摘要：利用2005—2022年天津?yàn)I海國際機(jī)場METAR報(bào)文資料和ERA5數(shù)據(jù)，對機(jī)場大風(fēng)天氣特征進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。結(jié)果表明：天津機(jī)場最盛行的風(fēng)向是N風(fēng)，風(fēng)向頻率季節(jié)差異明顯；0—11時平均風(fēng)速呈先增大后減小趨勢，11時以后變化不明顯，主導(dǎo)風(fēng)向出現(xiàn)更替；2010年以來，大風(fēng)日數(shù)呈現(xiàn)減小的趨勢，春季是大風(fēng)活動最頻繁的季節(jié)。大風(fēng)發(fā)生時多無伴隨天氣現(xiàn)象（占73.3%），沙塵和降雨分別占15.6%和8.2%，形成大風(fēng)的天氣系統(tǒng)以春季冷空氣南下為主。

關(guān)鍵詞：大風(fēng)；盛行風(fēng)；特征分析；濱海國際機(jī)場

隨著民航事業(yè)的持續(xù)快速發(fā)展，天氣因素已成為影響航班正常性的最主要原因［1］。由氣象災(zāi)害造成的飛行事故在持續(xù)增加，約占總事故的1/3［23］。風(fēng)是航空飛行的重要指標(biāo)，對飛機(jī)起飛和著陸有重要影響。飛機(jī)的起飛和著陸通常要求在逆風(fēng)條件下進(jìn)行，在有側(cè)風(fēng)尤其是側(cè)風(fēng)分量較大時，飛機(jī)起飛和著陸操縱會變得比較復(fù)雜［4］。研究并掌握機(jī)場大風(fēng)特征對保障飛行安全及提高航班正常率至關(guān)重要。蔣興文等［5］研究發(fā)現(xiàn)九寨黃龍機(jī)場近地面大風(fēng)主要表現(xiàn)為西北風(fēng)，均出現(xiàn)在白天，大風(fēng)出現(xiàn)最多的季節(jié)是冬季，其形成與中高緯大氣環(huán)流的調(diào)整密切相關(guān)。吳寶軍等［6］研究發(fā)現(xiàn)云南地區(qū)大風(fēng)春季最為顯著，寧蒗和昆明兩地為春季大風(fēng)日數(shù)高值區(qū)且均呈增多趨勢。田軍等［7］研究發(fā)現(xiàn)鄭州機(jī)場1998—2005年的年平均大風(fēng)日數(shù)為15.6日，最多（少）的年份有19（8）個大風(fēng)日，春季出現(xiàn)大風(fēng)的次數(shù)最多。陳猛［8］研究發(fā)現(xiàn)對飛行比較有影響的地面風(fēng)、大風(fēng)一般出現(xiàn)在2—4月，時段主要在11：00—18：00。張智超［9］研究發(fā)現(xiàn)福州長樂國際機(jī)場大風(fēng)活動期主要為夏、秋兩季，大風(fēng)出現(xiàn)日變化不明顯，本場產(chǎn)生大風(fēng)的天氣形勢主要為臺風(fēng)和強(qiáng)冷空氣或者冷臺結(jié)合型。

天津?yàn)I海國際機(jī)場（簡稱天津機(jī)場）為4F級民用國際機(jī)場，《京津冀協(xié)同發(fā)展規(guī)劃綱要》對天津機(jī)場定位為區(qū)域樞紐機(jī)場和我國國際航空物流中心。研究天津機(jī)場地面風(fēng)特征，大風(fēng)天氣的發(fā)生、發(fā)展及演變規(guī)律，在有助于保障航班安全運(yùn)行的同時也能提高效率，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會的高質(zhì)量發(fā)展。

1數(shù)據(jù)與方法

本文使用的資料：（1）2005—2022年天津機(jī)場METAR報(bào)文資料。（2）歐洲中期天氣預(yù)報(bào)中心（ECMWF）提供的ERA5再分析資料，包括水平風(fēng)和位勢高度，水平分辨率0.25°×0.25°。根據(jù)《民用航空氣象地面觀測規(guī)范》定義，大風(fēng)是指瞬間風(fēng)速≥17m/s（或目測估計(jì)風(fēng)力≥8級）的風(fēng)。本文將平均風(fēng)速或陣風(fēng)≥17m/s定義為大風(fēng)。一日中出現(xiàn)至少一次大風(fēng)，記為1個大風(fēng)日，跨日界的大風(fēng)過程，次日同樣也記為大風(fēng)日。以3—5月為春季，6—8月為夏季，9—11月為秋季，12月—次年2月為冬季。

