飞机积冰是影响航空飞行安全的重要高影响天气之一， 同时亦是复杂气象条件飞行试验的重要资源。民用运输类飞机在层状云积冰环境中的验证试飞是民机适航取证的重要科目， 加深积冰气象环境云微物理特征的认知可为国产民机适航取证试验提供支撑。为研究西北地区积冰环境的云微物理特征和适航符合性情况， 本文基于2021年12月8日陕西东部地区非降水层状云积冰环境观测试验期间收集的飞机观测数据、 静止气象卫星数据、 ERA5再分析数据及探空数据， 分析了积冰环境的天气背景、 云微物理特征及积冰强度， 并探讨了环境数据的适航符合性。研究结果表明： （1）西南暖湿气流在500 hPa高空槽、 700 hPa切变线和地面冷高压抬升作用下在西北地区东部形成大范围层状云， 云顶部的逆温层有利于过冷水的堆积。（2）观测区层状云分布于2.8~4.2 km高度， 温度分布于-4~-11 ℃， 云顶部存在约100 m厚的逆温层。液态水含量随高度呈增加趋势， 云底部接近0.1 g·m^-3， 在云顶的逆温层底部达到最大值0.39 g·m^-3。在云层的3.7~4.2 km和3~3.3 km高度区域， 小云滴主要分布于10~15 μm， 大云粒子主要分布于50~75 μm， 液态水含量、 小云滴中值体积直径和小云滴谱宽出现大值区； 3.3~3.7 km高度区域的小云滴主要分布于5~10 μm， 数浓度出现峰值， 中值体积直径出现低值。（3）云层上部不同高度层的粒子平均谱分布趋势较为一致， 50 μm以下的小云滴呈双峰分布， 50 μm以上的大云粒子呈单峰分布， “Khrgian-Mazin”分布能较好的拟合云粒子谱的小云滴段。近云顶部的液态水含量大值区与Himawari-8卫星反演的较高反照率（38%~44%）、 较小的云有效半径（7~12 μm）、 较暖云顶（温度-15 ℃）和光学厚度大值区（40~100）有较好的对应关系， 卫星产品对于单层层状云的积冰环境识别具有一定的指示意义。（4）飞机在三次不同高度的水平飞行观测中主要遭遇了中度积冰， 云中的温度、 小云滴中值体积直径和液态水含量在水平方向上分布稳定， 累积平均液态水含量达到适航标准包线值（-10 ℃）的40%~60%， 所遭遇的积冰环境均处于包线范围内。此次非降水层状云的云微物理特征数据符合适航取证试飞的试验环境需求， 尤其在云顶下部逆温层中具备较为理想的试验环境。

为开展云南航空气象安全风险等级评价， 以经过数据质量控制的云南省124个县级气象站点的低云低能见度、 降水、 大风、 结冰、 雷暴等实测数据为基础， 研究云南各区域影响航空起降安全的主要气象要素， 分析云南航空起降气象条件整体状况， 并采用模糊综合评价法， 运用Arcgis空间分析工具， 建立云南航空起降气象安全风险等级区划， 进而明确云南各区域的航空起降气象安全综合风险等级。研究表明： （1）从区域角度来看， 影响云南航空起降安全的主要气象要素在滇西北为结冰， 滇西主要为降雨、 大风； 滇西南主要为低云低能见度、 降雨以及雷暴； 滇东南主要为低云低能见度、 降雨； 滇东的南部主要为降雨， 其余滇东北、 滇中以及滇东的大部整体条件较好， 没有较明显的影响因素。（2）从航空起降气象安全日、 危险日来看， 云南绝大部分地区航空起降气象条件较好， 气象条件相对略差地区主要位于滇西北， 以及滇西的南部边缘、 滇西南的西南边缘、 滇东南的南部边缘、 滇东的南部等地区。（3）从航空起降综合气象风险来看， 云南大部地区处于较安全、 很安全等级； 相对较集中的很危险、 较危险等级仅分布于滇西北的迪庆州中部， 滇西南的临沧市西南部及西双版纳州等地； 整体上， 云南航空起降综合气象风险等级较好。

