机处于0℃至-14℃环境温度下，如果遇到较大且较冷的雨滴是极易积冰的，而飞机处于-5℃至-9℃的环境温度时，飞机积冰的强度是最大的。根据WAFS呈现出的相对湿度格点预报信息，可以预算出飞机积冰的指数。其运算公式为：飞机积冰指数Ic=((RH-50)×2)×(T×(T+14)/-49)。其中RH表示相对湿度，T表示环境温度。飞机积冰指数为正值，表示可能出现积冰的位置和潜在积冰位置，其指数最大值可为100。为了更加清楚的掌握飞机积冰可能出现的位置、高度以及航线，我们可以利用航线剖面图来分析，并在每条航线上设置积冰预报产品，显示积冰预报信息。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆飞机垂直上升也是导致飞机积冰的因素之一，特别是当飞机从高度的上升运动转变为强度较弱的垂直运动时，飞机积冰概率是很高的。飞机垂直上升导致飞机上的较冷雨滴增加，并在飞机垂直运行较弱以及环境温度较低情况下积冰悬浮。将飞机垂直运行图与上诉参数进行结合，完善了飞机积冰指数剖面图，对飞机积冰判断提供了重要的依据。
3.判断飞机颠簸产生原因及预报。
（1）晴空环境下飞机颠簸的预报方法。
飞机颠簸产生概率运算公式为：Ri=(g/θ)(αθ/αz)/|αv/αz|2。公式中(g/θ)(αθ/αz)表示气层大气的稳定度，|αv/αz|2表示大气垂直风速切变的平方值。Ri表示气层大气处于垂直风速切变上升情况下，且大气稳定度较差时，飞机就会出现颠簸现象。按照上述运算原理，气层之间产生的风速切变是存在极小值和极大值的，当气层风速切变处于极限值的时候，气层之间就会产生垂直翻转的情况，以降低垂直风速切变的数值。当飞机处于急流周围时，如果飞机垂直风速切变值较大，飞机就可能出现晴空颠簸现象或者当接近低层位置存在大风且气层最低处出现不稳定情况时，其边界层也可能因为受热而出现飞机颠簸现象。有关研究表明，运用预报公式计算出来的Ri值为5或者比5小一些，但是其极限值却低于1。这是由于飞机颠簸出现在较小的范围内，且产生时间较短，导致NWP预报出来的数值不符合上述理论的极限值。导致这种现象的原因主要有：NWP系统无法详细呈现出区域气象变化情况；一般情况下，NWP只能预报某个时刻区域气象的平均值，不能对及极限值进行预报；系统没有增加参数化方式，导致系统动力出现不稳定现象。
（2）其余环境下飞机颠簸的预报方法。
当山脉的背风坡出现破碎时，会产生巨大的重力波，对飞机上升高度和下降高度造成很大的影响，特别是对位于山谷地区机场中的航空设备造成很大的破坏。这种飞机颠簸情况发生于较为稳定的气层周围，从急流气层中的高速度气流一直延伸至山顶上，从而形成了较大的重力波。但是现阶段的NWP系统无法准确的预报出重力波，但是可以为重力波提供判断的依据，并显示可能出现重力波的位置。还有一种情况，主要是发生在雷暴对流区域，因此可以通过预报雷暴对流来判断飞机颠簸的区域。
4.我国的航空天气预报中WAFS数值产品的应用。
在我国的航空天气预报中WAFS数值产品的应用最为广泛的是高空风/温度预告图。WAFS数值产品能够适用于全球范围，其垂直分层相对较多，并含有高空风/温度预告图，航空公司可以根据自身的实际情况，来制定任意一个区域内的高空风/温度预告图，另外还可以制作对流顶层与急流轴的预告图。WAFS数值产品资料在航空天气预报中主要用于制作需要层次内的湿度场、降水场、形势场、垂直速度、温度平流的预告图。除此之外，还能够运用高空风/温度预告图来制作航线的剖面分析图。将WAFS所提供的相对湿度以及温度格点资料来预测飞机的积冰指数，分析积冰指数最高的区域以及有可能出现积冰隐患的地点。
总之，预报人员通过运用数值预报产品对水汽通量辐合进行计算，可预测雷暴对流产生的强度与高度；使用WAFS的格点预报信息，可以分析飞机积冰的位置和高度；WAFS数值产品同时可以准确进行高空风/温度的预告。通过分析可得，数值预报产品在航空天气预报中的应用探究，对提高雷暴、积冰等预报的正确性，提高气象服务水平，保障航空客户的生命财产安全有重要意义。因此，气象部门应在以上方面，实现对数值预报产品的使用。
参考文献：
［1］苏丽军.浅谈数值预报产品在航空气象预报中的应用.2017.
［2］张胜国.探讨数值预报产品在航空气象预报中的应用研究.2018.
论文作者:翟德萍
论文发表刊物:《科学与技术》2019年第17期
论文发表时间:2020/3/4
标签：积冰论文; 飞机论文; 数值论文; 雷暴论文; 天气预报论文; 航空论文; 切变论文; 《科学与技术》2019年第17期论文;