民航培训_航空气象.doc

十四 航空气象1903年12月17日莱特兄弟完成人类史上第一次以机械动力飞行之壮举，随后由于飞机的问世，不但缩短了时间和空间的距离，而且也改变了地缘的关系。从前，飞行被认为是年青人冒险的活动，如今却变成我们日常生活中最重要的交通工具之一，于是航空事业乃脱颖而出，成为二十世纪人类文明最重要成就之一。综观航空事业发展的过程，我们体认到航空工程今日的成就，乃是集合了各有关科学的结晶。譬如空气动力学之探讨和应用；高效率涡轮喷射引擎之发展；新合金航空材料之推出；航空电子工业之兴起；计算机化的设计以及生产和管理程序的广泛应用等等。虽然现今出厂的飞机各方面都有革命性的改进，飞机本身安全性的提高，几乎达到完美无缺的境界，但是我们今日在天空里所遇到的大气状态，与航空初期所遭遇的情形类似，甚至有些特殊的危险天气现象，却更严重威胁今日高性能飞机的飞航安全，因此更突显航空气象对飞机操作和飞航安全的重要性。 为了解航空气象对飞机操作和飞航安全之重要性，首先要知道飞行之基本理论，飞机于空中飞行时，端赖四种飞行要素-飞机总重量(weight)、飞机透过机翼所产生之举升力(lift)、飞机向前飞行所产生之空气拖曳力(drag)和飞机引擎所产生之推进力(thrust)。飞机之飞行可以分为三个阶段-起飞(take-off)、巡航(in-flight)和降落(landing)，而航空气象单位所提供的观测和预报数据，就是要满足每个阶段之需求。 最直接影响飞机操作和飞航安全之航空气象因素，大致可归纳为风(wind)、云和能见度(clouds and visibility)、温度(temperature)、气压(atmospheric pressure)、密度(air density)、降水(precipitation)和其它显著危害天气如飞机结冰(aircraft icing)、乱流(turbulence)、雷暴雨(thunderstorm)引发下爆气流(downburst)和低空风切(low-level wind shear)、浓雾(heavy fog)所引起的低能见度(low visibility)等等。下面就这些航空气象因素对飞机操作和飞航安全之影响加以讨论。A、大气的状态及其运动包围着地球的整个空气圈称为地球大气，简称为大气。飞机的飞行活动是在大气中进行的，我们必须对大气本身有充分的了解。一、大气的成分在讨论大气中的气象现象及天气过程时，可将大气看作一种混合物，它由三个部分组成：干洁空气、水汽和大气杂质。1.干洁空气干洁空气是构成大气的最主要部分，一般意义上所说的空气，就是指这一部分。干洁空气主要由氮气和氧气构成，其体积分别占整个干洁空气的78%和21%。余下的l%由其他几种气体构成，这些气体称为痕量气体，如二氧化碳、臭氧、氩气、氖气等。干洁空气的这一比例在50km高度以下基本保持不变。在构成干洁空气的多种成分中，对天气影响较大的是二氧化碳和臭氧。除臭氧之外，大气中各种成分的气体几乎不直接吸收太阳辐射，大量的太阳辐射可穿过大气层到达地面，使地面增温。二氧化碳对地球具有“温室效应”的作用，二氧化碳基本上不直接吸收太阳短波辐射，而地面受热后放出的长波辐射却能被二氧化碳吸收，这样热量就不能大量向外层空间散发，对地球起到了保温作用。二氧化碳主要来自于有机物的腐烂，工业生产排放的废气，动物的呼吸等。现代社会工业生产和人类生活污染的不断增加，使大气中的二氧化碳越来越多，对大气温度的影响已引起了人们的关注。气温变化会对天气、气候变化产生一系列重大影响，对飞行气象条件也会产生相应的影响。臭氧能强烈吸收太阳紫外线，它是氧分子在太阳辐射作用下离解为氧原子，氧原子再和别的氧分子结合而形成的。在海拔l550Km的高度上，是一个臭氧含量相对集中的层次，称为臭氧层。臭氧层通过吸收太阳紫外辐射而增温，改变了大气温度的垂直分布。同时，也使地球生物免受了过多紫外线的照射。由于汽车、飞机及其他工业生产等大量废气的排放，臭氧层已遭到一定程度的破坏，科学家已观测到南极上空的臭氧空洞，即臭氧层遭到破坏后出现的臭氧减少或消失。