杜星 木翔翔 拓艷婷

摘要：低空風(fēng)切變會(huì)對(duì)飛機(jī)的安全和正常飛行產(chǎn)生不利影響，飛機(jī)因?yàn)樵庥鲲L(fēng)切變而低高度復(fù)飛的現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生。本文匯總了銀川河?xùn)|機(jī)場(chǎng)（以下稱“機(jī)場(chǎng)”）一日內(nèi)發(fā)生的幾起典型低空風(fēng)切變的情況，并從天氣學(xué)角度分析出現(xiàn)低空風(fēng)切變的成因，發(fā)現(xiàn)：在強(qiáng)氣壓梯度力的作用下，機(jī)場(chǎng)當(dāng)日白天地面西北風(fēng)較大，午后在動(dòng)量下傳作用下風(fēng)場(chǎng)發(fā)生了變化，導(dǎo)致出現(xiàn)了低空風(fēng)切變，夜間由于日變化影響加之冷空氣下滑再次出現(xiàn)低空風(fēng)切變，風(fēng)廓線雷達(dá)對(duì)探測(cè)低空風(fēng)切變有很好的參考價(jià)值。

關(guān)鍵詞： 銀川河?xùn)|機(jī)場(chǎng);低空風(fēng)切變;航班

低空風(fēng)切變一般指高度 500米以下，風(fēng)速矢量或其分量沿垂直方向或某一水平方向的變化，它反映了所研究的兩點(diǎn)之間風(fēng)速和風(fēng)向的變化。低空風(fēng)切變具有變化時(shí)間短、尺度范圍小、強(qiáng)度大、影響惡劣等特點(diǎn)，常常導(dǎo)致飛機(jī)航跡偏離，破壞飛機(jī)的穩(wěn)定性，造成飛機(jī)速度、姿態(tài)不可控，被公認(rèn)為是飛機(jī)起飛、降落過(guò)程中的重要危險(xiǎn)因素。機(jī)場(chǎng)三面環(huán)沙，距離西北方向50千米處有賀蘭山作為天然屏障，同時(shí)又處在黃河的東岸旁邊，截然相反的地貌屬性導(dǎo)致風(fēng)場(chǎng)在機(jī)場(chǎng)進(jìn)近區(qū)域內(nèi)容易發(fā)生突變，形成低空風(fēng)切變。機(jī)場(chǎng)每年3?5月大風(fēng)日較多，更容易激發(fā)出低空風(fēng)切變，該時(shí)段是全年低空風(fēng)切變的多發(fā)季節(jié)，研究低空風(fēng)切變的成因有重要的實(shí)際意義。近年來(lái)，在西北地區(qū)范圍內(nèi)，強(qiáng)曉西[1]對(duì)西安咸陽(yáng)機(jī)場(chǎng)的一次雷暴天氣引起的低空風(fēng)切變天氣做了分析總結(jié)，石艷麗[2]總結(jié)了低空風(fēng)切變對(duì)蘭州中川機(jī)場(chǎng)的影響，黃軒[3]等對(duì)西寧機(jī)場(chǎng)一次個(gè)例基于激光測(cè)風(fēng)雷達(dá)探測(cè)做了結(jié)構(gòu)特征研究。本文選取了2021年1月27日的一起典型個(gè)例，匯總了一日內(nèi)4起低空風(fēng)切變，詳細(xì)描述了其對(duì)不同航班的不同影響，隨后從天氣學(xué)角度進(jìn)行成因分析，總結(jié)歸納演變規(guī)律，驗(yàn)證風(fēng)廓線雷達(dá)的探測(cè)準(zhǔn)確性，以期為日后低空風(fēng)切變的預(yù)報(bào)和服務(wù)起到幫助作用。

1 低空風(fēng)切變事件

2021年1月27日，機(jī)場(chǎng)出現(xiàn)了典型的春季大風(fēng)天氣，在午后和前半夜因近地面風(fēng)場(chǎng)突變引起了低空風(fēng)切變，根據(jù)航空器報(bào)告資料統(tǒng)計(jì)匯總了當(dāng)日低空風(fēng)切變事件，機(jī)場(chǎng)共有四架飛機(jī)遭遇風(fēng)切變，給相應(yīng)航班的安全、正常有序進(jìn)近著陸造成了一定的不利影響。具體的低空風(fēng)切變事件如表1所示，前三次低空風(fēng)切變強(qiáng)度較弱，雖然造成飛機(jī)進(jìn)場(chǎng)著陸過(guò)程中姿態(tài)不穩(wěn)，但是最終安全著陸，相對(duì)影響較小。但是最后一架飛機(jī)因遭遇低空風(fēng)切變而低高度復(fù)飛，復(fù)飛之后沒(méi)有選擇再次嘗試著陸，備降到其他機(jī)場(chǎng)。可見(jiàn)此次低空風(fēng)切變強(qiáng)度較強(qiáng)，影響較大。

