我国高原气象条件及其对火炮外弹道特性影响

来源：高原气象 【在线投稿】栏目：期刊导读时间：2020-08-31

我国高原面积辽阔，由于高原地区本身环境恶劣、气候多变、地形复杂的影响，以及以往人们对武器装备高原高寒地区使用问题重视不够、试验数据少等方面的原因，炮兵在高原射击时，存在适应性差、“掉弹”、控制效率下降、射击不准等诸多问题。此外，高原射表问题也是一直困扰我军炮兵部队的一大难题。解决这些问题的基础是必须研究清楚高原的气象条件，本研究在查阅大量高原气象、火炮外弹道等相关研究文献的基础上，梳理总结了我国高原气象条件及其对火炮外弹道特性影响的研究情况，为系统开展火炮武器的高原适应性研究、高原射表的编拟、炮兵指挥信息系统的设计提供参考。我国有青藏高原、内蒙高原、云贵高原、黄土高原等四大高原[1]，青藏高原是我国高原的主体，海拔高度平均在4?000?m以上，是世界上最高、地形最复杂的高原，它比世界第二大高原——北美的洛基山海拔2?000多米高出一半。我国高原面积辽阔，海拔1?000?m以上的地区面积约为526万平方公里，约占国土总面积的55%，海拔4?000?m以上的地区面积约185万平方公里，约占国土总面积的19%。根据我国高原地区的情况，考虑到我国周边安全形式和边境反击作战的需要，应重点分析青藏高原火炮武器弹道特性及武器装备性能情况，而且其研究成果对其他高原(高寒)地区具有一定的参考价值。高原气象条件包括：气温、气压、湿度、风、云、能见度，以及天气现象等[2]。这些气象要素都影响火炮的射击精度和作战效能，但气温、气压、湿度、风的影响最为显著。在地面气温方面，文献[3]利用我国高原地区的地面测站逐日平均气温资料、NCEP(美国环境预报中心)、ECMWF(欧洲中期数值预报中心)地面气温资料的再分析值，对地面气温进行了对比分析。3种资料的分析结果不尽相同，分别为：明显变暖、较弱的局部变暖和局部变暖。此外，高原的气温变化呈明显的年代际特征，就高原本身主体而言，各区域的温度变化存在差异，高原主体的气温变化最先出现在高原东南部和海拔较高的区域[4]。在气温随高度变化方面，文献[5]利用台站探空观测资料和卫星观测资料，分析了1979—2002年青藏高原上空温度的变化趋势。结果表明：高原地区上空平流层低层和对流层上层的温度与对流层中低层具有反相变化趋势。平流层低层和对流层上层降温幅度比全球平均降温幅度更大。高原上空对流层中低层增温趋势比同纬度非高原地区更强。青藏高原气温变化的区域性研究同时也受到人们的关注。文献[6]指出，高原年平均气温变化在空间分布上存在差异，高原东北部和西南部升温趋势强于东南部。文献[7]点绘了1951年以来高原各站的逐年平均温度变化曲线，指出可将其分为高原主体、高原北部与地形背风区3种类型。文献[8]利用高原上28个台站1960—1989年的资料，采用旋转主成分分析方法，将高原气温变化分为5个区。文献[9]利用高原及周围地区的台站资料，增加高原东部区域，将高原气温变化分为6个区。文献[10]在分析ISCCP?卫星反演温度场之后，将高原气温变化分为北部、南部和西部3个区。文献[11]根据1962—1999年高原72个台站资料，以唐古拉山的为界，将高原划分为西藏区和青海区。文献[12]利用高原测站冬季和夏季的月平均气温资料，分析高原冬、夏季气温异常的空间分布。文献[13]对近50年青藏高原的地面气温变化的区域特征进行了分析。通过上述文献可以看出，尽管高原气温的整体变化趋势是随高度减小，但仍然有其自身的特殊性和区域性，需要在外弹道研究中重新界定或修正高原地区的温度变化规律。气压变化的一般规律为：气压随高度递减。这是根据大气铅直平衡假设得到的，并有对其进行定量计算公式[14]。高原上气压同样受到其特殊地形的影响，有其自身特点。文献[15]研究了北半球夏季高原对流层顶气压异常变动的物理机制，结果表明：高原对流层顶气压异常变动与平流层和对流层气温及位势高度异常有密切联系，与地表温度异常也有关系；高原地区对流异常和显著的整层大气非绝热加热差异是高原对流层顶气压异常变动的主要原因。文献[16]利用经验正交函数分解(EOF)方法，分析了1948—2004年青藏高原及东亚邻近区域对流层顶气压场的时空演变结构，得到了高原气压场的主要演变特征。在高原地区气压随海拔高度变化规律上，文献[17]除介绍国内外普遍使用的几个压一高公式外，还根据克拉泊龙—门捷列也夫状态方程、静力学基本方程的幂级数近似公式推导出一个比目前已知公式都要精确的压—高公式。此公式计算简便，经86%的高原气象台、站测定，误差在3%以内。通过对以上代表性文献结论的分析可知，高原上气压总体随海拔高度增加成递减趋势，但在高原上的高空大气压也存在其特有的变动性和季节差异。湿度是表征空气中水汽含量和潮湿程度的物理量。相对湿度是指空气中实际水汽压与当时气温下的饱和水汽压的比