这对地球上的天气、气候、地球生物等都可能产生长久的影响。2.水汽地表和潮湿物体表面的水分蒸发进入大气就形成了大气中的水汽。大气中的水汽含量平均约占整个大气体积的05%左右，并随着高度的增加而逐渐减少，在离地1.5-2Km高度上，水汽含量约为地面的一半，5Km高度上仅为地面的十分之一。水汽的地理分布也不均匀，水汽含量（按体积比）平均为：从极区的0.2%.到热带的2.6%,干燥的内陆沙漠近于零，而在温暖的洋面或热带丛林地区可达3%-4%。水汽是成云致雨的物质基础，因此大多数复杂天气都出现在中低空，高空天气往往很晴朗。水汽随大气运动而运动，并可在一定条件下发生状态变化，即气态、液态和固态之间的相互转换。这一变化过程伴随着热量的释放或吸收，如水汽凝结成水滴时要放出热量，放出的热量称为凝结潜热。反之，液态的水蒸发成水汽时要吸收热量。水汽直接冻结成冰的过程叫凝华，而冰直接变成水汽的过程叫升华。在大气中运动的水汽，通过状态变化传输热量，如甲地水汽移到乙地凝结，或低层水汽上升到高空凝结，就把热量从一个地方带到了另一个地方。热量传递是大气中的一个重要物理过程，与气温及天气变化关系密切。3.大气杂质大气杂质又称为气溶胶粒子，是指悬浮于大气中的固体微粒或水汽凝结物。固体微粒包括烟粒、盐粒、尘粒等。烟粒主要来源于物质燃烧，盐粒主要是溅人空中的海水蒸发后留下的盐核，而尘粒则是被风吹起的土壤微粒和火山喷发后在空中留下的尘埃。水汽凝结物包括大气中的水滴和冰粒。在一定的天气条件下,大气杂质常聚集在一起，形成各种天气现象，如云、雾、雨、雪、风沙等，它们使大气透明度变差，并能吸收、散射和反射地面和太阳辐射，影响大气的温度。此外，固体杂质还可充当水汽的凝结核，在云、雾、降水等的形成过程中起着重要的作用。二、大气的结构整个大气层具有相当大的厚度，从垂直方向看，不同高度上的空气性质是不同的，但在水平方向上空气的性质去相对一致，即大气表现出一定的层状结构。这一结构可通过对大气进行分层来加以描述。(一)大气垂直分层的依据大气分层的主要依据是气层气温的垂直分布特点，通常在处理时将温度随高度的改变看作是均匀的。在实际运用中，通常使用气温的垂直递减率（单位为C/100m）。(二)重要气层的特征1、对流层对流层因为空气有强烈的对流运动而得名，它的底界为地面，上界高度随纬度、季节、天气等因素而变化。平均而言，低纬度地区(南北纬30之间)上界高度为1718km，中纬度地区(纬度3060)为10l2km,高纬度地区(纬度在60以上)为89Km。同一地区对流层上界高度是夏季大于冬季，此外，天气变化对对流层的厚度也有一定影响。相于整个大气层来说,对流层是很薄的一层,但由于大气是下密上疏的,因此对流层集中了约75%的大气质量和90%以上的水汽，云、雾、降水等天气基本上都出现在这一层，飞机也主要在这一层中飞行。对流层有以下三个主要特征。（1）气温随高度升高而降低。对流层大气热量的直接来源主要是空气吸收地面发出的长波辐射，靠近地面的空气受热后热量再向高处传递，因此在对流层，气温普遍随高度升高而降低，高山常年积雪就是这个道理。根据实际探测，对流层中的平均气温垂直递减率为0.65C/100m。 利用这一数值，如果已知某地地面气温，可以大致推算出该地某个上的气温。在对流层中虽然气温的普遍分布是随高度升高而降低，但有时候也会出现气温随高度的升高而降低或者在一段高度内气温保持恒定的情况，我们称为逆温层或者同温层。（2）气温、湿度的水平分布很不均匀。对流层与地面相接，其温、湿特性主要受地表性质的影响，故在水平方向上分布很不均匀。如南北空气之间明显的温差，海陆之间空气的湿度差异等。（3）空气具有强烈的垂直混合。由于对流层低层的暖空气总是具有上升的趋势，上层冷空气总是具有下沉的趋势，加之温度水平分布不均匀，因此对流层中空气多垂直运动，具有强烈的垂直混合。对流层中，按气流和天气现象分布的特点，可分为下、中、上三个层次:对流层下层（离地1 500 m高度以下）的空气运动受地形扰动和地表摩擦作用最大，气流混乱。