2 成因分析

2.1 地面天氣形勢(shì)

根據(jù)27日8時(shí)地面圖（圖1）可知，在我國(guó)范圍內(nèi)，河套以西、青藏高原北部、新疆以東的地區(qū)受冷高壓控制，有較強(qiáng)的冷空氣在青海境內(nèi)堆積，中心氣壓高達(dá)1045百帕，可見(jiàn)冷空氣勢(shì)力較強(qiáng)。我國(guó)東北、華北和整個(gè)東部地區(qū)均處熱低壓控制之中，機(jī)場(chǎng)目前處在冷高壓前部，在強(qiáng)地面氣壓梯度力的作用下，白天預(yù)計(jì)西北風(fēng)較大。另外，蒙古國(guó)西北部有強(qiáng)冷高壓呈“東移南壓”態(tài)勢(shì)。當(dāng)日需要高度關(guān)注南北兩冷高壓是否會(huì)合并增強(qiáng)，如果合并增強(qiáng)，那么機(jī)場(chǎng)地面風(fēng)將會(huì)更大，在地面風(fēng)速增大時(shí)段就會(huì)出現(xiàn)低空風(fēng)切 變。

2.2 高空天氣形勢(shì)

在1月27日8時(shí)200百帕的高空?qǐng)D上（圖2），從我國(guó)河套地區(qū)西北部經(jīng)寧夏回族自治區(qū)北部到山東半島一帶有西北風(fēng)急流穿過(guò)，風(fēng)速較大，可見(jiàn)急流非常強(qiáng)盛。而在500百帕的高空?qǐng)D上，風(fēng)場(chǎng)形勢(shì)和200百帕非常相似，急流位置和500百帕基本重合，可見(jiàn)中高層維持著深厚的急流，綜合分析可知機(jī)場(chǎng)所在的中高空整層風(fēng)速很大。在700百帕的高空?qǐng)D上，機(jī)場(chǎng)同樣處在強(qiáng)西北氣流之中。而850百帕河套地區(qū)是大風(fēng)區(qū)，機(jī)場(chǎng)處在大風(fēng)區(qū)的中心位置，此高度離地面只有不到500米的距離，從低到高的風(fēng)場(chǎng)的空間配置來(lái)看，機(jī)場(chǎng)上空是一致的偏北大風(fēng)，850百帕大風(fēng)更是說(shuō)明了本場(chǎng)近地面風(fēng)速較大。在以上天氣背景下可以預(yù)計(jì)，當(dāng)午后機(jī)場(chǎng)受動(dòng)量下傳作用影響時(shí)，機(jī)場(chǎng)近地面層會(huì)出現(xiàn)風(fēng)向變化，風(fēng)速增大的時(shí)段。而到夜間，因日變化的影響，近地面層風(fēng)場(chǎng)也會(huì)隨之有所變化。應(yīng)結(jié)合航班動(dòng)態(tài)高度關(guān)注低空風(fēng)切變，及時(shí)服務(wù)氣象用戶，協(xié)作配合降低低空風(fēng)切變對(duì)航班的不利影響。

2.3 地面風(fēng)場(chǎng)觀測(cè)

通過(guò)分析1月27日15時(shí)的寧夏全區(qū)自動(dòng)站資料（圖3），發(fā)現(xiàn)寧夏中北部出現(xiàn)了大范圍的大風(fēng)天氣，機(jī)場(chǎng)所處的位置上游是風(fēng)速最大區(qū)域，而本場(chǎng)所處的位置風(fēng)速較小，飛機(jī)在進(jìn)近區(qū)域下降進(jìn)場(chǎng)的過(guò)程中由大風(fēng)速區(qū)向小風(fēng)速區(qū)穿越，具備了遭遇風(fēng)切變的條件。

在1月27日22時(shí)的10分鐘平均風(fēng)速圖（圖4）上來(lái)看，寧夏中北部同樣是大風(fēng)區(qū)，但是風(fēng)向極不穩(wěn)定，多處出現(xiàn)了風(fēng)場(chǎng)的輻合區(qū)。其中機(jī)場(chǎng)所處的位置是輻合中心，且周邊風(fēng)速較大，可見(jiàn)其上空出現(xiàn)了系統(tǒng)性的切變區(qū)。此種風(fēng)切變預(yù)計(jì)維持較長(zhǎng)時(shí)間，且強(qiáng)度較強(qiáng)。此時(shí)如果有飛機(jī)穿過(guò)以上輻合區(qū)時(shí)，這種低渦型的輻合區(qū)處處有切變。所以一旦有飛機(jī)穿越，飛機(jī)遭遇低空風(fēng)切變的可能性就會(huì)很大。在夜間22時(shí)前后，機(jī)場(chǎng)飛機(jī)和白天相比較少，但是仍有3架飛機(jī)報(bào)告遇到了低空風(fēng)切變?？梢?jiàn)這種風(fēng)場(chǎng)結(jié)構(gòu)出現(xiàn)低空風(fēng)切變的可能性較大。最后一架復(fù)飛備降也反映了此類低空風(fēng)切變的強(qiáng)度較強(qiáng)，對(duì)飛行的不利影響較大。

