影响飞机小时耗油量的气象要素和可能机制研究

发布时间：2020-05-26 13:28

【摘要】：在全球气候变暖的情况下,巡航高度层上温度的变化对航空飞行有着至关重要的影响,为了分析影响飞机小时耗油量的气象因素—温度对燃油消耗的影响程度,为民航部门制定决策以及提前采取适应性对策提供参考,缓解全球气候变化对航空业带来的不利影响,本论文利用美国国家大气科学研究中心和环境预报中心(NCEP/NCAR)再分析资料,使用经验正交函数分解(EOF)方法和Morlet小波分析等方法,得到近40年北半球250hPa的年平均温度场和四季平均温度场的时空分布特征和变化特征,并分析了飞机在其上飞行燃油消耗特征。所得结论如下:(1)北半球250hPa温度的空间分布受纬度和其他因素的影响,平均温度在217k-232k之间,高值中心在低纬度地区,低值中心出现在欧亚大陆北部俄罗斯中部西伯利亚地区上空,陆地上空的温度变化比海洋上空大,且在中纬地区平均温度梯度最大。从各季节来看,冬、夏两季的增温趋势明显高于春、秋两季。夏季北半球大部分地区都处在升温区,冬季高纬度的升温情况明显,存在高纬度地区与中、低纬度地区的反向变化。值得注意的是:高纬度极地附近温度变化较为特殊,四个季节呈现出不同的升降温趋势,且升降温幅度也很大。(2)在该巡航高度层上平均温度的突变主要发生在1980年左右和2013年左右的两个时间段内,季节温度突变与年平均温度突变时间基本保持一致。年均温度在12,6和3年左右时间尺度上存在明显波动变化,正负相位交替出现,存在3个主振荡周期。整个北半球250hPa温度在12年左右时间尺度上的振荡周期最为强烈,为第一主周期;3年左右时间尺度的振荡周期为第二主周期;6年时间尺度周期震荡为第三主周期。(3)飞机小时耗油量等值线大体上呈与纬线平行的闭合曲线,总体上符合从低纬度向高纬度递减,陆地上的飞机小时耗油量随纬度的变化比海洋大,且在中纬度亚欧大陆地区燃油消耗量随纬度的变化幅度最明显。同一地区夏季的小时耗油量明显高于其他三个季节,冬季的小时耗油量最少。小时耗油量最少的地方在高纬度大陆地区,主要为西伯利亚地区上空,而最高值出现在低纬度地区,具体的位置随季节变化。(4)四个季节飞机小时耗油量上升的地区明显多于降低的地区,上升区集中在中低纬度地区,平均值在2磅/十年。降低区主要出现在高纬度地区。春、秋季的小时耗油量变化规律不明显,夏季除高纬度地区,北半球大部分地区的小时耗油量都在增加,而冬季高纬度的小时耗油量的增加情况明显,值得注意的是,在高纬度地区四个季节的升降趋势表现复杂,夏、冬季的升降率明显高于春、秋季,夏季大部分地区呈下降趋势,最大值可达6磅/十年,冬季大部分地区呈上升趋势,最大值可达8磅/十年。(5)温度和飞机小时耗油量的之间的相互关系和影响表现为:春季,在高纬度地区呈正相关,在中低纬度地区大部分呈负相关。夏季,在中低纬度除太平洋上空有很高的相关性,且呈负相关,在北纬80°以北地区都有很高的负相关性,秋季,在高纬度地区以及亚欧大陆东北部地区,加拿大北部地区有很高的正相关性,冬季,在高纬度地区有很高的正相关性,在低纬度地区和海洋上空地区呈现很高的负相关性,在中纬度欧亚大陆和北美洲大陆上空地区呈很高的正相关性。
【图文】：

年平均温度,空间分布,北半球,海洋

空飞行活动都需在一定气象条件下进行，而温度因素对航空飞行]，250hPa 作为民航常用的飞机巡航高度层[48]，研究其上温度的时特征，对分析飞机燃油消耗量具有重要价值。球 250hPa 温度的空间分布hPa 年平均温度的空间分布球 250hPa 37 年（1979-2017）平均温度的空间分布如图 3-1 所示线呈闭合曲线，平均温度在 217k-232k 之间，温度分布主要受纬低纬度向高纬度递减，低值中心出现在北极点以西俄罗斯北部西比海洋等温线密集说明陆地上空的温度变化比海洋上空大，且在最大，在 220k-232k 之间。

空间分布,北半球,空间分布,季节

图 3-1 北半球 250hPa 年平均温度的空间分布（温度单位：k 下同）3.1.2 250hPa 各季节温度的空间分布250hPa 上北半球各个季节的温度空间分布如图 3-2 所示，春季（3、4、5 月），中纬度地区上空的等温线大致和纬线平行，温度随纬度升高而递减，低纬度地区上空温度的变化不大，而高纬度地区上空出现 2 个低值中心，一个出现在俄罗斯北部西伯利亚上空，另一个出现在加拿大北部地区上空。夏季（6、7、8 月），北半球平均温度在 223k-238k
【学位授予单位】：中国民航大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：V323

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