除靜風(fēng)外，將風(fēng)向分為16個方位，風(fēng)向不定時記為VRB。本文所涉及的時間，均采用世界協(xié)調(diào)時（UTC）。

2地面風(fēng)基本特征

圖1給出了2005—2022年天津機(jī)場地面風(fēng)風(fēng)向頻率和平均風(fēng)速分布。天津機(jī)場盛行風(fēng)向?yàn)镹風(fēng)，頻率為11.5%，平均風(fēng)速3.3m/s。NNW風(fēng)的頻率為8.8%，平均風(fēng)速最大，為5.1m/s。SSE、S、SSW、SW、WSW五個風(fēng)向的頻率也很高，高于平均值（虛線），總頻率為37.3%，平均風(fēng)速均在3m/s左右。E風(fēng)的頻率也高于平均值，為7.1%，平均風(fēng)速3.5m/s。進(jìn)一步對各季節(jié)內(nèi)的地面風(fēng)場進(jìn)行統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)（圖略），春季SW風(fēng)的頻率最高（9.5%），S、SSW、WSW、N風(fēng)的頻率也很高，均在9%左右；夏季受西北太平洋副熱帶高氣壓帶西側(cè)影響，盛行偏南風(fēng)，SSE、S風(fēng)的頻率超過了10%，E風(fēng)的頻率也很高，為9.4%；秋季N風(fēng)和NNW風(fēng)的頻率分別為13.6%和9.1%，S、SSW、SW、WSW風(fēng)的頻率也很高，總頻率為32.4%；冬季受蒙古高壓控制或氣旋過境，帶來偏北風(fēng)，N風(fēng)和NNW風(fēng)的頻率分別為16.1%和15%，其他各風(fēng)向頻率均低于7%。

圖2給出了2005—2022年天津機(jī)場地面風(fēng)最大風(fēng)向頻率和平均風(fēng)速日變化。在春季，19時—次日07時最大風(fēng)向在SW、WSW、N之間變動，并且頻率均在10%左右。08—11時最大風(fēng)向?yàn)镾SE，10—11時頻率可達(dá)16%，12—18時盛行S風(fēng)或偏西南風(fēng)（SSW、SW、WSW）。在夏季，00—06時最大風(fēng)向?yàn)镋，頻率在11%—12%左右，07時開始最大風(fēng)向轉(zhuǎn)變?yōu)镾SE，并且頻率持續(xù)增加，在11時達(dá)到最大，約為26%，而后頻率逐漸減小。18—23時的最大風(fēng)向?yàn)镹，這些與游春華等［10］分析2004年8月逐時低層大氣流場結(jié)果一致，夏季受晝夜循環(huán)的山谷風(fēng)、海陸風(fēng)影響明顯，主導(dǎo)風(fēng)向出現(xiàn)更替，下午至上半夜主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)槠巷L(fēng)，下半夜至上午為偏北風(fēng)。在秋季，14時至次日08時，最大風(fēng)向均為N，并且呈現(xiàn)先增加后減小的趨勢，09—10時，11—13時的最大風(fēng)向分別為SSE和S。在冬季，最大風(fēng)向在NNW和N之間變動，并且作為主導(dǎo)風(fēng)的作用越來越小，到11時，最大風(fēng)向?yàn)镾，12—23時，最大風(fēng)向?yàn)镹，并且頻率呈增加趨勢。四個季節(jié)平均風(fēng)速日變化均表現(xiàn)為0—11時呈先增大后減小趨勢，11時以后變化不明顯。

