高原气象

作者：杨茉岚,徐文宽,毕轶童,吕伟豪,杨燕初,苗景刚

单位：<sup class=\"mag-xml-aff-label-sup added-by-sys\">1.</sup> 中国科学院空天信息创新研究院，北京 100094","<sup class=\"mag-xml-aff-label-sup added-by-sys\">2.</sup> 中国科学院大学，北京 101408

关键词：青藏高原,飞行安全,云顶高度,云顶温度,平流层飞艇

基金：国家重点研发计划项目(E3BD200304)

平流层飞艇因其卓越性能， 在航空航天领域的飞行任务中展现出巨大潜力。但平流层环境的复杂性对飞行安全构成严峻挑战， 因此提前做好环境预测， 规避飞行风险， 对飞艇顺利完成飞行任务至关重要。尽管现有的热力学模型已为飞艇设计提供了理论基础， 但其分析仍不够完善， 因此本文引入云顶高度和云顶温度两项关键参数， 深入分析其对飞艇热平衡的影响效果： 云顶高度决定了云层与飞艇之间的相对位置， 云顶温度则直接反映了云层的热力学状态， 两者均会影响飞艇的辐射交换和热平衡状态。基于此分析强调了将这些因素纳入热力学模型的重要性和紧迫性， 为未来飞艇热力学模型的优化提供了新思路， 揭示了研究云层分布特征的关键意义。此外， 还强调了青藏高原地区作为天然实验室的独特优势， 并展开具体数据分析。本文基于CLARA-A3数据集， 分析了2015 -2020年间青藏高原地区的历史气象云层观测数据， 重点研究了云顶高度和云顶温度两参数的空间分布特征、 日均值和极值情况、 云量面积占比情况及两参数之间的相关性分析。结果表明， 云顶高度呈西北低东南高的空间分布特征， 而云顶温度则呈现西高东低的变化趋势； 同时， 7 -9月， 云顶高度全年最高， 云顶温度全年最低； 云顶参量的年度变化规律也得到验证； 进一步分析表明， 青藏高原地区存在极端的超高云和超低温气象现象， 存在观测点的日均云顶高度超18 km， 云顶温度低于-83 ℃的现象， 且多发生在7 -9月； 两变量经Spearman相关系数分析存在中等强度的负相关性， 其中7 -9月为强负相关性， 这为进一步量化云层对飞艇影响因素提供了重要数据支持。经上述研究表明， 云层对飞艇的潜在威胁不可忽视， 尤其在7 -9月， 平流层飞艇的部署准备工作需重点关注当地气象云参量的变化。提前掌握云层的观测数据， 实施气象预测准备工作， 是确保飞艇安全飞行的关键因素之一。本研究首次将真实气象数据分析应用于飞艇飞行环境评估， 验证了数据分析技术的可行性， 并强调了实测数据在模型验证中的关键作用， 为完善平流层飞艇热力学模型提供了新的研究视角。未来， 随着动态预测模型的持续优化， 飞艇在复杂气象环境中的安全性有望得到显著提升。

来源：2026年第1期

《高原气象》期刊编辑部

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