中层（摩擦层顶到6 000 m高度）空气运动受地表影响较小，气流相对平稳，可代表对流层气流的基本趋势，云和降水大多生成于这一层；上层（从6000m高度到对流）受地表影响更小，水汽含量很少，气温通常在OC以下，各种云多由冰晶或过冷水滴组成。在离地1500m高度的对流层下层又称为摩擦层，在1500m高度以上，大气几乎不受地表摩擦作用的影响，故称为自由大气。2.平流层对流层之上是平流层。平流层范围从对流层顶到大约55km的高度上，现代大型喷气式运输机的高度可达到平流层低层。平流层中空气热量的主要来源是臭氧吸收太阳紫外辐射,因此平流层中气温随高度增高而升高，整层空气几乎没有垂直运动，气流平稳，故称之为平流层。平层层中空气稀薄，水汽和杂质含量极少，只有极少数垂直发展相当旺盛的云才能伸展到这一层来，故天气晴朗，飞行气象条件良好。平流层大气受地表影响极小，空气运动几乎不受地形阻碍及扰动，因此气流运动，温、湿分布也比对流层有规律得多。对流层与平流层之间的过渡气层叫对流层顶，它的作用就像一个盖子，阻挡了下层水汽、杂质的向上扩散，使得对流层顶上、下的飞行气象条件常有较大差异。平流层以上各层与航空活动关系不大，故不再讨论。三、标准大气实际大气状态是在不断变化着的，而飞机的性能和某些仪表（高度表、空速表等）的示度，都与大气状态有关。为了便于比较飞机性能和设计仪表，必须以一定的大气状态为标准。所谓标准大气，就是人们根据大量的大气探测数据，规定的一种特性随高度平均分布最接近实际大气的大气模式。B、基本气象要素 表示大气状态的物理量和物理现象通称为气象要素。气温、气压、湿度等物理量是气象要素，风、云、降水等天气现象也是气象要素，它们都能在一定程度上反映当时的大气状况。 在此我们讨论三种最基本的气象要素气温、气压和空气湿度，它们也称为三大气象要素。一、 气温气温是表示空气冷热程度的物理量，它实质上是空气分子平均动能大小的宏观表现。一般情况下我们可将空气看作理想气体，这样空气分子的平均动能就是空气内能，因此气温的升高或降低，也就是空气内能的增加或减少。气温通常用三种温标来量度，即摄氏温标（C）、华氏温标（F）和绝对温标（K）。摄氏温标将标准状况下纯水的冰点定为0C,沸点定为100C,其间分为100等分，每一等分为1C。华氏温标是将纯水的冰点定为32F，沸点定为212F，其间分为180等分，每一等分为1F，可见1C与1F是不相等的。将摄氏度换算为华氏度的关系式为： 在绝对温标下，以冰、水和水汽平衡共存的三相点为此温标的273.16K,水的沸点为373.16K。此温标多用于热力学理论研究。(一)气温变化的基本方式实际大气中，气温变化的基本方式有以下两种。1.气温的非绝热变化非绝热变化是指空气块通过与外界的热量交换而产生的温度变化。气块与外界交换热量的方式主要有以下几种。(1)辐射。辐射是指物体以电磁波的形式向外放射能量的方式。所有温度不低于绝对零度的物体，都要向周围放出辐射能，同时也吸收周围的辐射能。物体温度越高，辐射能力越强，辐射的波长越短。如物体吸收的辐射能大于其放出的辐射能，温度就要升高，反之则温度降低。大气系统热量的主要来源是吸收太阳辐射（短波）。当太阳辐射通过大气层时，有24%被大气直接吸收，31%被大气反射和散射到宇宙空间，余下的45%到达地表。地面吸收其大部分后，又以反射和辐射（长波）的形式回到大气中，大部分被大气吸收。同时，大气也在不断地放出长波辐射，有一部分又被地表吸收。这种辐射能的交换情况极为复杂，但对大气层而言，对流层热量主要直接来自地面长波辐射，平流层热量主要来自臭氧对太阳紫外线的吸收。因此这两层大气的气温分布有很大差异。总的来说，大气层白天由于太阳辐射而增温，夜间由于向外放出辐射而降温。(2)乱流。乱流是空气无规则的小范围涡旋运动，乱流使空气微团产生混合，气块间热量也随之得到交换。摩擦层下层由于地表的摩擦阻碍而产生扰动，以及地表增热不均而引起空气乱流，是乱流活动最强烈的层次，乱流是这一层中热量交换的重要方式之一。(3)水相变化。水相变化是指水的状态变化，水通过相变释放热量或吸收热量，引起气温变化。(4)传导。传导是依靠分子的热运动，将热量从高温物体直接传递给低温物体的现象。由于空气分子间隙大，通过传导交换的热量很少，仅在贴地层中较为明显。