文摘

在文献中,有相当的有限数量的账户重大动荡在中国南海,这是一个繁忙的空中交通。摘要记录了气象观测的一架飞机在菲律宾以西海域在遇到严重颠簸面积对流有关。从有价值的飞行数据可以从这架飞机,它是发现,在遇到重大动荡,飞机经历了风速的增加,强大的气流,高风剪危险因素,,最重要的是,高水平的涡耗散率,这是一个衡量民航的湍流强度。应用数值天气预报(NWP)模型预测的严重颠簸情况也进行了研究。原来,积雨云程度和在云动荡的潜在产品世界区域预报系统可能出现的一些指示与对流的相关重大动荡。甚至一个中尺度数值天气预报模式预测严重动荡的可能性大约24 - 27小时的事件。

1。介绍

南海北部和中部地区的空中交通领域的忙。他们也在强烈的对流与热带辐合带(ITCZ)有关。然而,湍流的数量报告记录在这个区域相当小。记录可以在南海的部分地区,例如,在香港航班信息(HKFIR)。以2008年1月至2009年12月期间为一个例子,有一个总数的168份报告温和的或更大的动荡的总数879130在该地区的航班,即0.02的比例。更罕见的是,飞机遇到严重颠簸的飞行数据,可以用于进一步的分析性质的动荡。

晴空湍流发生在热带地区一直在报道罗奇和Bysouth1]。严重颠簸明显的对流在热带地区一直在观察中报道的雷达Rao et al。2]。艾哈迈德和普氏3)研究一些对流引起的湍流情况下使用大涡模拟,发现有重大动荡的地区的对流的对流层上层。

记录事件的严重动荡的A320飞机从马来西亚飞到香港,中国,1345 UTC, 2013年8月9日。它发生在南海西部的菲律宾。在活动期间一些船员受伤。飞机失去了约1000英尺的高度时遇到严重颠簸。快速评估记录器(QAR)数据从这个航班。这是不寻常的飞行数据可供飞机在南海遇到严重颠簸。

本文旨在记录飞行数据的气象条件和观察在这样一个严重颠簸事件。此外,应用数值天气预报(NWP)模型的预测湍流遇到将讨论。

2。综观概述

早上从表面等压线图后,事件(00 UTC, 2013年8月10日,图1),低压区域可以被分析的核心部分南海西部的菲律宾。同时,有热带风暴Utor大约在同一纬度的东部菲律宾。


图1
表面等压线图00 UTC, 2013年8月10日。星号显示严重颠簸事件的位置。

一次高空分析更接近事件的时间,即12 UTC, 2013年8月9日,获得了来自日本气象厅全球模型分析。分析在850、500和200 hPa如图2。它可以看到,在对流层中低层气旋流。同时,散度与向东北流可以在200 hPa分析。较低层气旋流和支持的上层发散强烈对流的发生在西菲律宾海。

(一)850 hPa风力涡度(阴影)
(一)850 hPa风力涡度(阴影)
(b) 500 hPa风
(b) 500 hPa风
(c) 200 hPa风散度(阴影)
(c) 200 hPa风散度(阴影)
图2
高空从日本气象厅全球模型分析。星号显示严重颠簸事件的位置。

3所示。卫星观测MTSAT(日本气象厅的多功能交通卫星)

红外卫星图像的事件时间可以在图中找到3。并给出了图像使用德沃夏克的着色方案分析(4]。0932 UTC, 2013年8月9日,一点点的明显的对流活动区域开始发展。在接下来的几个小时,对流发展进一步增长的规模。云变得凉爽和对流的发展进一步的迹象表明事件后(例如,卫星图片在1532 UTC, 8月9日)。它可以看到动荡事件发生在非常重要的边界对流(彩色灰色如图3)。

(一)0932 UTC
(一)0932 UTC
(b) 1032 UTC
(b) 1032 UTC
(c) 1332 UTC
(c) 1332 UTC
1532 UTC (d)
1532 UTC (d)
图3
从MTSAT红外卫星图片的面积严重动荡之前和之后的事件。所考虑的对流是由红色突出显示箭头。星号显示严重颠簸事件的位置。卫星图像显示使用色标德沃夏克的分析。

当时的事件(1332 UTC, 8月9日),云计算活动的最高温度区域约236度k .根据无线电探空仪提升在香港12 UTC, 2013年8月9日,这对应于一个高度约10600米,也就是说,到达FL340(飞行高度为34000英尺)。不确定如果飞行员可以看到机载雷达的对流和严重的动荡,因为没有雷达图像/数据的记录。

4所示。飞机数据

事件的QAR数据图4。使用软件的数据分析了Haverdings和陈5)为了获得一些数量不可以在标准的QAR数据存储,如垂直速度、涡耗散率(EDR)、风剪危险因素(性因子)。