为了研究云南地区影响航空安全的四类关键气象因子及其区域变化特征， 利用2010 -2021年云南125个气象站逐日逐时地面观测数据与2013 -2019年腾冲驼峰机场的机场地面观测数据， 首先分析了云南地区关键气象要素四季的主要变化特征， 接着针对15个机场城市典型季节短时强降水和大风事件进行时空演变特征分析， 进一步选取典型高原山地机场-腾冲驼峰机场和腾冲气象站点观测数据对比分析夏季短时强降水事件的年发生日数、 春季大风事件的日频发时段， 最后分析了四类气象要素之间的复杂关系并探讨了云南地区航空安全日和危险日的空间分布状况， 结果表明： （1）短时强降水夏季最为显著， 自保山、 腾冲经临沧至普洱等地为短时强降水的高发区； 大风春季最为显著， 宁蒗和昆明两地为春季大风日数高值区且均呈增多趋势； 秋季低能见度最为显著， 主要发生在临沧、 沧源、 普洱、 西双版纳的滇西南地区， 并呈增加趋势； 低云四季空间分布相似且变化较平缓， 夏、 秋季的发生日数和分布区域均高于冬、 春季； （2）夏季短时强降水的发生日数与降水量具有明显的正相关关系， 且发生时段与机场主要航运时段相吻合， 春季大风各机场差异明显， 且多发于14:00 -23:00（北京时）； （3）天气系统的局地性使机场地区发生的天气现象同所在地区之间存在频数差异， 但在变化规律上存在相关性； （4）大理-昆明一线以北地区的航空飞行安全日显著多于云南南部地区， 云南多数地区安全日呈减少趋势； 危险日则集中在普洱以东至文山以西的云南边缘地区， 且沿迪庆-丽江-昆明以西地区呈增加趋势。

2022年2月19 -22日， 云南出现大范围降温、 雨雪天气过程， 造成8个机场多架次航班出现取消、 延误、 返航和颠簸等情况。本文综合利用地面站点观测数据、 ERA5再分析资料和风廓线雷达资料， 分析了此次过程的环流成因、 锋面活动特征及其对航空的影响。结果表明： （1）此次低温雨雪天气是在冷锋和南支槽的共同影响下形成的大范围寒潮过程。21日前， 主要受冷锋影响， 气温骤降， 降水偏弱， 对航空的影响主要是风切变和层结不稳定导致的飞机颠簸； 此后受南支槽影响， 降水增大， 机场积雪、 低云、 雷雨、 风切变等天气对航班影响明显。（2）冷锋主体位于700 hPa以下， 寒潮爆发时， 锋后冷空气在低层偏东风引导下向西推进， 冷空气前端有鼻状凸起， 偏东风的强度和厚度与冷气团的强度和厚度有较好的对应关系； 低层冷空气入侵导致暖空被迫抬升， 同时锋前温暖的西南风沿锋面爬升， 在冷气团上形成明显的逆温层。（3）当锋面强烈发展西进时， 800 hPa锋生函数大值带可较好反映锋线的位置及强度， 锋后偏东风与锋前西南风辐合可在锋生区形成明显的上升气流， 同时锋前650 hPa以下垂直温度梯度较大的区域以及锋后的近地面层理查孙数（R_i ）数值偏小， 易出现湍流和飞机颠簸。（4）风廓线雷达资料显示， 低层偏东风维持期间， 2 km以上西风增强对降水具有一定的指示性意义， 当低层系统性的偏东风减弱消失， 过程结束。

2020年3月23日08:00（北京时， 下同）至26日08:00在云南昆明至老挝万象国际航线途经地区出现一次大范围以冰雹、 雷暴大风为主并伴随有局地短时强降水的强对流天气过程。本文基于中尺度数值模式WRFV4.2（Weather Research and Forecasting Model）和美国国家环境预报中心（NCEP）的FNL（Final Operational Global Analysis）资料， 模拟了此次强对流天气过程， 并利用中国气象局逐小时气象站数据对模拟结果进行可靠性检验。此外， 对WRF模式输出的多种物理量进行了诊断分析， 以期为云南昆明-老挝万象航线的航空气象安全提供参考。结果表明： （1）WRF模式能够较好地模拟气温、 可降水量等要素， 但在白天期间近地面风场的模拟值偏大。（2）模拟输出的物理量场可以指示强雷暴天气发生的时间和地点， 具有一定的时空预报预警作用， 可根据其判断强对流天气对飞行的影响以及影响程度。（3）此次强对流主要是受南支槽东移影响， 高层干冷空气叠加在暖湿空气上， 形成不稳定结构， 被地面辐合线触发而引起。航线途经地区的CAPE（Convective Available Potential Energy）不稳定能量大， 水汽条件充沛， 9 km高度以下上升运动与下沉运动交替出现， 容易对航班造成颠簸。加之0 ℃层位于3 km左右的高度， 航班在飞行时容易造成机身覆冰或遭遇冰雹天气， 给飞行安全造成一定的影响。