2.气温的绝热变化 绝热变化是指空气块与外界没有热量交换，仅由于其自身内能增减而引起的温度变化例如当空气块被压缩时，外界对它做的功转化成内能，空气块温度会升高；反之空气块在膨胀时温度会降低。飞机在飞行中，其机翼前缘空气被压缩而增温，后缘涡流区，空气因膨胀而降温，对现代高速飞机来说是非常明显的。实际大气中，当气块作升降运动时，可近似地看作绝热过程。气块上升时，因外界气压降低而膨胀，对外做功耗去一部分内能，温度降低，气块下降时则相反，温度升高。气块在升降过程中温度绝热变化的快慢用绝热直减率来表示。绝热直减率表示在绝热过程中，气块上升单位高度时其温度的降低值（或下降单位高度时其温度的升高值）。气块在升降过程中温度的绝热变化过程有两种情况，即伴随水相变化的绝热过程和不伴随水相变化的绝热过程，下面分别讨论。（1）干绝热过程。在绝热过程中，如果气块内部没有水相的变化，叫干绝热过程（即干空气或未饱和湿空气的绝热过程）。（2）湿绝热过程。在绝热过程中，如果气块内部存在水相变化，叫湿绝热过程。饱和空气块在上升时，内部的水汽会因温度降低而凝结，并放出潜热补偿一部分减少的内能。相反，在下降时，则会有水汽凝结物蒸发而消耗热量，减少一部分内能。 引起空气温度变化的绝热因素与非绝热因素常常是同时存在的，但因条件不同而有主次之分，当气块作水平运动或静止不动时，非绝热变化是主要的，当气块作垂直运动时，绝热变化是主要的。 以上的讨论主要是针对某一块空气而言的。而对某一地点的气温（又称局地气温）来说,其变化除了与那里的气块温度的绝热和非绝热变化有关外，还与不同温度气块的移动有关。二、 气压气压即大气压强，是指与大气相接触的面上，空气分子作用在每单位面积上的力。这个力是由空气分子对接触面的碰撞而引起的，也是空气分子运动所产生的压力。常用的量度气压的单位有百帕（hPa）和毫米汞柱（mmHg）。lhPa=100N/平方米=O.75mmHg。 (一)气压随高度的变化在大气处于静止状态时，某一高度上的气压值等于其单位水平面积上所承受的上部大气柱的重量。随着高度增加，其上部大气柱越来越短，且气柱中空气密度越来越小，气柱重量也就越来越小。(二)航空上常用的几种气压1.本站气压本站气压是指气象台气压表直接测得的气压。由于各测站所处地理位置及海拔高度不同，本站气压常有较大差异。2.修正海平面气压修正海平面气压是由本站气压推算到同一地点海平面高度上的气压值。运用修正海平面气压便于分析和研究气压水平分布情况。海拔高度大于1500 m的测站不推算修正海平面气压，因为推算出的海平面气压误差可能过大，失去意义。3.场面气压场面气着陆区（跑道入口端）最高点的气压。场面气压也是由本站气压推算出来的。飞机起降时为了准确掌握其相对跑道的高度，就需要知道场面气压。场面气压也可由机场标高点处的气压代替。4.标准海平面气压大气处于标准状态下的海平面气压称为标准海平面气压，其值为1013.25hPa或760mmHg。海平面气压是经常变化的，而标准海平面气压是一个常数。(三)气压与高度飞机飞行时，测量高度多采用无线电高度表和气压式高度表。无线电高度表所测量的是飞机相对于所飞越地区地表的垂直距离。无线电高度表能不断地指示飞机相对于所飞越地表的高度，并对地形的任何变化都很“敏感”,这既是很大的优点，又是严重的缺点。如果在地形多变的地区上空飞行，飞行员试图按无线电高度表保持规定飞行高度，飞机航迹将随地形起伏。而且，如果在云上或有限能见度条件下飞行，将无法判定飞行高度的这种变化是由于飞行条件受破坏造成的，还是由于地形影响引起的。这样就使无线电高度表的使用受到限制，因而它主要用于校正仪表和在复杂气象条件下着陆使用。气压式高度表是主要的航行仪表。它是一个高度灵敏的空盒气压表，但刻度盘上标出的是高度，另外有一个辅助刻度盘可显示气压，高度和气压都可通过旋钮调定。高度表刻度盘是在标准大气条件下按气压随高度的变化规律而确定的，即气压式高度表所测量的是气压，根据标准大气中气压与高度的关系，就可以表示高度的高低。飞行中常用的气压高度有以下几种。1.场面气压高度（QFE）它即是飞机相对于起飞或着陆机场跑道的高度。