地形波是氣流經過山區時受地形影響而形成的波狀的鉛直運動。地形波是對飛機飛行安全影響很大的天氣系統。
基本介紹
- 中文名：地形波
- 外文名：Terrain wave
- 定義：氣流的鉛直運動
- 成因：氣流經山區受地形影響
- 分類：成層流、定常渦動流、波狀流等
- 影響：不能準確預報，影響飛機飛行
- 發現者：弗爾希特戈特
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地形波
基本類型
氣流過山可引起地形波。
地形波一般分為四種基本類型。
- 層狀氣流地形波（一般表現為山脈波）；
- 駐渦氣流地形波（一般表現為背風波）；
- 波動氣流地形波（表現為特殊形式的背風波）；
- 轉子氣流地形波（表現為特殊形式的背風波）。
不同類型的出現，主要依賴於不同的風型。在風速較小的條件下，常常出現層狀氣流的情況。這是一種平滑的淺波，波動只發生在山脈上空的淺層內，向上很快消失。這種波動通常稱為“山脈波（mountain wave）”。當山頂高度以上風速較大時則可能在山脈背風坡形成半永久性的渦動，其上則有氣流的平滑淺波。這種半永久性的渦動便叫做駐渦（standing eddy）。當風速隨高度增大時，則可在背風坡出現波動氣流，這種波動稱為“背風波（lee wave）”。背風波可以伸展到對流層上層和平流層。地面觀測和衛星雲圖上常可發現在山脈下風方有波狀雲存在，這種雲通常是由背風波造成的，而當在垂直方向有風速極大值出現時，則會形成轉子氣流（rotor streaming）。駐渦和轉子是背風波的特殊形式。
背風波
背風波是由於障礙物（山脈）引起空氣垂直振盪而造成的。當空氣被山脈強迫抬升後，在穩定層結構中，由於有恢復力-----重力，使它回復到初始位置，這樣空氣便產生垂直振盪，並沿水平氣流向下游傳播波形，因而便在山脈背風側形成背風波。
背風波一般具有以下特徵：
①波長。背風波的波長可在1.8~70km之間，一般為5~20km左右。波長一般隨高度而變，高層較長，低層較短。波長還隨風速而變，風速越大，波長越長。
②波幅。波幅指流線（通常用等熵線代表）的峰、槽之間的距離。背風波的波幅可在幾百米至2km之間。一般在0.3~0.5km。波幅和波長無一定聯繫。當波長和山脈形狀配合時，振幅最大。有的背風波振幅很大，可達6km以上。大振幅的背風波稱為“水躍型”背風波。
③垂直速度。背風波的垂直速度一般為2~6m/s，最大可達15m/s。一般來說，波長為13km左右的背風波，其垂直速度最大。
背風波往往出現在一定的大氣條件下。對給定的障礙物，背風波的出現依靠兩個大氣特徵，即：靜力穩定度和風。一般來說，當背風波發生時，最穩定層的高度正好是山頂高度。由此可見，空氣受山脈擾動的層是明顯穩定的，至少對強背風波來說是如此。而且，背風波最大的振幅一般出現在靜力穩定度最大的層次。
地形波的危害
地形波中的鉛直氣流可使飛機的飛行高度突然下降，嚴重的可造成撞山事故；
地形波中強烈的湍流，可造成飛機顛簸；
在地形波中鉛直加速度較大的地方，可使飛機的氣壓高度表的指示產生誤差。
在日常預報業務中還不能對地形波做出定量的預報。
危害飛行安全
當氣流越過山脈時，在山坡的迎風面受到地形影響而抬升，在山坡的背風面下沉，因此，在山脈附近形成地形波，其中，背風波對飛行的影響很大。
背風波中下降氣流的垂直速度通常為5~10m/s，有時可能更大，飛機進入這種波動氣流後，往往在一兩分鐘內可下降幾百米高度，而後又上升，如此反覆多次，在夜間或雲中飛行尤其危險。
背風波中的下降氣流不僅使飛機高度下降，也使氣壓式高度表讀數偏高。因為氣壓式高度表是按照標準大氣刻度的，而標準大氣是處於靜力平衡狀態的。在下降氣流區，氣壓式高度表讀數高於實際高度。在垂直加速度大的地方，高度表讀數和實際高度的誤差會更大。另外流經山脊的氣流速度增大，使靜壓力降低，也使氣壓式高度表示度偏高。兩項作用的結果，可能使表高偏高達幾百米。由於高度表指示偏高又恰恰發生在下降氣流中，這時飛機的實際高度下降，而高度表上數字變化不大，機組不易發現飛機的高度變化，極易導致嚴重事故。