低空风切变是影响航空安全和高效运行的重要因素。中川机场作为山地型内陆机场， 受复杂地形和天气系统影响， 风切变发生频率高且多发于夏季。本文根据航空器报告统计分析2009 -2018年中川机场低空风切变事件的时空分布特征， 采用基于测风激光雷达（Windcube 400s-at）资料的风切变识别方法对比了固定窗口法和自适应窗口法的识别效果， 并探究了该地区风切变三维结构的连续演变和空间分布特征。研究表明， 近十年中川机场低空风切变事件发生频次的增长率大于航班量的增长率； 受天气影响， 低空风切变事件峰值出现于4 -7月和8 -10月； 67.2%低空风切变事件伴随对流天气， 多发生于午后200 m高度以下， 危险性高、 风切变强度受对流天气强度影响。相比于固定窗口法， 自适应窗口法识别范围更大， 更适用于风切变三维结构连续演变的研究。该区域风切变垂直空间分布低， 水平尺度多为1000~1500 m和2000~2600 m， 过程持续时间多在20 min内， 移动方向主要受背景风影响。本文研究结果有助于进一步了解该区域风切变的特征， 为低空风切变识别、 演变机理和预报预警等提供参考。

利用双流机场2013-2018年逐小时气象观测资料、 欧洲中心ERA5再分析资料、 MICAPS常规气象资料以及多普勒天气雷达反射率因子资料， 从双流机场雷暴天气的时空特征和分类特征两方面， 对双流机场雷暴天气进行分析。结果表明： 2013 -2018年双流机场发生的雷暴有77.03%伴有降水， 夏季发生的雷暴次数占全年总次数的50%以上， 并具有“夜雷多、 日雷少”特征。持续时间在3 h以内的雷暴占比82.7%。雷暴在机场的偏东方向发展最为活跃。依据雷暴所处环境场的斜压锋生作用和热力条件的差异， 将双流机场的雷暴天气分为冷平流强迫类、 暖平流强迫类、 斜压锋生类和弱平流类。冷平流强迫类雷暴是高空西北冷空气起主导作用。雷暴发生时双流机场多位于500 hPa槽后， 对流层中上层风向随高度逆转， 大气层结的不稳定能量较强， 形成的雷暴常伴有大风、 冰雹或局地短时强降水。雷达回波图上表现为积状云和层状云混合性降水回波。暖平流强迫类雷暴是强盛的偏南暖湿气流起主导作用。雷暴发生时双流机场多位于500 hPa槽前， 对流层中低层风向随高度顺转。大气层结的不稳定能量相对较弱， 但大气层结整体湿润， 易出现短时强降水。雷达回波图上表现为以层状云为主的降水回波。斜压锋生类雷暴发生于中低层冷暖空气强烈交汇的背景下， 锋生作用显著。雷暴发生时大气斜压性较强， 动力条件较好， 易形成多种天气现象相混合的强对流天气。雷达回波图上本场附近有由多个雷暴单体侧向排列、 呈东北-西南向的弓形回波带。弱平流类雷暴发生于大气斜压性弱的背景下。雷暴发生时大气近似准正压状态， 锋生函数小、 温度平流不明显。大气水汽的水平分布较均匀， 近地面为高温高湿， 低层有不稳定能量积累， 当配合适当的触发机制， 可克服对流抑制形成伴有雷阵雨、 阵性大风的雷暴天气。雷达回波图上本场周围分散着许多范围小、 强度弱的回波， 典型特征不明显。

为提高西宁机场风切变预报预警能力， 利用ERA-Interim再分析资料、 机场自动气象站观测资料、 风廓线雷达资料以及激光雷达资料， 对2018年4月26日发生在西宁机场由微下击暴流引发的低空风切变过程进行综合分析。结果表明， 此次低空风切变过程发生在西宁机场11号跑道， 是在风速突然变化过程中发生的水平风切变。低空风切变发生前西宁机场处于横槽前部， 以西北气流为主； 西宁机场上空多云且为低高度对流云， 地面湿度条件较好（t-td≤4 ℃）； 中层（750~650 hPa）有干空气卷入， 有利于对流活动的发展。风廓线雷达显示飞机落地时刻有较强的下沉运动并出现了低层降水， 低空风切变过程发生前10~20 min 1000 m以上空中存在强乱流； 激光雷达监测表明13:25（北京时， 下同）在沿降落轨迹线距跑道入口4.05 km， 高度475 m处出现气旋性涡旋， 是低空风切变出现的前期信号； 13:29 -13:30形成微下击暴流并出现小高压环流， 在跑道入口441 m、 高度81 m处出现中辐散， 辐散风诱发水平风切变， 导致飞机低高度复飞。