機(jī)場(chǎng)地面風(fēng)特殊變化的監(jiān)測(cè)與分析

關(guān)春玲 傅東瑜

DOI：10.16661/j.cnki.1672-3791.2016.14.150

摘 要：該文對(duì)沈陽(yáng)桃仙國(guó)際機(jī)場(chǎng)自動(dòng)氣象觀測(cè)系統(tǒng)記錄的風(fēng)向、風(fēng)速進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，結(jié)合航空器關(guān)于風(fēng)切變的報(bào)告、航空地面氣象觀測(cè)月總簿及觀測(cè)員關(guān)于風(fēng)的特殊天氣報(bào)告等資料，分析在觀測(cè)員發(fā)出的各種氣象要素特殊天氣報(bào)告中，關(guān)于風(fēng)的特殊天氣報(bào)告較少的原因，提出了增加短時(shí)平均值風(fēng)特殊變化通報(bào)并設(shè)立相關(guān)告警值，同時(shí)利用地面自動(dòng)觀測(cè)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)低空風(fēng)切變的方法，以更好的保障飛行安全。

關(guān)鍵詞：飛行安全 風(fēng) 風(fēng)切變 統(tǒng)計(jì)分析

中圖分類(lèi)號(hào)：P425.6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2016）05（b）-0150-02

民航氣象用戶對(duì)風(fēng)向、風(fēng)速及風(fēng)的特殊變化是非常關(guān)心的[1]。而風(fēng)的特殊變化包括風(fēng)速的突然加大、變小，風(fēng)向的突然改變等[2]。筆者對(duì)機(jī)場(chǎng)特殊天氣記錄進(jìn)行查閱，發(fā)現(xiàn)風(fēng)的特殊報(bào)告記錄很少，這與實(shí)際的大氣運(yùn)動(dòng)狀態(tài)極不相符，而對(duì)近1年機(jī)場(chǎng)自動(dòng)氣象觀測(cè)數(shù)據(jù)中的瞬時(shí)風(fēng)速的變化進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，發(fā)現(xiàn)瞬時(shí)風(fēng)速大于5 m/s， 且1 min內(nèi)變化大于5 m/s的風(fēng)速變化出現(xiàn)了174次。因此，筆者對(duì)自動(dòng)氣象觀測(cè)數(shù)據(jù)中風(fēng)的變化進(jìn)行了進(jìn)一步的統(tǒng)計(jì)分析，依據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果對(duì)風(fēng)特殊變化發(fā)布情況進(jìn)行了探討，對(duì)建立告警提示等給出了建議。

1 方法與資料

1.1 統(tǒng)計(jì)資料

統(tǒng)計(jì)采用2013年6月—2014年5月期間沈陽(yáng)桃仙國(guó)際機(jī)場(chǎng)的氣象資料，包括以下幾個(gè)方面。

（1）自動(dòng)觀測(cè)系統(tǒng)風(fēng)向、風(fēng)速記錄。

（2）風(fēng)特殊報(bào)告記錄。

（3）航空器空中報(bào)告風(fēng)切變記錄。

（4）航空地面氣象觀測(cè)月總簿。

1.2 分析方法

對(duì)2013年6月—2014年5月自動(dòng)氣象觀測(cè)系統(tǒng)在機(jī)場(chǎng)跑道西南方向（飛機(jī)的主用方向）的風(fēng)向、風(fēng)速記錄進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，找出瞬時(shí)風(fēng)速大于5 m/s且1 min變化大于5 m/s的風(fēng)出現(xiàn)的次數(shù)及對(duì)應(yīng)時(shí)間，并找出相應(yīng)時(shí)間內(nèi)2 min平均、10 min平均風(fēng)速發(fā)生同樣變化的次數(shù)，結(jié)合觀測(cè)員關(guān)于風(fēng)特殊報(bào)告的記錄，結(jié)合對(duì)風(fēng)特殊通報(bào)發(fā)布標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分析，探討在觀測(cè)員發(fā)出的各種氣象要素特殊天氣報(bào)告中，關(guān)于風(fēng)的特殊天氣報(bào)告較少的原因。

