大气基础

大气组成

干洁空气 + 水汽 + 大气杂质。干洁空气中 氮占 78%、氧占 21%，此比例在 50 km 以下基本不变；对天气影响较大的是 CO2（吸收地面长波辐射保温）和 O3（吸收紫外线增温）

水汽

含量约占大气体积 0~5%；随高度增加减少：离地 1.5~2 km 约为地面一半，5 km 仅为地面 1/10；水汽凝结成水滴时放出凝结潜热，多数复杂天气出现在中低空

大气杂质

是水汽凝结的凝结核，云滴、雾滴必须依附其上，因此是云、雾、降水等天气现象形成的必要条件；杂质增多还降低能见度

五个气层

按气温垂直递减率的分布特征分：对流层、平流层、中间层、热层、散逸层

直减率符号

对流层 γ ＞ 0（气温随高度降低），平流层 γ ＜ 0（气温随高度升高）

注 · "大气杂质是云雾降水的必要条件"是私照样题原话，记法：没有凝结核，水汽再多也变不成云滴。

对流层三特征

气温随高度降低（γ≈0.65℃/100 m=2℃/1000 ft）；温湿度水平分布很不均匀；空气强烈垂直混合

对流层上界

低纬度 17～18 km，中纬度 10～12 km，高纬度 8～9 km

平流层

对流层顶到约 55 km；下半部气温变化不大、上半部升高很快、顶部约 0℃；几乎没有垂直运动，气流平稳，天气晴朗，飞行气象条件良好

对流层质量

对流层很薄，但集中了约 75% 的大气质量和 90% 以上的水汽，云、雾、降水基本都出现在这一层

摩擦层

离地 1500 m 以下为摩擦层（受地表摩擦和地形扰动最大，气流混乱），1500 m 以上为自由大气，几乎不受地表摩擦影响

逆温与等温

逆温层（γ＜0）温度随高度增加而增高；等温层（γ＝0）气温不随高度变化。常见低空逆温：辐射逆温（夜间辐射冷却）、平流逆温（暖空气流经冷地表）、锋面逆温（锋面上暖下冷）；温差越大逆温越强

注 · 对流层顶高度三个数按纬度记：17-18 / 10-12 / 8-9。飞机主要在对流层飞，所以危险天气都在对流层里打包出现。

定义

标准大气是根据大量大气探测数据规定的、特性随高度平均分布最接近实际大气的大气模式；由国际民航组织（ICAO）统一采用，我国取 30 km 以下部分作为国家标准

海平面参数

气温 15℃（288.15K）；气压 1013.25 hPa = 760 mmHg = 29.92 inHg；空气密度 1.225 kg/m³

0～11000 m

气温直减率 0.65℃/100 m（2℃/1000 ft）

11000～20000 m

气温不变，恒为 -56.5℃

20000～30000 m

气温直减率 -0.1℃/100 m（气温随高度缓慢升高）

ISA 偏差

实际气温 − 标准气温；负值表示比标准大气冷

注 · 三个数（15 / 1013.25 / 1.225）和三个高度段（11000 / 20000 / 30000）是必背。ISA 偏差的计算是私照样题，公式记"实际减标准"。

