论文部分内容阅读
冰冻天气会严重影响交通、电力、通讯、农业和经济等活动,对社会经济和人民生产生活造成巨大影响,尤其是飞机积冰会严重影响飞行安全。研究飞机积冰和冰冻天气的宏微观特征对于更好的认识飞机积冰环境和条件,以及冰冻天气的形成机理,对提高此类天气的预警预报能力,最大限度地提高防御能力具有重要意义。 本文利用飞机人工增雨作业时飞机积冰观测资料分析了飞机积冰时的云粒子直径、数浓度、液态水含量等微观以及其他宏观特征;利用发生冰冻天气的雨滴谱仪观测、民航机场的地面例行观测、特殊观测、探空观测资料,分析了我国冰冻天气的粒子大小、LWC、时空分布、持续时间和气象条件以及垂直环境特征等微观以及宏观特征。得到以下主要结论: (1)云中飞机积冰时,40μm以下量程数据得到的平均体直径(MVD)中值为11.4μm(平均值为12.5μm);液态水含量(LWC)中值为0.042 g·m-3(平均LWC为0.041 g·m-3)。考虑40μm以上量程数据时,MVD中值为15.4μm(平均值为17.6μm)。最大LWC不超过0.35 g·m-3,中值为0.086 g·m-3(平均LWC为0.109 g·m-3);数浓度中值数为93个cm-3(平均数浓度N为89个cm-3)。 (2)冰冻天气的冻毛毛雨和冻雨的MVD分别为0.429和0.713 mm;冻毛毛雨的加权平均数浓度为205 m-3mm-1。冻雨的数浓度相对较少,加权平均数浓度为163 m-3·mm-1冻毛毛雨情况下的LWC相对较小,最大LWC为0.031 g·m-3,平均LWC为0.008 g·m-3。而在冻雨的情况下,LWC相对较大,最大LWC为0.252g·m-3,加权平均LWC为0.023 g·m-3。数浓度和温度对雨滴谱特征不会产生显著影响;LWC会有一定的影响;而粒子直径对雨滴谱特征会有非常显著的影响。 上述特征结果可用于飞机制造、适航审定、遥感算法研究、数值模拟等方面。 (3)在我国大部分地区都有冰冻天气,集中分布在我国的中部、东北、西南和新疆等地区。冻雨和冻毛毛雨集中发生在长江上游以南的西南地区和长江下游的局部地区以及新疆部分地区。冻雾主要分布在我国长江以北的华北和华中地区、新疆北部和东北东部等地。冻雾的分布地区相对于冻雨和冻毛毛雨的分布地区偏北。冰粒降水天气集中分布在中纬度的黄河下游和长江中下游地区。冻雨和冻毛毛雨的频发区,其持续时间较长。而在冻雾和冰粒的少发区,其持续时间也可能较长。 (4)单次冰冻天气的持续时间一般不超过2小时。在地面温度略低于0℃(-1℃)是最容易发生冰冻天气的温度。冰冻天气大多发生在温度-3~-1℃的范围内。露点温度在-4~-1℃,温度露点差在0~1℃最容易发生冰冻天气。冻雨和冻毛毛雨发生时的平均风速在2~3.9m/s频率最大。出现冰冻天气时的风向以东北风和北风为主。冻雨和冻毛毛雨发生时,一般同时会有雾或轻雾;冻雾出现时,一般不会伴随其他天气。冰粒常会有轻雾或无其他天气情况,一般很少伴随有雪。 (5)冻雨天气时的云顶高度和云厚均低于冰粒天气。冻雨时的云顶温度要高于冰粒天气的云顶温度。但是,冻雨天气时的云底温度低于冰粒天气。我国冰粒天气以融化机制和暖雨机制为主。在低空为弱暖层的情况下也能形成冰粒,在这种温度结构下,空中形成雪和冰粒,冰粒子在下落时经过低空的暖层,部分融化,以冰粒的形式最终降落到地面。总体而言,冰粒的融化参数一般小于冻雨的融化参数,但冰粒冻结参数一般大于冻雨的冻结参数。