查閱航空地面氣象觀測(cè)月總簿記錄，統(tǒng)計(jì)發(fā)生風(fēng)特殊變化時(shí)間對(duì)應(yīng)發(fā)生的天氣現(xiàn)象，統(tǒng)計(jì)航空器空中報(bào)告中關(guān)于風(fēng)切變的記錄，并統(tǒng)計(jì)出對(duì)應(yīng)時(shí)間自動(dòng)觀測(cè)系統(tǒng)記錄的跑道兩端及中點(diǎn)處的風(fēng)變化數(shù)據(jù)，通過(guò)統(tǒng)計(jì)結(jié)果分析風(fēng)變化與低空風(fēng)切變的關(guān)系。

2 統(tǒng)計(jì)分析與探討

2.1 風(fēng)特殊變化統(tǒng)計(jì)分析及風(fēng)特殊通報(bào)標(biāo)準(zhǔn)探討

觀測(cè)員特殊天氣觀測(cè)通報(bào)記錄簿中，上述一年時(shí)段內(nèi)風(fēng)特殊通報(bào)記錄共出現(xiàn)2次，全部出現(xiàn)在整點(diǎn)或半點(diǎn)觀測(cè)時(shí)段內(nèi)，且是由自動(dòng)觀測(cè)設(shè)備自動(dòng)采集到的，也就是說(shuō)沒(méi)有人工主動(dòng)發(fā)布的通報(bào)。

民用航空氣象觀測(cè)工作中，風(fēng)的特殊天氣報(bào)告標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定為以下幾方面。

（1）當(dāng)平均地面風(fēng)向比最近報(bào)告中的風(fēng)向相比有大于或等于60°的變化，且平均風(fēng)速在變化前或后大于或等于5 min/s時(shí)。

（2）當(dāng)平均地面風(fēng)速與最近報(bào)告中的風(fēng)速相比有大于或等于5 min/s的變化時(shí)。

其中，平均地面風(fēng)向、風(fēng)速規(guī)定以10 min的平均值作為基準(zhǔn)[3]。

在近1年自動(dòng)觀測(cè)數(shù)據(jù)風(fēng)的記錄中，以瞬時(shí)值作為基準(zhǔn)，風(fēng)的變化超過(guò)特殊報(bào)告規(guī)定的次數(shù)為174次，而以2 min平均值和10 min平均值作為基準(zhǔn)時(shí)，相應(yīng)的次數(shù)分別為17次和0次。從統(tǒng)計(jì)結(jié)果很容易看出，瞬時(shí)風(fēng)速較大，且發(fā)生較劇烈變化的次數(shù)多，這符合大氣的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)[4]，2 min平均后出現(xiàn)次數(shù)明顯減少，10 min平均后風(fēng)的這種突然變化就顯現(xiàn)不出來(lái)了。也就是說(shuō)10 min的平均值并不能客觀地、真實(shí)地反應(yīng)大氣短時(shí)內(nèi)的劇烈的變化。

在記錄的17次2 min平均風(fēng)速突變（平均風(fēng)大于5 m/s且每分鐘變化大于5 m/s）中，有9次受雷暴、降水等天氣影響，但有8次是沒(méi)有天氣現(xiàn)象影響的晴空下發(fā)生的。按照現(xiàn)有的規(guī)定，氣象觀測(cè)人員是不需要向用戶通報(bào)風(fēng)的這種短時(shí)突變的，但是風(fēng)的這種短時(shí)突變必然會(huì)對(duì)飛行造成影響。所以，有必要對(duì)風(fēng)變化通報(bào)的閾值進(jìn)行進(jìn)一步的探討，根據(jù)需要細(xì)化風(fēng)的短時(shí)突變報(bào)警閾值，并進(jìn)行有效監(jiān)控、通報(bào)。

2.2 風(fēng)變化與低空風(fēng)切變的關(guān)聯(lián)

低空風(fēng)切變?cè)谌趵妆h面和積雨云中，甚至在晴天都可能產(chǎn)生[5]。它具有變化時(shí)間短（只有幾秒）、范圍小、強(qiáng)度大，探測(cè)難、預(yù)測(cè)難的特點(diǎn)，飛行員一旦遇到，會(huì)對(duì)操縱飛機(jī)帶來(lái)較大的困難[6]。目前還沒(méi)有十分可靠的低空風(fēng)切變探測(cè)儀器和預(yù)報(bào)方法。