为使气压式高度表指示场面气压高度，飞行员需按场压来拨正气压式高度表，将气压式高度表的气压刻度拨正到场压值上。2.标准海平面气压高度（QNE）指相对于标准海平面(气压为760mmHg或1013.25hPa)的高度。飞机在航线上飞行时，都要按标准海平面气压调整高度表，目的是使所有在航线上飞行的飞机都有相同的“零点”高度，并按此保持规定的航线仪表高度飞行,以避免飞机在空中相撞。3.修正海平面气压高度(QNH)如果按修正海平面气压拨正气压式高度表，则高度表将显示出修正海平面气压高度。在飞机着陆时，将高度表指示高度减去机场标高就等于飞机距机场跑道面的高度。三、空气湿度从前面我们已经知道，大气中含有水汽，大气中的水汽含量是随时间、地点、高度、天气条件在不断变化的。空气湿度就是用来量度空气中水汽含量多少或者空气干燥潮湿程度的物理量。常用湿度的表示方法1、相对湿度相对湿度定义为空气中的实际水汽压与同温度下的饱和水汽压的百分比，即： f=e/E100%相对湿度的大小直接反映了空气距离水汽饱和状态的的程度。相对湿度越大，说明空气中的水汽越接近饱和。相对湿度的大小取决于两个因素：一是空气中的水汽含量。水汽含量越多，水汽压越大，相对湿度越大。另一个因素是温度。在水汽含量不变的情况下，温度升高，饱和水汽压增大，相对湿度减小。2、露点和温度露点差当空气中水汽含量不变且气压一定时，气温降低到使空气达到水汽饱和的温度，称为露点。气压一定时，露点的高低只与空气中的水汽含量的多少有关系，水汽含量越多，露点温度越高，露点温度的高低反映了空气中水汽含量的多少。当空气处于未饱和状态时，其露点温度低于气温，只有在空气达到饱和时，露点温度才和气温相等。所以可以用气温露点差来判断空气的饱和程度，气温露点差越小，空气越潮湿。露点温度的高低还与气压的大小有关。在水汽含量不变的情况下，气压降低时，露点温度也会随之降低。实际大气中作为上升运动的空气块，一方面由于体积膨胀而绝热降温，另一方面由于气压的减小其露点温度也有所降低，但气温降低速度远远大于露点温度的降低速度，因而空气块只要能上升到足够的高度就可以达到饱和（气温和露点趋于一致）。一般而言，未饱和的空气每上升100m，温度约下降1C，而露点温度越下降0.2C, 因此气温露点差的减小速度越为0.8C/100m。B、影响飞行的气象一、地面风飞机举升力等于飞机总重量时，即表示飞机在一定重量下，飞机正好由空气所支撑，此时飞机之临界速度系在失速状态下，飞机就在这种空速和失速状态下起飞和降落。飞行员和管制员依据地面风来选择跑道方向，同时飞行员也依据地面风来计算飞机起飞可承受的重量。如果有较强的顶风，浮力增加，起飞的速度就可减少，即较强的顶风时，起飞所需要的跑道较短，载重量也较多。另一方面，如果顶风较弱或静风时，载重减轻才能起飞。同机型的飞机，允许最大的跑道侧风也有不同，有时候超过跑道侧风最大限制时，飞机降落就会有危险。风速的变化可决定飞机起降阶段之稳定性，一般而言，重型飞机对于风的变化较不受影响，可在较大侧风下起飞，但是控制其变化的反应力较慢；轻型飞机对于风的变化较容易受影响。如果降落阶段碰到阵风时，其反应力较快。气象人员每天按时从事地面观测，其中观测地面风为最重要观测项目之一，机场地面风数据都是实时广播和提供管制员及航空公司来使用。各机场地面风速顺风超过10浬/时(knotes; kt)，就须换跑道，如松山机场地面风吹西风超过10kt，管制员就须使用28号跑道让飞机起降。1993年11月4日香港启德机场，因受到轻度台风埃洛( Ira ) 向西北方向移动接近香港且香港位在台风之右前部的影响，当时机场跑道雨势及侧风极为强劲，上午11点钟吹风向070，风速为21 kt，阵风34kt，上午12点钟风向风速070/21kt，阵风40kt，天气状况非常不好，跑道积水。中华航空公司CI-605班机B747-400型飞机于当天上午11:30左右朝向十三号跑道降落时，侧风加上湿跑道之缘故，造成飞机冲出跑道而坠入于海中，所幸机上296名乘客和机组人员全部获救，未发生重大伤亡事故，唯有旅客23人受伤，飞机全部报废。