航空氣象

1、Anws/交通部民用航空局民航訓(xùn)練所民航概論航空氣象 航 空 氣 象 蒲金標(biāo) 民用航空局飛航服務(wù)總臺副總臺長 一、前言 一、前言 西元 1903 年 12 月 17 日萊特兄弟完成人類史上第一次以機(jī)械動(dòng)力飛行之壯舉 ， 隨後由於飛機(jī)的問世，不但縮短了時(shí)間和空間的距離，而且也改變了地緣的關(guān)係。從前，飛行被認(rèn)為是年青人冒險(xiǎn)的活動(dòng)，如今卻變成我們?nèi)粘Ｉ钪凶钪匾慕煌üぞ咧?，於是航空事業(yè)乃脫穎而出，成為二十世紀(jì)人類文明最重要成就之一。綜觀航

2、空事業(yè)發(fā)展的過程，我們體認(rèn)到航空工程今日的成就，乃是集合了各有關(guān)科學(xué)的結(jié)晶。譬如空氣動(dòng)力學(xué)之探討和應(yīng)用；高效率渦輪噴射引擎之發(fā)展；新合金航空材料之推出；航空電子工業(yè)之興起；電腦化的設(shè)計(jì)以及生產(chǎn)和管理程序的廣泛應(yīng)用等等。雖然現(xiàn)今出廠的飛機(jī)各方面都有革命性的改進(jìn)，飛機(jī)本身安全性的提高，幾乎達(dá)到完美無缺的境界，但是我們今日在天空裡所遇到的大氣狀態(tài)，與航空初期所遭遇的情形類似，甚至有些特殊的危險(xiǎn)天氣現(xiàn)象，卻更嚴(yán)重威脅今日高性能飛機(jī)的飛航安全，因

3、此更突顯航空氣象對飛機(jī)操作和飛航安全的重要性。 為了解航空氣象對飛機(jī)操作和飛航安全之重要性，首先要知道飛行之基本理論，飛機(jī)於空中飛行時(shí) ， 端賴四種飛行要素---飛機(jī)總重量 （weight） 、 飛機(jī)透過機(jī)翼所產(chǎn)生之舉升力 （lift） 、飛機(jī)向前飛行所產(chǎn)生之空氣拖曳力（drag）和飛機(jī)引擎所產(chǎn)生之推進(jìn)力（thrust） 。飛機(jī)之飛行可以分為三個(gè)階段----起飛（take-off） 、巡航（in-flight）和降落（landing）

4、，而航空氣象單位所提供的觀測和預(yù)報(bào)資料，就是要滿足每個(gè)階段之需求。 最直接影響飛機(jī)操作和飛航安全之航空氣象因素，大致可歸納為風(fēng) （wind） 、雲(yún)和能見度（clouds and visibility） 、溫度 （temperature） 、氣壓 （atmospheric pressure） 、密度 （air density） 、降水（precipitation）和其他顯著危害天氣如飛機(jī)結(jié)冰（aircraft icing） 、亂流（tur

5、bulence） 、雷暴雨 （thunderstorm） 引發(fā)下爆氣流 （downburst） 和低空風(fēng)切 （low-level wind shear） 、 濃霧 （heavy fog）所引起的低能見度（low visibility）等等。本文就這些航空氣象因素對飛機(jī)操作和飛航安全之影響加以討論。 二、地面風(fēng) 二、地面風(fēng) 飛機(jī)舉升力等於飛機(jī)總重量時(shí)，即表示飛機(jī)在一定重量下，飛機(jī)正好由空氣所支撐，此時(shí)飛機(jī)之臨界速度係在失速狀態(tài)下，飛機(jī)就在

6、這種空速和失速狀態(tài)下起飛和降落。飛行員和管制員依據(jù)地面風(fēng)來選擇跑道方向，同時(shí)飛行員也依據(jù)地面風(fēng)來計(jì)算飛機(jī)起飛可承受的重量。如果有較強(qiáng)的頂風(fēng)，浮力增加，起飛的速度就可減少，即較強(qiáng)的頂風(fēng)時(shí)，起飛所需要的跑道較短，載重量也較多。另一方面，如果頂風(fēng)較弱或靜風(fēng)時(shí)，載重減輕才能起飛。同機(jī)型的飛機(jī)，允許最大的跑道側(cè)風(fēng)也有不同，有時(shí)候超過跑道側(cè)風(fēng)最大限制時(shí)，飛機(jī)降落就會(huì)有05/11/07 1Anws/交通部民用航空局民航訓(xùn)練所民航概論航空氣象 四、溫