2.4 風(fēng)廓線雷達(dá)探測(cè)

根據(jù)圖5可知，在15：00—15：30，機(jī)場(chǎng)風(fēng)廓線雷達(dá)探測(cè)到的本場(chǎng)近地面風(fēng)發(fā)生了重大變化，即風(fēng)速出現(xiàn)了激增的情況，說(shuō)明本場(chǎng)出現(xiàn)了低空風(fēng)切變，而在此時(shí)機(jī)組報(bào)告也驗(yàn)證了風(fēng)切變的存在。而在21：40—22：13，近地面風(fēng)場(chǎng)先由西北風(fēng)轉(zhuǎn)為西南風(fēng)隨后又向偏北風(fēng)轉(zhuǎn)變，且出現(xiàn)了明顯的下傳氣流，是典型的低空風(fēng)切變結(jié)構(gòu)，有3架航空器報(bào)告驗(yàn)證了低空風(fēng)切變的存在。風(fēng)廓線雷達(dá)探測(cè)的風(fēng)場(chǎng)變化時(shí)間、位置與航空器報(bào)告的情況基本吻合，通過(guò)此次典型個(gè)例可見(jiàn)，風(fēng)廓線雷達(dá)在探測(cè)低空風(fēng)切變方面有很好的參考價(jià)值。

3? ?結(jié)語(yǔ)

綜上分析，得出以下結(jié)論：第一，2021年1月27日機(jī)場(chǎng)有4架航班遭遇了低空風(fēng)切變，其中前3架雖然遭遇低空風(fēng)切變但是安全著陸，最后1架低高度復(fù)飛后選擇備降。第二，冷空氣在青藏高原北部堆積，機(jī)場(chǎng)處在冷高壓前部，在強(qiáng)氣壓梯度力的作用下，機(jī)場(chǎng)當(dāng)日白天地面西北風(fēng)較大。第三，中高空急流和低層偏北大風(fēng)控制機(jī)場(chǎng)，午后在動(dòng)量下傳作用下風(fēng)場(chǎng)發(fā)生了變化，導(dǎo)致了低空風(fēng)切變。第四，夜間受日變化的影響，地面風(fēng)向有所變化，且有冷空氣下滑形成下沉氣流，造成較強(qiáng)低空風(fēng)切變，是飛機(jī)復(fù)飛的主要原因。第五，風(fēng)廓線雷達(dá)在探測(cè)低空風(fēng)切變方面有很好的參考價(jià)值。

參考文獻(xiàn)

強(qiáng)曉西.西安咸陽(yáng)機(jī)場(chǎng)一次風(fēng)切變個(gè)例分析[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2018，15（7）：138，141.

石艷麗.低空風(fēng)切變對(duì)蘭州中川機(jī)場(chǎng)進(jìn)場(chǎng)航空器的影響[J].甘肅科技縱橫，2020，49（1）：25-27.

黃軒，鄭佳鋒，張杰，等.西寧機(jī)場(chǎng)一次低空風(fēng)切變的結(jié)構(gòu)和特征研究[J].激光技術(shù)，2022，46（2）：206-212.

作者簡(jiǎn)介

杜星，民航寧夏空管分局預(yù)報(bào)室?guī)О嘀魅?，高?jí)工程師，主要研究方向：航空氣象。

木翔翔，民航寧夏空管分局觀測(cè)室副主任，工程師，主要研究方向：航空氣象。

拓艷婷，民航寧夏空管分局觀測(cè)室?guī)О嘀魅?，工程師，主要研究方向：航空氣象?/p>

Influence and Cause of Low Altitude Wind Shear on Flights at Yinchuan Hedong Airport

DU Xing，MU Xiangxiang，TUO Yanting

Ningxia Sub-bureau of Northwest Regional Air Traffic Management Bureau of CAAC， Yinchuan 750009， China

Abstract： Low altitude wind shear will influence the flight of aircraft. Sometimes， aircraft overshoot at low altitude due to wind shear. This paper summarizes low-level wind shear occurred in Yinchuan Hedong Airport in one day， and analyzes the causes of low-level wind shear from the perspective of meteorology. It is found that under the action of strong pressure gradient force，? the ground northwest wind of the airport is strong in the daytime， and the wind field changes under the action of momentum transmission in the afternoon， resulting in low-level wind shear. Due to the influence of daily variation and the decline of cold air at night， low-level wind shear occurs again. Wind profile radar has a good reference value for detecting low-level wind shear.

Keywords： Yinchuan Hedong Airport; low level wind shear; flights