1994年5月17日晚上7点25分台湾北部受锋面影响，中正机场风向风速290/8kt，转为360/14kt，塔台管制员按规定将起降跑道由23R 跑道换为05L跑道，华航CI-101班机于7点24分原预定使用 23R跑道降落，就在这个时候，导致正在降落的华航班机必须换 05L跑道重新降落，最后飞机于7点41分完成降落，唯一不幸的是华航班机副驾驶李长安先生在飞机降落后出现休克现象终告死亡，可能因重飞造成压力太大导致身亡。1999年8月22日华航CI-642班机麦道十一型(MD-11)客机，由曼谷飞往香港，当日下午6时45分在香港新机场降落时，遭遇山姆台风暴风圈强烈侧风和雨势的影响，班机侧倾，右翼触地翻滚起火，机肚朝天，侧翼断裂，尾翼损毁，最后坠毁在跑道尾端。机上300名旅客和15名组员中，2人死亡、212人受伤，其中二十多名伤势较重。二、高空风飞行员和航空公司运务员需要高空风数据，有两种理由，第一理由为飞机来往两地，需要高空风数据。飞机于静风中飞行时，系相对于空气呈直线向前移动，飞行员为从甲地飞往乙地，必须考虑风场。因此低速飞机更需高空风向和高空风速等资料，其中风速占空速很重要的部份。第二理由是航空公司准备飞行计划时，计算油料需要风场数据，飞机由甲地飞往乙地，若逆风飞行，其所花费的时间比静风飞行时为较长时间，也即需要更多的油料，相对地就要减少载重。例如，飞机在静风中以每小时500 浬之速度，飞行3000浬需要 6小时，如果在50kt的顺风中飞行，仅需 5小时27分约可节省10之时间，比起静风就可节省10之油料，因此就可增加载重。中华和长荣等航空公司由台北飞往美国安克雷奇、旧金山和洛杉矶等国际机场，冬天常选择200百帕(hPa)等压面(39,000英尺)以上之高度，由西向东之强喷射气流(每小时100-200浬左右)，顺风飞行，可节省不少飞行时间和油料。返回台北时，则选择较弱西风带飞行，即在避开逆风飞行，以免费时费油。三、温度飞机举升力与空气密度成正比，所以在高温下引擎效率低。空气密度与气温和气压有关，在一定气压下，气温比正常值为高时，飞机起飞需要较快的速度，较快的速度就需要较长的跑道，在某些天气条件下，跑道长度不能满足飞机正常的载重量所需，只好减少飞机的载重。高空温度低，飞机引擎效率高，如果高空温度比正常值为高时，所需油料更多，才能维持正常的巡航动力。在准备飞行计划时，需要高空温度数据来决定所需油料。台湾位于近北回归线上，夏季于太平洋副热带高压笼罩下，云量少，日射强，日照长，跑道温度高，通常国际班机由国外直飞台湾，由于长程飞行，在起飞前，常要求航空气象单位提供中正或高雄国际机场之最高跑道温度，以便准备飞行计划时，计算其载重之最高限制。 四、大气压力和空气密度以大气压力和温度两者可以决定空气密度，进而决定飞机举升力。在其它因素相同条件下，空气密度降低，飞机需要更快的速度，才能保持一定的高度。速度越快，飞机拖曳力越大，所需引擎推进力亦越大，越大的引擎推进力，所耗油料亦越多。因此高速飞行之喷射飞机需要甚多的油料。前述在高温下，当气压降低，密度减少时，需要较长的跑道，以获取起飞的速度。从每天综观天气图气压场的分布，在低压区，其影响更大，准备起飞计划时，更应该考虑。再如，机场海拔高度越高，其平均气压降低，平均密度亦减少，因此在设计机场时，高海拔机场需要较长的跑道，以应起飞之需。此外，空气密度减小，引擎动力亦会跟着减弱，影响飞机爬升之动力，如果密度减至某一定值时，就得减轻飞机的载重量，飞机才容易起飞和爬升。大气压力与高度有密切关系，即大气压力随高度增加而递减。在近海平面1000百帕( hecto-Pascal；hPa)附近，高度每上升约10公尺，气压降1百帕(hPa)；在500百帕(5,500m)附近，高度每上升约20公尺，气压降1百帕；在200百帕(12,000m)附近，高度每上升约30公尺，气压降1百帕；它应用于航空上，用来决定飞机飞行之高度。飞机上之高度表，就是以空盒气压计(aneroid barometer)之气压高度换算出高度，作为高度表(altimeter)之标尺。