引言
低空風切變是指 500 米以下風向和(或)風速變化的現象,它是國際航空界公認的飛機起飛和著陸階段的一個重要危險因素,被人們稱為“無形殺手”.近年來,隨著航班量的顯著增加,低空風切變對航空飛行安全的影響也日益凸顯。航空、氣象等部門的專家對風切變的出現原因及其應對進行了多方面的探討認為,造成低空風切變的原因主要包括下擊暴流、陣風鋒、快速移動的冷鋒兩側、低空逆溫層、低空急流、海陸風等[1].程勇[2]闡述了風切變產生的天氣學條件,分析風切變對飛行的影響以及在飛行過程中遭遇風切變的處置方法。李秀蓮等[3]對 2008年 11月 1 日首都機場冷鋒過境前后風切變現象及其可預報時效進行分析認為,在冷鋒過境前后,首都機場存在多種形式的風切變,有高空槽前后的水平風切變、高層和中層急流軸引起的水平風切變、冷鋒前逆溫層頂上下的水平風切變和地面鋒面過境時跑道面上的水平和側風切變,并對各種風切變的可預報時效進行了分析。劉開宇[4]等通過分析生貴陽機場冷鋒型低空風切變的特征認為,切變線和南下冷鋒是產生該型低空風切變的主要原因,當鋒面過境影響時,狹窄的過渡鋒區使風出現急劇變化,從而易于產生風切變。針對低空風切變的相關預報預警信息的及時、有效地發布,對于保障航空器的正常飛行具有極其重要的作用。
2012 年 3 月底,我國西北地區冷空氣活動頻繁,受強冷空氣南下影響,咸陽機場先后出現多次明顯的低空風切變過程,并收到航空器空中報告。文章利用咸陽機場實況觀測資料對3月30日低空風切變過程進行了分析,以期為今后低空風切變的預報和服務工作提供借鑒。
1 資料說明
1.1 常規探測資料
采用 2012 年 3 月 30 日 00 時(UTC)的地面和高空探測資料分析此次過程的天氣尺度背景形勢,其中格點資料的空間分辨率是1*1.
1.2 機場實時探測資料通過機場自動觀測數據分析 2 分鐘的平均風向及風速的演變情況。
2 過程概況及實況風場演變情況
3 月 30 日下午 13 時 20 分,咸陽機場塔臺電話告知有多架航班在五邊進近過程中遭遇風切變,川航8556 航班在五邊進近過程中 790米高度遭遇風切變,機載設備風切變告警,飛機拉升一次。
本次風切變過程主要是由于冷空氣南下滲入本場導致風場轉換而出現的低空風切變過程。本場風場資料分析顯示,冷空氣來臨之前本場處于弱風場中,風向不穩定,風速 2-3 米/秒。隨著冷空氣逐漸南下,12:45 分左右,05 方向風向最先發生轉變,風速加大;隨后,MID 和 23 方向的風向也發生轉變,12:50后轉為穩定的西北風控制,各個點的風向也逐漸由 2-3米/秒迅速增大到6-7米/秒,直至 13:20以后風速才趨于穩定。在風場調整的過程中,風向、風速均發生了不連續性變化,風切變就發生在這段時間。
3 天氣背景尺度分析
3 月 30 日,西北地區北部受強冷空氣影響,河西、河套中北部出現了大范圍的地面強風,并伴有6-8℃的降溫,強冷空氣的影響范圍廣、強度大,且持續時間較長。
30 日 00 時 500hPa 高度場(圖 2),西北地區東部處在烏拉爾山東部高脊前強勁的西北氣流控制之中,從河套中部到甘肅東南部有淺槽東移,槽后冷平流較強。700hPa 和 850hPa,冷高壓中心位于青海的西北部,高壓系統前部的西北氣流影響西北地區中東部。從甘肅東南部到陜西中部,風速、風向都存在明顯的不連續性。
溫度平流場(圖3),500hPa 從河西到陜西中部存在明顯的冷平流,強冷平流中心位于甘肅中南部及河套的東北部,溫度平流達到-20*10-5℃/s.700hPa 河套北部的冷平流強度為-25*10-5℃/s,系統有明顯的后傾性。這和高度場的分析結果一致。850hPa西北地區的中東部也有明顯的冷平流。
00 時 850hPa 的垂直速度場圖中(圖 4)機場的垂直速度約為 0.6Pa/s,干冷空氣下沉增溫,有利于上層風下傳,使得本場西北風風速增大。700hpa 和 500hPa 受河套中部淺槽東移的影響,垂直速度為負值,有弱的符合上升運動。隨著淺槽的東移,從12時垂直速度圖(圖5)中可以看出,機場上空整層都處在下沉區,這說明中低層存在著明顯的擾動。
受強冷空氣南壓影響,整層都存在較強的冷平流,同時風場具有明顯的不連續性,中低層存在小的擾動,這些形勢有利于低空風切變的發生。
4 結束語
(1)強冷空氣伴隨的冷平流使風場出現明顯的不連續,同時若中低層有小的擾動,這種形勢有利于低空風切變的發生。(2)風速的增大較風向的變化時間略有滯后,滯后時間與冷空氣的強度等有關系。
參考文獻
[1]劉志華,顧志濤。低空風切變對飛行的危害及對策研究[J].飛行試驗,1998,14(1):35-237.
[2]程勇。風切變與飛行[J].航空安全,2008,87:62-64.
[3]李秀蓮,付強,王科,等。風切變對飛行的影響及其預報時效分析[J].氣象科技,2010,38(2):170-174.
[4]劉峰,劉式達,等。廣州白云機場“721”低空風切變天氣過程綜合分析[J].北京大學學報(自然科學版),2007,43(1):23-29.