第十章 天气理论.docVIP

第十章 - 天气理论 不管是准备本地飞行还是长途越野飞行，基于天气的飞行计划决定会明显的影响飞行安全。对天气理论扎实的理解为理解从飞行服务站气象专家和其他航空气象服务机构获得的报告和预报提供了必要的工具。 本章的目的是帮助飞行员学习天气理论背景知识，它是培养和天气有关的有效决断技能必须的。然而，需要着重说明的是经验是不可替代的。 大气特性 大气是包围地球的一层气体混合物。这层大气的覆盖为我们提供免受紫外线的保护，还用于维持这个星球上人类，动物和植物的生命。氮气占大气组成的78%，而氧气则占据了21%，氩气和二氧化碳，和微量的其他气体组成了余下的1%。如图10-1. 在这些大气的包围中，有几个可以识别的大气层，不仅是因为高度而定义的，也是由于各层的具体特性。如图10-2 第一层称为对流层【根据纬度不同从地表延伸到20000英尺至60000英尺的大气层】，在北极和南极地区从海平面延伸到20000英尺(8公里)，在赤道附近地区延伸到48000英尺(14.5公里)。绝大多数的天气，云，暴风雨，和温度变化都发生在大气的这第一层。在对流层内，温度以高度每升高1000英尺2摄氏度的比率下降，而压力以每升高1000英尺1英寸的比率下降。在对流层的顶部是被称为对流层顶的边界，它阻止了对流层中的湿气和相关的天气。对流层顶的海拔高度随着纬度和一年中的季节而变化；因此它是呈椭圆形的，而不是圆形的。对流层顶的位置是重要的，因为它通常和射流(jetstream)以及可能的晴空乱流(clear air turbulence)的位置有关。 对流层顶之上的大气层是同温层【或叫平流层】，它从对流层顶延伸到大约160000英尺(50公里)的高度。在这一层很少有天气现象，而且空气保持稳定。在平流层的顶部是另一个称为平流层顶的边界，它处于大约160000英尺的高度。就在这之上是中间层，它延伸到中间层顶边界大约280000英尺(85公里)的高度。中间层的温度随着高度的增加而快速降低，可能冷到零下90摄氏度。大气的最后一层叫热层。它从中间层之上开始向外太空逐渐变得稀薄。 氧气和人体 如前面讨论过的，氮气和其他少量气体占大气的78%，而剩余的21%是支持生命的，即大气的氧气。在海平面高度，大气压力大的足够支持正常的生长，行动和生活。然而，在18000英尺，氧气的分压严重的降低到了对正常活动和人体功能不利影响的地步。事实上，在10000英尺以上一般人的反应开始变差，而对一些人则是低到5000英尺。对缺氧的生理反应是危险的，且以不用的方式影响人们。这些现象从轻度的定位障碍到完全不能定位，这依赖于身体的忍受能力和所在的高度。 通过使用辅助的氧气和机舱增压系统，飞行员可以飞行在更高的高度，克服缺氧的不利影响。 大气压力的重要性 在海平面，大气对地球施加的压力为每平方英寸14.7磅的力。这意思是从地球表面延伸到外部极限高度的一平方英寸空气柱，其重量大约为14.7磅。如图10-3 一个站在海平面上的人也会受到大气的压力；然而，这个压力不是一个向下的力，而是作用于整个皮肤表面的压力。 在一个给定地点和时间的实际压力会随着高度，温度，和空气密度而变化。这些条件也影响飞机的性能，特别和起飞，爬升率以及着陆有关。 大气压力的度量 大气的压力通常以水银气压计的英寸汞柱(in.Hg)来度量。如图10-4 气压计测量一个玻璃管内水银柱的高度。一部分水银暴露在大气的压力之下，大气对水银施加一个力。压力增加迫使管子里的水银上升；而压力下降时，水银从管子里流出来，水银柱的高度降低。这种类型的气压计通常在实验室或者天气观测站使用，它不易运输，也有点难以读数。 一种无液气压计是水银气压计的替代品；它易于读数也方便运输。如图10-5 无液气压计有一个密封的容器，它称为真空膜盒，它随着气压变化而缩短或者伸长。真空膜盒用机械式铰链连接到压力指示器来提供压力读数。一架飞机其高度计的压力传感部分本质上就是一个无液气压计。需要注意的重点是由于无液气压计使用了机械式铰链，所以它不像水银气压计那么准确。 为了提供一个公共的温度和压力参考而确立了国际标准大气(ISA)。这些标准的条件是某些飞行仪表和大多数飞机的性能数据的基础。标准海平面压力定义为29.92英寸汞柱，温度为59华氏度(15摄氏度)。大气压力也会以毫巴报告，即1英寸水银柱高度近似等于34毫巴，标准海平面等于1013.2毫巴。典型的毫巴压力读数范围从950-1040毫巴。恒定压力图表和飓风压力报告是使用毫巴来表示的。 由于气象站分布于全球，为了提供一个记录和报告的标准，所有当地的大气压力读数都被转换成一个海平面压力。为了达到这个目的，每一个气象站按照海拔高度每增加1000英尺就近似增加1英寸水银柱的规则来转换他们的大气压力。例如，一个位于海拔5000英尺的气象站，