(一)
(一)
(b)
(b)
(c)
(c)
(d)
(d)
(e)
(e)
(f)
(f)
图4
时间序列的A320飞机的飞行数据。

风速和风向的时间序列数据所示4(一)和4 (b)。它可以发现,事件时间,风向从东风南方,后来成为往东南。在此期间,有许多“脉冲”风速、最大达到大约15米/秒,这是远远高于5米/秒的风速之外的事件。

垂直速度和性因子的时间序列数据所示4 (c)和4 (d),分别。飞机似乎经历强烈的气流在这次事件中,下行速度达到22米/秒。有一个非常粗糙的风剪条件。+ 0.8之间的性因子波动和−0.6事件期间,这是远远高于传统的阈值报警−0.105的低级风剪和−0.05的阈值确定的低级风剪报告(6]。

飞机的高度和功能如图4 (e)和4 (f)。在FL340飞机飞行。事件期间,飞机首次攀升至约34300英尺(10390米),然后高度明显输给了约33000英尺(10000米,1300英尺或390)爬回FL340之前。功能的事件也达到了相当高的值。有两个峰的功能1/3,一个达到0.5米2/3年代−1另一个甚至达到0.77米2/3年代−1。根据给定的阈值在ICAO [7),他们与严重动荡和严重的动荡,分别。

为了更好地可视化事件时,风力倒刺和EDR沿着飞行路线覆盖在卫星照片上的1332 UTC, 2013年8月9日。风barb照片如图5。它可以看到风阵风20节(10 m / s)或以上在对流,至少在两个领域重要的对流如图(地区“A”和“B”)。通过区域“C”,飞机更位于边缘的对流和风轻。风方向也改变了从东风南方最终西南上端附近的图5。

(一)
(一)
(b)
(b)
图5
飞行路径(从下到上)和风力倒刺记录在飞机上覆盖MTSAT的卫星照片。星号显示严重颠簸事件的位置,(b)是(a)的时间性,在动荡事件的位置。

时间序列的功能覆盖在卫星图片如图6。领域的重大动荡非常孤立的空间范围。这是位于最西边的对流区”B。“遇到的重大动荡之后,飞机似乎进一步向西为了避免明显的对流区域(其余部分集群集群“B”和“C”)。

(一)
(一)
(b)
(b)
图6
类似于图5但对于功能1/3(b)显示了一个放大的(a)在动荡事件的位置。

从卫星意象和天气气象数据,动荡似乎发生在西方(downshear)对流铁砧。车道等。8)提供一个全面的概述的最新理解near-cloud动荡。特别是严重动荡发生在不稳定的上层雷暴溢出似乎符合动荡事件报道。进一步研究将进行,例如,使用高分辨率数值天气预报模式,理解的机制严重颠簸在目前的情况下,特别是在这个动荡事件有关上层雷暴流出。例如,大涡模拟的方式类似于艾哈迈德和学监(3)可以使用。目前的情况非常不同于那些在Ahmad convection-induced动荡事件报告和监督(3在发生重大动荡顺风,而不是逆风,对流。

5。从WAFC航空产品的性能

积雨云(CB)和湍流产品可从世界区域预报系统(waf)飞行计划的目的。他们提供世界区域预报中心(WAFCs)伦敦和华盛顿和基于网格的产品。可用产品的列表可以发现ICAO [7]。在本节中,讨论的产品从WAFC伦敦,他们不是非常不同于那些从WAFC华盛顿由于协调这两个中心的产品。

T T + 27 + 24和基于模型预测产品在12 UTC, 2013年8月8日,被认为是。CB水平程度图7(一)。CB的预测范围的中心部分南中国海通常是令人满意的与实际观测相比,卫星图片。晴空湍流(CAT)预测产品在同一次FL340图所示7 (b)。没有签名领域的重大动荡的严重的动荡。

(一)CB水平程度
(一)CB水平程度
(b)猫在FL340潜力
(b)猫在FL340潜力
(c)在云在FL300潜在动荡
(c)在云在FL300潜在动荡
图7
选择产品从WAFC伦敦基于模型运行12 UTC, 2013年8月8日。预测次T + 24所示左边和T + 27在右边。星号显示动荡事件的位置。

在云动荡,最高海拔FL300预报产品,和产品两次预测图所示7 (c)。有几个网格点云动荡潜力为0.2到2%。根据目前情况严重的动荡,也许这种级别的云动荡应该已经被认为是重要的飞行计划的目的。全世界应该收集更多的数据解释的结果在云动荡的潜力。