国际民航组织 (International Civil Aviation Organization; ICAO)假设在干空气、平均海平面之气压和气温分别为1013.25百帕和15、对流层顶以下约11公里之温度随高度递减率每公里下降6.5等标准大气条件下，作为高度表之参考基准，在这种状态下的大气称之为国际民航组织标准大气( ICAO standard atmosphere )。由于各地之大气条件随不同高、低压系统之移动而随时在变化，所以高度表在不同时间、不同地点和不同高度皆与标准大气有所不同。因此，飞机上之高度表读数必须经过适当拨定，才能显示出实际高度。因此，飞机起飞前必须经过高度拨定，航程上因海平面气压不断变化，其高度表所显示之高度与实际海拔高度发生误差，有时候误差可能很大。依据高度表拨定程序之规定，凡飞行在海平面高度约3330公尺(11,000ft)及以下之飞机，应采用飞经当地之实际海平面气压值(QNH)。飞行在离海平面高度约3940公尺(13,000ft)及以上之飞机，以标准大气压力1013.25百帕为高度拨定值。飞机自甲地高压区飞进乙地低压区，若高度表不拨定为乙地的高度表拨定值时，则飞机上高度表所显示高度值比实际高度为高，此时飞机有撞山或重落地之危险。反之，飞机自乙地低压区飞进甲地高压区，若高度表不拨定为甲地的高度表拨定值时，则飞机上高度表所显示高度值比实际高度为低，此时飞机降落时有落空之危险。如果有甲、乙两架飞机分别自甲地高压区和乙地低压区，采取仪器飞行规则对着飞，两架在同一航路上之飞行员，均未实时做高度拨定，在各自高度表上所显示高度虽保持 300公尺之垂直隔离，但其实际飞行高度则逐渐接近，最后可能在中途互撞之危险。1996年11月12日晚间印度首都新德里西方60浬上空发生沙特阿拉伯航空公司波音747-168B客机( 312人)与哈萨克航空公司伊留申 IL-76货机(37人)相撞惨剧，两机机上共 349人全数罹难，失事原因待查。据报导哈航班机从哈萨克飞往新德里，沙航客机从新德里起飞，准备飞往沙国的达兰，离场后 7分钟在印度新德里西方60里相撞。事故之前，沙航班机曾获地面管制指示爬升至14,000呎( 4200公尺 )高度，准备下降的哈航班机则被告知降至15,000呎( 4500公尺 )，指令下达不久，两机在空中相撞。2002年7月1日德国当地时间晚间11时43分左右，一架俄罗斯巴希客克利安航空公司(Bashkirian Airlines)俄制图波列夫154型(Russian Tupolev Tu-154)客机从莫斯科飞往西班牙，与一架环球快递公司波音757型货机(DHL jet Boeing 757 cargo)从巴林(Bahrain)飞往比利时(Belgium)首都布鲁塞尔(Brussels)，在德国南部毗临瑞士边界康斯坦茨湖(Lake Constance) 36,000 ft (12000公尺)上空相撞并坠毁，共造成七十一人罹难。瑞士航管人员在撞机前五十秒向俄国客机驾驶员提出两次警告，要求俄国客机降低飞行高度，避免与货机相撞，但俄机飞行员并未立即反应，直到撞机前25秒接获第二次警告才开始下降，那时货机上的空中防撞警告系统(Traffic Collision Avoidance System； TCAS)也要货机下降，结果两机相撞。五、飞机结冰 飞机飞经过冷却的云层或云雨区域时，机翼机尾及螺旋桨或其它部分，常会积聚冰晶，多者可能厚至数吋。那些区域最容易使飞机结冰呢？飞机在气温摄氏 0至-9.4间之高空飞行，机体上最容易结冰；云中最易见到有液态水滴，尤其是积状云如积云、积雨云和层积云等，此时空中水滴常在冰点以下而不结冰仍保持液态水之状态，就是所谓的过冷却水滴，飞机飞过，空气受扰动，过冷却水滴立刻结冰覆着于机体上，数秒钟内机体上就会有严重的结冰；空气中若湿度大，含有过冷却水，容易构成升华作用，飞机穿越其间，空气略受扰动，迅速凝聚积冰；虽然晴空无云，但是在结冰高度层上方，气温与露点温度十分接近时，结冰之趋势仍然存在。飞机结冰，大概可以分为飞机外表结构上的结冰和飞机内部动力组上的结冰。