美國(guó)機(jī)場(chǎng)低空風(fēng)切變報(bào)警系統(tǒng)在機(jī)場(chǎng)平面有6個(gè)測(cè)風(fēng)站，即中央站和5個(gè)分站，各分站距中央站平均約為3 km左右。系統(tǒng)規(guī)定任一分站與中央站的風(fēng)向風(fēng)速向量差達(dá)到7.7 m/s以上時(shí)即發(fā)生報(bào)警信號(hào)。所以，上述情況中相當(dāng)?shù)娘L(fēng)水平切變值每公里2.6 m/s，可作為能對(duì)飛行構(gòu)成危害的強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)。

桃仙機(jī)場(chǎng)的自動(dòng)觀測(cè)系統(tǒng)在機(jī)場(chǎng)跑道兩端及中間安裝了測(cè)風(fēng)系統(tǒng)，能夠得到同一水平線上相隔1.2 km的3個(gè)點(diǎn)的風(fēng)的數(shù)據(jù)。

筆者對(duì)近1年的航空器空中報(bào)告中及其發(fā)生時(shí)間對(duì)應(yīng)的自動(dòng)觀測(cè)系統(tǒng)3個(gè)方向上的2 min平均最大風(fēng)向、風(fēng)速進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，從統(tǒng)計(jì)結(jié)果可以看出，在近1年內(nèi)僅有的6次航空器風(fēng)切變報(bào)告中，自動(dòng)觀測(cè)系統(tǒng)記錄的近地面風(fēng)2 min平均最大風(fēng)速矢量差均超過(guò)了2 m/s，而超過(guò)2.6 m/s的共出現(xiàn)4次，尤其是2014年5月5日13時(shí)50分風(fēng)速矢量差達(dá)到20 m/s，風(fēng)向變差200°左右。因此，可以嘗試借鑒美國(guó)機(jī)場(chǎng)低空風(fēng)切變報(bào)警系統(tǒng)，對(duì)自動(dòng)觀測(cè)系統(tǒng)提供的3個(gè)位置的風(fēng)向、風(fēng)速進(jìn)行橫向比較，規(guī)定一個(gè)合理報(bào)警閾值，通過(guò)對(duì)跑道地面風(fēng)地監(jiān)測(cè)進(jìn)行跑道低空風(fēng)切變的監(jiān)測(cè)，并通報(bào)提醒用戶。

3 建議及總結(jié)

（1）在觀測(cè)員發(fā)出的關(guān)于風(fēng)的特殊天氣報(bào)告較少的原因是現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的用于確定平均地面風(fēng)速和風(fēng)向的10 min平均值不能全面的反映風(fēng)的特殊變化，建議補(bǔ)充風(fēng)短時(shí)突變特殊通報(bào)。

（2）該場(chǎng)出現(xiàn)低空風(fēng)切變時(shí)，自動(dòng)觀測(cè)系統(tǒng)3個(gè)方位的測(cè)風(fēng)數(shù)據(jù)會(huì)有一定的變化，建議對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)控，設(shè)立閾值并進(jìn)行通報(bào)。

4 結(jié)語(yǔ)

從現(xiàn)有的風(fēng)特殊變化發(fā)布標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定可以看出，現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)側(cè)重向用戶通報(bào)大氣運(yùn)動(dòng)受天氣系統(tǒng)的影響在一段時(shí)間內(nèi)發(fā)生的明顯改變，而該文闡述的將風(fēng)在短時(shí)間、小范圍內(nèi)發(fā)生的突變向用戶通報(bào)，是對(duì)現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行補(bǔ)充，可大大減少這種短時(shí)的突變對(duì)飛行造成的影響。

對(duì)于低空風(fēng)切變這種尚無(wú)準(zhǔn)確預(yù)報(bào)和觀測(cè)手段的特殊氣象現(xiàn)象，如果可以通過(guò)間接觀測(cè)的方法對(duì)用戶發(fā)出警示，對(duì)飛行安全也是大有益處。

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