航空氣象中的夜間云觀測分析

張允勃 翟亞惠 王楠 楊洪儒 范大偉

摘 要：文章主要介紹了航空氣象中的夜間云觀測，包括觀測方法、云的性質(zhì)和高度、云狀分析以及利用衛(wèi)星云圖和多普勒雷達分析云的狀態(tài)，希望能給相關(guān)人士提供有效參考。

關(guān)鍵詞：航空氣象;夜間云;觀測方法

云能夠?qū)娇诊w行安全性造成一定影響，在觀測云的過程中，主要是結(jié)合云的物理機制、當(dāng)?shù)丶竟?jié)變化、區(qū)域維度等因素進行判斷。通過云的數(shù)量大小、凝結(jié)高度以及外貌特征能夠判斷當(dāng)下天氣狀態(tài)，或預(yù)測一定時間內(nèi)未來天氣變化。通過掌握夜間觀測云的方法，能夠為航空飛行提供可靠參考。

一、夜間云觀測方法

開始夜間云觀測之前，需要掌握云在太陽下山前的變化趨勢以及云的狀態(tài)，隨后等待夜晚來臨后，聯(lián)系各種氣象元素變化、云的清晰度、星光疏密度以及云的移動速度等信息，結(jié)合其所產(chǎn)生的天氣現(xiàn)象以及云的實測高度進行準(zhǔn)確判斷。

夜間云觀測中，相關(guān)觀測人員需要在黑暗位置停留5～15min的時間，等到眼睛徹底適應(yīng)黑暗的環(huán)境后繼續(xù)實施觀測任務(wù)。同時也可以在值班的過程中，將室內(nèi)燈關(guān)閉，利用瓦數(shù)較低的臺燈取代白熾燈，如此能夠進一步減少觀測人員對于黑暗環(huán)境的適應(yīng)時間。比如在烏魯木齊機場中，因其處于天山中部峽谷中的西北開口區(qū)域，從南到北方漸漸收縮，而該區(qū)域的海拔高度朝北逐漸降低，該種特殊地理特征和相應(yīng)的天氣狀況相結(jié)合容易產(chǎn)生山谷風(fēng)。在夜間云觀測中，需要在日出時觀察東方，在黃昏時觀察西方，進入夜晚后，則先對天頂進行觀察，隨后朝周圍進行依次觀測。在夜間云觀測中，還需結(jié)合附近燈光、星光和月光進行觀測，從而能夠輔助判斷相關(guān)煙霧狀況。在月光出現(xiàn)的夜晚，隨著云高度的提升，亮度越大，而高度越低，則亮度越暗。

二、判斷云的性質(zhì)和高度

（一）積狀云

積狀云主要是在不穩(wěn)定大氣層中，因為地形和熱力等方面的因素影響所產(chǎn)生的云，其主要特點是形成過程中云體處于垂直向上延伸趨勢，而在消散后呈現(xiàn)出水平擴展?fàn)顟B(tài)，通常會分散成不同的大塊孤立云。通常情況下，烏魯木齊機場中的積云高度主要是在50到2000m左右，而夜晚云的高度相對較低，為此觀測人員可以聯(lián)系當(dāng)時狀況，通過測云裝置檢測云的高度。

（二）層狀云

層狀云是因為大氣系統(tǒng)產(chǎn)生上升運動，空氣冷卻形成的，因為整體上升運動在水平范圍相對較大、存在一定規(guī)則性、運動速度小，因此最終形成的層狀云十分均勻，范圍排列有序、覆蓋范圍相對較廣，該種云的持續(xù)時間相對較長，同時上升速度較快，包括卷層云、高層云和雨層云等。通常情況下，其云層底部高度范圍在50到800m之間，而雨層云底部高度范圍主要在50到2000m之間，高層云相關(guān)高度范圍在2500到4500m之間，卷層云高度為4500到8000m，通常都是冬季高度低，而夏季高。我國烏魯木齊機場地處高原地區(qū)，當(dāng)?shù)氐脑聘咴诓糠智闆r下會低到2000m左右。存在鋒面系統(tǒng)情況下，還會進一步產(chǎn)生層狀云。云系底部和傾斜鋒面之間大致相同，而頂部則處于水平狀態(tài)，云系各個部位高度之間存在一定差異，其外觀也各不相同。