7、度 四、溫度 飛機(jī)舉升力與空氣密度成正比 ， 所以在高溫下引擎效率低 。 空氣密度與氣溫和氣壓有關(guān)，在一定氣壓下，氣溫比正常值為高時(shí)，飛機(jī)起飛需要較快的速度，較快的速度就需要較長的跑道，在某些天氣條件下，跑道長度不能滿足飛機(jī)正常的載重量所需，只好減少飛機(jī)的載重。高空溫度低，飛機(jī)引擎效率高，如果高空溫度比正常值為高時(shí)，所需油料更多，才能維持正常的巡航動(dòng)力。在準(zhǔn)備飛行計(jì)畫時(shí)，需要高空溫度資料來決定所需油料。 臺灣位於近北回歸線上，夏季於太平

8、洋副熱帶高壓籠罩下，雲(yún)量少，日射強(qiáng)，日照長，跑道溫度高，通常國際班機(jī)由國外直飛臺灣，由於長程飛行，在起飛前，常要求航空氣象單位提供中正或高雄國際機(jī)場之最高跑道溫度 ， 以便準(zhǔn)備飛行計(jì)畫時(shí) ， 計(jì)算其載重之最高限制。五、大氣壓力和空氣密度 五、大氣壓力和空氣密度 以大氣壓力和溫度兩者可以決定空氣密度，進(jìn)而決定飛機(jī)舉升力。在其他因素相同條件下，空氣密度降低，飛機(jī)需要更快的速度，才能保持一定的高度。速度越快，飛機(jī)拖曳力越大，所需引擎推進(jìn)力亦越

9、大，越大的引擎推進(jìn)力，所耗油料亦越多。因此高速飛行之噴射飛機(jī)需要甚多的油料。 前述在高溫下，當(dāng)氣壓降低，密度減少時(shí)，需要較長的跑道，以獲取起飛的速度。從每天綜觀天氣圖氣壓場的分布，在低壓區(qū)，其影響更大，準(zhǔn)備起飛計(jì)畫時(shí)，更應(yīng)該考量。再如，機(jī)場海拔高度越高，其平均氣壓降低，平均密度亦減少，因此在設(shè)計(jì)機(jī)場時(shí)，高海拔機(jī)場需要較長的跑道，以應(yīng)起飛之需。此外，空氣密度減小，引擎動(dòng)力亦會(huì)跟著減弱，影響飛機(jī)爬升之動(dòng)力，如果密度減至某一定值時(shí)，就得減輕飛

10、機(jī)的載重量，飛機(jī)才容易起飛和爬升。 大氣壓力與高度有密切關(guān)係，即大氣壓力隨高度增加而遞減。在近海平面 1000 百帕（hecto-Pascal ； hPa） 附近 ， 高度每上升約 10 公尺 ， 氣壓降 1 百帕 （hPa) ； 在 500 百帕 （5,500m）附近，高度每上升約 20 公尺，氣壓降 1 百帕；在 200 百帕（12,000m）附近，高度每上升約30 公尺，氣壓降 1 百帕；它應(yīng)用於航空上，用來決定飛機(jī)飛行之高度。飛

11、機(jī)上之高度表，就是以空盒氣壓計(jì)（aneroid barometer）之氣壓高度換算出高度，作為高度表（altimeter）之標(biāo)尺。國際民航組織（International Civil Aviation Organization；ICAO）假設(shè)在乾空氣、平均海平面之氣壓和氣溫分別為 1013.25 百帕和 15℃ 、 對流層頂以下約 11 公里之溫度隨高度遞減率每公里下降 6.5℃等標(biāo)準(zhǔn)大氣條件下，作為高度表之參考基準(zhǔn)，在這種狀態(tài)下的大氣

12、稱之為國際民航組織標(biāo)準(zhǔn)大氣（ICAO standard atmosphere） 。 由於各地之大氣條件隨不同高 、 低壓系統(tǒng)之移動(dòng)而隨時(shí)在變化 ， 所以高度表在不同時(shí)間、不同地點(diǎn)和不同高度皆與標(biāo)準(zhǔn)大氣有所不同 。 因此 ， 飛機(jī)上之高度表讀數(shù)必須經(jīng)過適當(dāng)撥定，才能顯示出實(shí)際高度。因此，飛機(jī)起飛前必須經(jīng)過高度撥定，航程上因海平面氣壓不斷變化，其高度表所顯示之高度與實(shí)際海拔高度發(fā)生誤差，有時(shí)候誤差可能很大。依據(jù)高度表撥定程序之規(guī)定，凡飛行在