飞行案例资料显示 提出问题
(1)定义 (2)空间分布 思考：空间为何如此分布？
(1) 天气系统配置 (2) 个例天气系统分析 解释空间分布形成原因
(1)K-H波不稳定理论 (2) Ri数、Ti数
(1)总结 (2)作业：课本作业+实践 作业
？
大气科学类专业青年教师教学交流与竞赛
晴空湍流
主要内容
§1 晴空湍流的定义 §2 晴空湍流在我国的空间分布 §3 形成晴空湍流的天气系统及可能机制 §4 晴空湍流的识别和表征 §5 本节小结
飞机遭遇晴空湍流产生晴空颠簸
晴空湍流？
• 与飞机尺度或振动周期相当的湍流易产生颠簸 • 遭遇晴空湍流，飞机速度、高度和升力急剧变化。
1.晴空湍流的定义
航空气象学
航
低空湍流
空
近雷暴湍流
气
雷暴湍流
象
雷暴内湍流
中
的
晴空湍流
湍
流
山地波湍流
1.晴空湍流的定义
➢定义 晴空湍流（Clear Air Turbulence，CAT）一般是指发生在大气6000m
兴趣作业：
搜集晴空颠簸案例发生时气象资料，合理做出预报
预习：
下一节（飞机积冰）
谢谢！
大气科学类专业青年教师教学交流与竞赛
晴空湍流
教学内容和目标
教材：《Aviation Weather》 FAA教材 对象： 大气科学类本科三年级学生
定义
天气 系统 配置
晴空湍流
识别 表征
产生 机制
主体 主导
教学内容与过程设计
Step1 回顾并引入问题 Step2 基本概念 Step3 天气系统配置 Step4 产生机制及表征 Step5 本节小结
4.晴空湍流的识别和表征
Ellrod and Knap (1992)提出TI指数：
Dst
u x
v y
Dsh
v x
u y
DEF
Dst 2
D 2 12 sh
DIV
u x
v y
TI指数：
Ti
(DEF
DIV
)v z
4.晴空湍流的识别和表征
基于形变场定义的TI指数： Ti
D EF
v z
4.晴空湍流的识别和表征
高度以上和强对流活动无关的湍流。它不包括与对流性不稳定边界及 深厚对流有关的湍流，但不排除非对流云（多指卷云）中存在的湍流。
➢ 尺度
水平尺度 垂直尺度
80-500km（沿着风的方向） 20-100km（垂直风的方向） 500-1000m（垂直厚度）
时间尺度 半小时至一天
2.晴空湍流在我国的空间分布
基于锋生理论定义的TI指数：Ti
D DIV
v z
5. 本节小结
(1) 了解晴空湍流的定义及对飞行的影响
(2) 理解晴空湍流发生的可能机制
---K-H波不稳定 ---Ri数、EI指数
(3) 掌握形成晴空湍流的天气系统
---高空急流 ---高空槽 ---高压脊
5. 本节小结
作业：
Page 210：第9题（产生晴空湍流的天气系统）
全年
夏季
冬季
垂直方向
• 全年：主要在东部地区 • 冬季：主要在东部地区
• 夏季：主要在华北地区 • 垂直：主要位于8500米至10000米
主要内容
§1 晴空湍流的定义 §2 晴空湍流在我国的空间分布 §3 形成晴空湍流的天气系统及可能机制 §4 晴空湍流的识别和表征 §5 本节小结
形成晴空湍流的天气系统
振幅增大，形成K-H波
分解成小尺度漩涡
形成湍流 湍流衰减
晴空湍流发生的可能机制
Kelvin–Helmholtz instability
晴空湍流发生的可能机制
没有扰动的层流 驻波涡流 波状流
回转型气流
4.晴空湍流的识别和表征
Ri数：
Ri
(g
) /(V )2
z
z
风切变越强，Ri数越小，湍流越强。
高空急流 高空槽 高压脊
晴空湍流的三Biblioteka 结构急流与空中锋区急流与对流层顶
晴空湍流的个例分析
晴空湍流发生的可能机制
Kelvin–Helmholtz instability
晴空湍流发生的可能机制
Kelvin–Helmholtz instability
两层流体产生速度切变
波动出现 k12 U 1 U 2 2 g 12 22