四川盆地一次飞机积冰的云微物理特征研究_袁敏.pdf
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1、第 卷第期 年月 科技和产业 ,四川盆地一次飞机积冰的云微物理特征研究袁敏,张云峰,马琳辉,王超(中国民用航空飞行学院 航空气象学院,四川 广汉 )摘要:飞机积冰严重威胁飞行安全,其形成受到云中微物理特征及过程的影响和制约,因此研究积冰的微物理环境有重要的意义。利用 公司生产的机载粒子探测设备,计算探测的云粒子数浓度、平均体积直径和液水含量等物理量,分析 年 月 日四川盆地的一次飞机积冰云系的微物理特征。结果表明:云系可分为层,其中上层云和中层云的过冷水含量丰富,分别超过 和 ,上层云云滴数浓度大,云滴较小,中层云云滴数浓度较小,云滴较大;积冰发生的高度上,过冷水含量丰富,但随时间变化较大,最
2、大值超过 ,冰晶浓度较低,有利于过冷水的维持。关键词:飞机积冰;微物理;过冷水滴中图分类号:文献标志码:文章编号:()收稿日期:基金项目:国家自然科学基金民航联合研究基金项目();国家重点研发计划“交通基础设施”重点专项 年“揭榜挂帅”榜单项目();四川省科技计划项目()。作者简介:袁敏(),男,云南大理人,中国民航飞行学院航空气象学院,副教授,博士,研究方向为航空气象;张云峰(),男,河南漯河人,中国民用航空飞行学院航空气象学院,硕士研究生,研究方向为飞机积冰;马琳辉(),女,陕西渭南人,中国民用航空飞行学院航空气象学院,硕士研究生,研究方向为交通运输规划与管理;王超(),男,安徽池州人,中
3、国民用航空飞行学院航空气象学院,讲师,博士,研究方向为旱涝异常、飞机积冰。飞机积冰对安全飞行产生严重威胁,会恶化空气动力性能,降低发动机等动力装置的效率。当飞机在空中遇到结冰气象条件时,机翼表面会发生结冰现象,从而改变机翼的气动外形,导致升力下降、阻力升高,影响飞行安全。飞机积冰是由于云中或降水中的过冷水碰到机体后冻结而成,其形成受到云中微物理特征及过程的影响和制约。气象部门进行人工影响天气作业时,机载云粒子激光测量系统可以直接探测到云中的微物理参数,是开展飞机积冰云微物理特征研究的重要手段。陈跃等利用公 司 的 机 载 粒 子 探 头 分 析 了 年冬季运 飞机在新疆地区积冰试验时的云中含水
4、量、中值体积直径和云滴谱等特征。王磊等利 用 公 司 的 机 载 粒 子 探 头 对 年北京地区个飞机积冰个例的云相态、液水含量、中值体积直径和过冷大滴浓度等云微物理特征进行了统计分析。袁敏等利用 公司的机载粒子探头分析了 年月 日宜昌非降水云系发生轻度积冰的云微物理特征。孙晶等利用分析了安庆地区一次飞机积冰探测试验的微观结构特征。以上研究结果表明,积冰微物理特征的时空差异较大。本文针对四川省气象局提供的 年 月 日发生在四川盆地的一次飞机积冰事件,利用机载粒子探测资料和云粒子计算方法,对该积冰云系的微观物理特征进行分析研究。资料与方法 探测仪器本文使用的飞行探测仪器是由美国 公司生产的机载探
5、测设备,包括云滴探头(),探测范围为 ,分为 档,前 档分辨率为,后 档分辨率为;二维云粒子图像探头(),探测范围为 ,分为 档,分辨率为。用于测量云粒子谱,用于测量大云粒子谱及二维图像,还使用了常规气象探头 ,记录了湿度、温度、定位、空速等信息。资料处理方法按照以下方法对探测的云粒子进行计算和统计,得到了数浓度、平均体积直径和液水含量等微物理量。粒子平均体积直径:()()粒子数浓度:()()()()粒子总数:()()液水含量:()()取样体积:()式中:为档云粒子的中值直径,;()为单位体内档云粒子的数浓度,);为单位体积内云粒子总数,;各档谱分布用()表示;为有效取样体积,;()为帧内档云
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