飞机结冰可造成几种危险，例如，飞机结冰增加重量，结果减低空气动力之效能；机翼机尾结成冰壳，损坏其流线外形，致使飞机丧失抬升力；螺旋桨笼罩一层冰晶外壳，其外形改变，致丧失飞机之冲力；喷射发动机进气口结冰，可能丧失发动机之发动能力；飞机操纵面煞车及起落架之结冰，可能伤害其正常动作；螺旋桨桨叶上结冰多寡不均匀，可能失去平衡，致其转动产生摇摆现象；飞机动压管结冰，使飞行速度与高度表读数失真；飞机天线结冰，致无线电及雷达信号失灵。虽然现今飞机本身已有加温系统，可克服上述飞机结冰的问题，但是飞机仍然需要避开结冰区域以防止加温不及而瞬间结冰，造成危险。六、乱流 飞机飞入对流性云区，例如积云、积雨云和层积云等，由于空气发生上、下对流垂直运动，使机身起伏不定，致令乘客晕机呕吐，极感不舒适，甚至导致飞机结构损坏，造成飞机失事，现今飞机常装置雷达，避开对流性云型。然而飞机在万里无云之高空飞行，突感机身颠簸，这就是所谓的晴空乱流，通常晴空乱流常发生在风向突然转变或风速突然增加或减少等地区，即所谓风切作用最大地区。冬天常在中、高纬度地区，高度 912公里地方有一股强风带，风速可达到每秒30公尺以上，最大风速甚至可达到每秒100130公尺，这就是所谓的喷射气流。第二次世界大战末期，美军飞机到日本上空执行轰炸任务，以及德国空军侦察机飞到地中海上空，都曾遭遇一股顶头强风，使飞机无法前进。美国芝加哥大学随即针对此现象做了研究，终于发现了喷射气流。喷射气流最初发现距离地面高度约10公里处，它经常绕着地球跑。乱流常是喷射气流所造成的，因为喷射气流附近风切特别大，产生乱流的机会也特别多。飞行员在起飞前，从航空气象人员所提供的气象图表数据中，预知喷射气流和乱流的位置和高度，便可回避乱流区域，必要时尚可改变其飞行高度，使飞行较为平稳、安全。七、 雷暴雨引发下爆气流和低空风切 飞行员在飞机降落和爬升阶段须注意是否有风切现象，风切系某高度和另一高度间风速的改变。由于飞机之高动量，大型飞机在相当高速飞行时，不能立刻适应风切的变化，因此在起降阶段遇到风切就会发生危险。飞机下降时，风速突然减弱，造成飞机失速于未抵达机场跑道就坠毁；风速突然增强，造成飞机超越跑道降落。飞机爬升时，风速突然减弱，造成飞机爬升角度减小；风速突然增强，造成飞机爬升角度增大。以上等等现象都会造成飞机操作上的困难，甚至于造成空难事件。 雷暴雨所造成的下爆气流(downburst)或低空风切(low-level wind shear)，影响飞机航道上风速有水平和垂直方向的急速改变，引起飞机空速也跟着急速的变化。譬如，强烈逆风突然转变为顺风造成飞机起降时浮力显著减少，造成飞机掉落之危险。因此雷暴雨所造成的低空风切和下爆气流，是飞机起降时最危险的天气。雷暴雨引发下爆气流和低空风切时，下爆气流在接近地面时，空气向四方冲泻，当飞机起飞时进入下爆气流区，首先遭遇到下爆气流所带来强大的逆风 (headwind)，空气冲向机翼，飞机空速增加，快速爬升，但是当飞机继续通过下爆气流区，受下爆气流向下冲击，最后下爆气流转变为强大的顺风 (tailwind)，空速减弱，浮力大幅减少，因而造成飞机起飞时坠毁的惨剧。雷暴雨发展成熟阶段，会产生强烈的上升和下降气流，当飞机近场(approach)时，朝向机场跑道且进入雷暴雨下降气流风切区时，飞机首先遭遇到下爆气流所带来强大的逆风，使飞机抬升，因此飞行员必须修正下降高度，才能滑行降落，但是就在飞机以修正后的高度，继续通过雷暴雨风切区时，下爆气流在这个方位却转变为强大的顺风，飞机顿失浮力，因而失速下坠，造成无法弥补的惨剧。目前民航局在中正国际机场装置有都卜勒气象雷达，用来观测台湾北部雷暴雨，告知雷暴雨的位置和高度，好让飞行员避开雷暴雨。同时民航局也采取一项措施，当雷暴雨位在机场上空时，则关闭机场，约半小时或一小时左右，雷暴雨离开机场或消散时再开放机场，这样就可大大避免飞机在雷暴雨中遇到下爆气流和低空风切的危险。美国于1970至1987年间由于雷暴雨引发下爆气流和低空风切，造成飞机失事就有18次和 575人死亡之多。1970年 8月12日中午华航 YS-11型 206班机，撞毁于台北松山机场左方之福山。1975年 7月3