6。湍流强度的预测使用中尺度数值天气预报模式

湍流强度上几个模型产品指导是由nonhydrostatic模型的输出(NHM)女童教育活动由航空预报员参考。NHM系统操作与10公里水平分辨率为预测到72小时提供初始条件提供3小时3 dvar分析运行的更新周期。细节模型的配置是指黄et al。9)和NHM最初是由日本气象厅(开发10]。数据8和9显示网格预测Ellrod动荡指数(TI2),散度修改湍流指数(DTI) (11),垂直风剪(大众),和大量的逆理查森数从NHM (INRi)。在每个网格点分辨率0.1度的纬度和经度,根据以下公式计算四个指标: 在哪里 水平风矢量的大小, 的高度, 是潜在的温度,DEF是一笔拉伸变形和剪切变形的条件,和DIV散度。TI也称为Ellrod TI2指数(12]。身体上,DTI占快速变化的扩散流的影响有利于发生动荡。DIV的时间变化在两个时间的水平 和 ( )乘以一个系数 为了提供一个类似的数量级第一项(也称为Ellrod TI1指数)在右边(4)。在计算DTI使用NHM预测,使用模型预测时间间隔3小时。大约半年过去的模型数据相比2010年已经使用和实际湍流强度试验报告在香港航班信息华南地区和调优参数 。

(一)
(一)
(b)
(b)
(c)
(c)
(d)
(d)
图8
T + 24小时预报TI (a), DTI (b)、大众(c),并根据NHM INRi (d)在12 UTC, 2013年8月8日。星号显示动荡事件的位置。
(一)
(一)
(b)
(b)
(c)
(c)
(d)
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图9
类似于图8但对于T + 27-hour预测。星号显示动荡事件的位置。

T T + 27 + 24和预测TI, DTI,大众,并根据模型运行在INRi 12 UTC, 2013年8月8日,如图8和9,分别。事件位置区域的南部边界附近的香港航班信息(HKFIR,绿线所示多边形),有一个动荡的潜在迹象从大众和INRi(面板低行)虽然不是非常重要的。此外,该模型预测表明非零大众与一层不稳定环境流在FL340(小静稳定性)。横向剪切变形和拉伸变形不明显;因此,没有动荡的迹象表明预测TI(前左面板)。在DTI面板(右上角),有两个最大值附近一个事件的位置在T + 27日预测和其他在吕宋岛西部海岸的1200年和1500年UTC。高预测DTI(中等水平的湍流强度)是由于增加水平散度在对流层上部水平在前三个小时1200 UTC和1500 UTC,对流发展密切相关的地区根据模型预测(图10)。进一步例证对流发展,模拟水汽通道图像使用NHM预测和RTTOV辐射传输模型(13)作为操作符如图11。发现该模型模拟与实际卫星图像亮度温度比较合理的覆盖的云。几个集群的低亮度温度模型模拟了在吕宋岛和活动区域。

(一)
(一)
(b)
(b)
(c)
(c)
(d)
(d)
图10
T + 24小时和T + 27-hour预测表面风、平均海平面压力(轮廓),和3小时累积降雨量(阴影)NHM运行在1200 UTC, 2013年8月8日。星号显示动荡事件的位置。
(一)
(一)
(b)
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图11
模拟水汽图像(a)在1400 UTC, 2013年8月9日,MTSAT形象(b) 1332 UTC。星号显示动荡事件的位置。

它可能很难使用的任何数值天气预报产品预期严重动荡风险路线,与可能的异常图7(一)。机载雷达和快速访问卫星图像避免动荡的关键工具。

7所示。结论

遇到严重颠簸的情况下飞机在南中国海是摘要记录。是相当罕见的重大动荡在南中国海,尽管它是一个非常繁忙的空中交通区域。目前的研究是有价值的,完整的飞机飞行数据可从分析事件,不仅传统的风速和风向,而且垂直速度、风剪风险因素和功能。

从可用的QAR数据,严重的动荡与大风速的增加,强大的气流,高价值性因子,而且,最重要的是,功能1/3达到严重动荡的水平。这个例子再次说明了可能的阈值为0.7 m的适用性2/3年代−1为途中飞机严重颠簸。通过覆盖飞行数据的红外卫星照片,严重的动荡似乎与意义和发展中对流达到飞行水平,它相当孤立的空间范围。目前尚不清楚为什么没有提醒飞行员重要的对流和严重动荡根据收集到的数据的机载气象雷达由于不可用雷达记录。

数值天气预报模式的性能严重颠簸的报警事件也进行了分析。产品从waf的CB水平范围和在云动荡可能被证明是非常有用的指示可能发生的重大动荡与对流有关的,虽然在云潜在动荡似乎偏低。waf CB产品验证大,非亚洲地区Mirza [14]。一个中尺度数值天气预报模型能够预测发生严重动荡的地区提前24 - 27小时。当然,这些动荡的性能产品使用更大的数据集需要被评估。

希望更多的飞行数据相似的情况下可以提供航空气象社区这样严重的动荡在南中国海的特点可以更好地理解。这也将有助于评估NWP-based动荡地区产品的性能。

利益冲突

作者宣称没有利益冲突的出版。