（三）波狀云

波狀云是一種高低起伏形式，其是因為空氣亂流和波動、逆溫層上下之間存在密度不連續(xù)切變最終產(chǎn)生波動形成的。

假如夜晚存在逆溫層，空氣差異和空氣密度相對較大，則逆溫層周圍存在上升下沉運動條件下便會形成波狀云。

在氣溫狀態(tài)較為穩(wěn)定的夜間，相關(guān)觀測人員在燈光下發(fā)現(xiàn)地面空氣存在較多雜志或水汽的條件下，在相應(yīng)的冷卻作用與風(fēng)速影響下，便會形成波狀云。波狀云主要包含卷積云、高積云、層積云等，而層積云高度范圍主要是600到25000m之間，在低層水汽較為充沛的條件下，云底部高度低于600m，而個別區(qū)域則會大于3500m。高積云的底部高度范圍主要是在2500到4500之間，當(dāng)高積云和層積云整體高度較低的條件下，容易產(chǎn)生混淆，卷積云底部高度大概在4500到8000m左右，在部分情況下和卷云的高度相同。

三、結(jié)合云下降水狀況分析云狀

假如在夜間出現(xiàn)降雨問題，同時維持較長的時間，而降雨強度沒有產(chǎn)生太大的變化，可以判定屬于連續(xù)性降水，其主要表現(xiàn)為高云層和雨層云。在某些條件下天空始終處于一種雨層云狀態(tài)，持續(xù)下雨，但遠方會突然爆出雷響，但當(dāng)?shù)亟邓再|(zhì)和云層卻沒有產(chǎn)生太大的變化，主要是因為暖鋒云中出現(xiàn)局部不穩(wěn)問題，而云狀則依然為雨層云。

在夜間降雨呈現(xiàn)出一種有時下有時停的現(xiàn)象，或降雨雖然沒有停止，但降雨量卻存在較大波動變化，而相關(guān)變化較為緩慢;在強度變小以及降雨停止期間，沒有出現(xiàn)其他變化，則該種降雨屬于間歇性降雨，主要是從高層云和層積云中而來。

四、結(jié)合多普勒雷達和衛(wèi)星云圖分析云的狀態(tài)

因為夜間云觀測中無法利用光云圖，為此相關(guān)觀測人員可以結(jié)合水汽云圖和紅外云圖實施觀測活動，輔助判斷云的類型與性質(zhì)。

紅外云圖中所體現(xiàn)出來的云的色調(diào)是云溫度的集中反應(yīng)。通常情況下，隨著云頂高度的逐漸提升，其溫度相繼下降，云的色調(diào)也更亮，而隨著云頂高度的降低，則溫度相繼提升，云的色調(diào)逐漸變暗。紅外云圖中最亮最白的色調(diào)便是積雨云。因為強對流云其垂直尺度與水平尺度之間存在較大的差距，隨著對流強度提升，云頂上升的高度也更高，而云的溫度也相繼降低。紅外云圖中的層積云主要顯示為灰白色或單純灰色，因為卷云整體高度相對較高，因此溫度低，所以呈現(xiàn)色調(diào)相對較白。

水汽云圖也是采集航空氣象的主要材料之一，而水汽云圖中表現(xiàn)最為明顯的便是卷云以及積雨云，結(jié)果十分接近紅外云圖，但無法有效區(qū)分地面和低云的差異。多普勒雷達相關(guān)色彩深淺、回波強度以及掃描仰角也可以用來輔助觀測。

五、結(jié)語

綜上所述，航空氣象中對于云的狀態(tài)進行分析，能夠為未來飛行決定提供重要參考，為此需要重點關(guān)注夜間云的觀測活動，充分利用各種先進的技術(shù)手段，不斷提高云分析的準(zhǔn)確性。

參考文獻：

[1]陳陽權(quán)，杜安妮.基于航空氣象報文的輔助決策工具實現(xiàn)和應(yīng)用[J].氣象水文海洋儀器，2019，36（04）：49-55.

[2]郭志剛.Ka波段毫米波測云雷達在航空氣象觀測中的應(yīng)用[J].民航管理，2019（08）：62-67.