气温

空气冷热程度的物理量，反映空气分子不规则运动的平均动能；温标有摄氏（℃）、华氏（℉ = 9/5 ℃ + 32）、绝对温标（K）

气温周期变化

日变化：最低值在日出时，最高值在正午后约 2 h；日较差低纬大于高纬、夏季大于冬季、陆地大于海洋、晴天大于阴天。年变化：最低在大寒前后，最高在大暑前后

绝热变化

气块与外界没有热量交换，仅由于自身内能变化引起温度变化；空气的垂直运动是绝热变化

干绝热直减率

γd = 1℃/100 m = 3℃/1000 ft；湿绝热直减率 γs = 0.4~0.7℃/100 m（随温度气压变化，比 γd 小）

绝热与非绝热主次

气块水平运动或静止时非绝热变化为主；气块垂直运动时绝热变化为主

四种交换方式

辐射（电磁波）、乱流（涡旋混合）、水相变化（相变吸放热）、传导（分子热运动）

注 · 两个直减率要分家：对流层的 0.65℃/100m 是大气的平均状态（环境直减率），1℃/100m 是干空气气块自己升降时变温的速度（干绝热直减率）。

湿度

空气中水汽含量的多少或空气的潮湿程度

水汽含量

与气温变化规律基本相同：白天大于晚上，最高值出现在午后；年变化最高在 7~8 月、最低在 1~2 月

饱和程度

气温变化比露点变化快，饱和程度早晨大于午后、冬季大夏季小；露珠出现在夏季早晨，霜出现在冬季夜间

相对湿度

ƒ = e/E × 100%，直接反映空气距离饱和的程度；饱和水汽压仅与温度有关；相对湿度晚上和清晨大，中午、下午小

上升气块的露点

未饱和空气每上升 100 m：气温约降 1℃，露点约降 0.2℃，温度露点差减小约 0.8℃，故升到足够高度必然饱和

露点

水汽含量不变且气压一定时，气温降低到使空气达到饱和时的温度；气温露点差 t − td 越小，空气越接近饱和

注 · 一条线串起来：露点不变、气温降 → 露点差变小 → 饱和 → 凝结。所以早上最容易出雾出露，夜里停场的飞机结霜积水也是这个原理。

三个关系

空气密度与气压成正比；与气温成反比；水汽含量越大，空气密度越小

密度高度

飞行高度上的实际空气密度在标准大气中所对应的高度；热天为高密度高度，冷天为低密度高度；低密度高度增加操纵效率，高密度高度降低操纵效率且有危险

密度大的好处

最大平飞速度、最大爬升率、起飞载重量增大，起飞着陆滑跑距离缩短；密度小则起飞滑跑距离增长、爬升率下降、着陆速度增大、载重量减小

高度表温度误差

比标准大气暖：示度低于实际飞行高度；比标准大气冷：示度高于实际高度

空速表误差

实际密度大于标准密度时表速大于真空速；暖湿空气（如中午）中表速易偏低，干冷空气中易偏高

压力高度

高度表按气压高度原理工作，飞行员使用的是压力高度

注 · 一句话记全：又热又高又湿 → 密度小 → 飞机没劲（高原高温机场起飞难，就是这个）。高度表温度误差记"热低冷高"：热天示度偏低，冷天示度偏高。起飞前 2 h 发动机进气口高度气温预报要求精确到 ±2℃，起飞前 30 min 用实况值校准。

单位换算

1 hPa = 0.75 mmHg；常用百帕（hPa）和毫米汞柱（mmHg）

随高度变化

气压总是随高度降低；高度越高，气压降低得越慢（ΔP = −ρgΔZ，密度随高度减小）

四种气压

本站气压（气压表直接测得）；修正海平面气压（海拔大于 1500 m 的测站不推算）；场面气压（跑道入口端最高点）；标准海平面气压（1013.25 hPa，常数）

高度表三气压

QFE 场面气压高度（相对跑道）；QNE 标准海平面气压高度（航线飞行统一零点）；QNH 修正海平面气压高度（着陆，示度减机场标高 = 距跑道面高度）

五种气压系统

低压、低压槽（槽线）、高压、高压脊（脊线）、鞍型气压区

水平气压梯度

垂直于等压线、由高压指向低压；等压线越密梯度越大，风越强

注 · 高度表三气压按场景记：QFE 是"离场"（对跑道），QNE 是"航线"（所有人同一个零点防相撞），QNH 是"进场"（减机场标高得离地高）。

风向风速

风向指风的来向；1 m/s = 3.6 km/h，1 KT = 1.852 km/h；风速按 0~12 风力等级表示

四个水平力

水平气压梯度力（直接动力）、地转偏向力（北右南左，只改变方向）、摩擦力（山区最大海洋最小，自由大气不考虑）、惯性离心力（曲线运动）

自由大气风压定理

风沿等压线吹；北半球背风而立，高压在右，低压在左；等压线越密风速越大

摩擦层风压定理

风斜穿等压线吹；北半球背风而立，高压在右后方，低压在左前方；交角陆上约 30~45°、水面约 15~20°

地方性风

海陆风（白天海风）、山谷风（白天谷风）、峡谷风（狭窄处流速加大）、焚风（背风坡下沉增温变干）

风对飞行

逆风起降能承受的风速最大，正侧风最小；顺风飞行增大地速、省油增航程，逆风相反，侧风产生偏流需修正

注 · 风压定理两句口诀：自由大气"右高左低沿线吹"，摩擦层"右后高左前低斜穿吹"。风向是来向，报 270° 风就是从西边吹来的西风。

稳定度判断

未饱和气块：γ ＜ γd 稳定，γ = γd 中性，γ ＞ γd 不稳定；饱和气块把 γd 换成 γs 判断

三类稳定度

绝对稳定 γ ＜ γs；条件性不稳定 γs ＜ γ ＜ γd；绝对不稳定 γ ＞ γd。γ 越小大气越稳定

稳定层

等温层（γ = 0）和逆温层（γ ＜ 0）大气非常稳定，又称阻挡层，阻碍垂直运动发展

对流

强烈而有规则的升降运动；速度 1~10 m/s（垂直运动中最大）；形成条件：大气不稳定 + 对流冲击力（热力/动力）

乱流

不规则的涡旋运动；热力乱流（受热不均）与动力乱流（地表摩擦/风切变）；午后最强、夏季最强，使飞机产生颠簸

稳定度日变化

午后大气最不稳定，后半夜和清晨最稳定 → 雷暴多出现在夏季午后，雾多出现在冬季早晨

注 · 判断串成一句话：环境直减率 γ 比气块自己的 γd（或 γs）大，气块才越升越热、越升越快——不稳定。雷暴要午后，雾要清晨，都是稳定度日变化的锅。