民用航空气象地面观测规范第6章 气压.doc

第六章气压
第一节概述
一、气压的概念
气压是作用在单位面积上的大气压力,称为大气压强,简称气压。其数值等于单位面积上向上延伸到大气上界的垂直空气柱的重量。
气压是重要的气象要素之一。气压随空气和空间的变化反映了天气变化过程的基本特征。
按照气体分子运动理论,大量运动着的空气分子,连续不断地撞击物体表面,这种空气分子对物体的撞击作用,即表现为大气对该物体表面所施的压力。在空气密度大、分子平均运动速度大的地方,这种撞击作用就大,气压也就大。
在静止的大气中,任一高度上的气压值等于其单位截面积上大气柱重量。在单位截面积气柱的任意高度(H)处,取一厚度极薄的气层,这气层可看作是被一个无重量的外皮包起来的空气箱。在这空气箱内,由于空气分子的撞击作用,产生内压力PH ,它分别作用于此空气箱的四壁。当空气箱的顶面(即H)面处于平衡状态时,则说明箱内的压力必然与作用在箱顶面上的力相等,而这个力就是空气箱面上的大气柱重量(WH),所以,H面所在高度的气压值,应等于其单位截面积上所承受的大气柱重量。因为这一高度是任意取的,所以说任意高度上的气压值,等于单位面积上向上延伸到大气上界的垂直空气柱的重量(见图6-1)。
图6-1 任一高度上的气压值示意图
二、气压的单位及其换算
气压可以用水银柱的高度来测量。因此,气压的单位也可以直接用水银柱的高度—毫米数来表示。这种单位称为毫米水银柱高(mmHg),简称毫米(mm)。
在国际单位制中,压强的单位是“帕斯卡”(Pascal),简称“帕”,符号为Pa。为统一使用单位,1979年世界气象组织(WMO)规定以“百帕”(hectopascal)为基本单位。“百帕”即100个“帕”,符号为hPa。
按方米面积受到的一个牛顿力,即:1帕=1牛顿/米2
因为
1牛顿力=1千克•米/秒2=103克×102厘米/秒2=105克•厘米/秒2=105达因
所以
1帕=105达因/米2=105达因/104厘米2=10达因/厘米2
1百帕=100牛顿/米2=1000达因/厘米2
因为1毫巴=1000达因/厘米2,所以1百帕=1毫巴
在温度为0℃,,,1厘米2面积上所受到的高为1毫米汞柱的重量,即为1毫米汞柱,其值为1333达因/,因此:
1毫米汞柱高=≈4/3毫巴≈4/3百帕
1百帕≈3/4毫米汞柱高
在一些国家用英寸(inch)汞柱高为气压单位,它和毫米、百帕间的换算关系为:
1inHg=
1inHg≈×4/3hPa≈
三、常用的几种气压
(一)本站气压:是指气象台、站气压表(或传感器)所在高度处的气压。
(二)场面气压(QFE):是指飞机着陆地区(在跑道上)最高点的气压。
(三)修正海平面气压(QNH):是指场面气压按面的气压。
(四)海平面气压:是指海平面高度上的气压,通常指本站气压订正到海平面高度处的气压。
四、与气压有关的几种高度
飞机在空中至某一基准水平面的垂直距离叫飞行高度。以米为单位,常用H表示。
高度是气象和飞行上常用的一词,由于在各种情况下采用不同的高度概念,因此,测量高度应当以一个基准面为准。选用的基准面不同,表示的高度也不同。其中常用的有以下几种(见图6-2):
图6-2 与气压有关的几种高度示意图
(一)真高度:飞机距正下方地面的垂直距离。
(二)相对高度:飞机距机场平面的垂直距离。
(三)绝对高度:飞机距海平面的垂直距离。
(四)标准气压高度: hPa气压面的垂直距离。
(五)假定零点高度:是一种假设的机场标高,它是场面气压与标准气压( hPa)之间的差值在标准大气条件下所相当的高度。单位为米。也就是说,停在跑道上的飞机,如果气压高度表上的指针对准1013 hPa时,此时气压高度表所指示的高度,就是当时的假定零点高度。
(六)机场标高:跑道起飞着陆区最高点距海平面的距离。
一般地说,飞机在起降时,应掌握绝对高度;飞机在航线飞行时,应掌握标准气压高度。
五、标准大气
根据探测数据和理论计算,制定的一种比较接近实际大气平均状况垂直分布特性的大气,称为标准大气,又称参照(考)大气。它的主要用途是作为飞行器的设计和计算以及气压高度表的校准等。
目前,国际标准化组织、国际民航组织、世界气象组织均采用美国1976年标准大气的相应部分作为标准大气。我国取美国标准大气的30Km以下部分为国家标准大气。这些标准是:
(一)干结空气,且成分不随高度改变;平均分子量M=。