3地面大風(fēng)特征分析

圖3為2005—2022年天津機(jī)場大風(fēng)日數(shù)的年和月變化趨勢。天津機(jī)場累計(jì)大風(fēng)日平均為14.9天，年際變化大。最多大風(fēng)日數(shù)為2010年，可達(dá)31天，最少大風(fēng)日數(shù)為2008和2022年，為7天。但要注意的是2008年6月19日及以前的METAR報(bào)文數(shù)據(jù)間隔時間為一小時，其后的為半小時，會導(dǎo)致2008年及以前的年份的大風(fēng)日數(shù)偏低。2010年以來，大風(fēng)日數(shù)呈現(xiàn)減小的趨勢，這與徐靈芝等［11］的結(jié)果一致，徐靈芝等［11］利用天津1981—2017年氣象觀測站資料，發(fā)現(xiàn)沿海地區(qū)大風(fēng)的日數(shù)在減少。春季是大風(fēng)活動最頻繁的季節(jié)，研究表明，春季的大風(fēng)主要是冷鋒后偏北大風(fēng)，鋒后有強(qiáng)冷空氣活動。

由表1可見，NNW風(fēng)出現(xiàn)大風(fēng)的頻率最高，可達(dá)57.3%。NW風(fēng)和N風(fēng)分別占21.5%和12.9%，NNW、NW和N風(fēng)合計(jì)為91.7%。E風(fēng)和ESE風(fēng)分別占2.5%和1.3%，剩余風(fēng)向均低于1%。N風(fēng)時的平均風(fēng)速最大，ESE雖然占比少，但是平均風(fēng)速和中位值均較大。NNW風(fēng)由于頻率最高，并且最大陣風(fēng)平均值和最大值均最大，是危害飛行安全最大的風(fēng)向。

總體來看，大風(fēng)發(fā)生時無伴隨天氣現(xiàn)象占73.3%，沙塵天氣占15.6%，降雨和雷暴分別占比8.2%和6.6%。沙塵會影響能見度，并且對通信、儀器設(shè)備都有影響。降雨會導(dǎo)致跑道濕滑從而致使跑道摩擦力減少，航空器剎車距離增大而沖出跑道的風(fēng)險(xiǎn)。雷暴常伴隨著強(qiáng)降水、閃電、冰雹、風(fēng)切變等天氣現(xiàn)象，嚴(yán)重威脅飛行安全。

由圖3（b）可以看出，天津機(jī)場大風(fēng)活動最頻繁的季節(jié)是春季。圖4（a）給出了3—5月平均的850hPa風(fēng)場和500hPa位勢高度場。氣候平均態(tài)下3—5月等高線比較平直，東亞大槽較弱，天津機(jī)場受西北風(fēng)影響，但風(fēng)速較小。挑選持續(xù)時間5小時以上的6次春季大風(fēng)過程合成的850hPa風(fēng)場和500hPa位勢高度場（圖4b）可以看出，大風(fēng)天氣過程的環(huán)流形勢與平均狀況存在明顯的不同，東亞大槽加深，天津機(jī)場受槽后強(qiáng)勁的西北風(fēng)影響。

4結(jié)論

（1）天津機(jī)場最盛行的風(fēng)向是N風(fēng)，可達(dá)11.5%，NNW、SSE、S、SSW、SW、WSW、E風(fēng)的頻率高于平均值。風(fēng)向頻率季節(jié)差異明顯，春季SW風(fēng)的頻率最高（9.5%），夏季盛行偏南風(fēng)，秋季N風(fēng)頻率最高（13.6%），冬季盛行偏北風(fēng)。

（2）春、夏、秋、冬季平均風(fēng)速日變化均表現(xiàn)為0—11時呈先增大后減小趨勢，11時以后變化不明顯。夏季風(fēng)向頻率日變化比其他三個季節(jié)更明顯，這可能是由于夏季受晝夜循環(huán)的山谷風(fēng)、海陸風(fēng)影響明顯，主導(dǎo)風(fēng)向出現(xiàn)更替。

（3）2010年以來，大風(fēng)日數(shù)呈現(xiàn)減小的趨勢。春季是大風(fēng)活動最頻繁的季節(jié)，5月是春季大風(fēng)天氣出現(xiàn)最多的月份。

（4）大風(fēng)發(fā)生時無伴隨天氣現(xiàn)象占73.3%，沙塵和降雨分別占15.6%和8.2%。形成大風(fēng)的天氣系統(tǒng)以春季冷空氣南下為主。

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資助項(xiàng)目：天津市大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目（202310059122）

作者簡介：韋春林（2003—），女，漢族，廣西南寧人，本科在讀，研究方向：航空氣象。

*通訊作者：楊朝虹。