蘭州中川機場一次低空風切變天氣分析

摘要：本文對2014年1月29日蘭州中川機場發生的一次低空風切變天氣進行分析， 結果表明：此次低空風切變是飛機在逆風降落的過程中，由于逆風突然增大所遭遇的逆風風切變；此次低空風切變主要是由午后近地面的動量下傳造成的，700hPa的急流帶和近地面較強的熱力湍流為動量下傳的產生提供了有利的動力和熱力條件；由河西弱冷空氣和地面快速增溫影響形成的地面輻合線也是造成此次低空風切變的重要原因。

關鍵詞：低空風切變；動量下傳；冷空氣

中圖分類號： TN959.4 文獻標識碼： A DOI編號： 10.14025/j.cnki.jlny.2018.12.068

1 低空風切變

風切變最廣義的解釋是：風速和（或）風向在空間的變化，包括上升氣流和下降氣流的變化，它可以是單純的風向切變，或單純的風速切變，也有風向風速同時出現變化。任何天氣系統或是盛行風場受障礙物影響產生的風速和風向的變化，本質上都能導致風切變，它存在于大氣的各個高度層。發生在跑道上空500m以下的風切變對航空器的起降影響很大，將發生在這一氣層中的風切變稱為低空風切變。隨著航班量的增長，低空風切變對飛行安全的影響越發凸顯，近年來對低空風切變的研究也逐漸增多[1-5]。本文對2014年1月29日發生在蘭州中川機場的一次低空風切變天氣進行了分析，以期為低空風切變的預報提供借鑒與幫助。

2 過程概述

2014年1月29日，蘭州中川機場白天升溫異常，加之弱冷空氣南下，造成蘭州中川機場出現沙塵天氣，并伴隨出現低空風切變天氣，這也是蘭州中川機場有記錄以來發生日期最早的一次低空風切變。

2014年1月29日16：40（北京時，下同），某航班使用南跑道（36號跑道）降落時因遭遇低空風切變拉升，拉升高度為真高400m。

3 過程分析

3.1中小尺度分析

圖1是蘭州中川機場跑道中間（MID）、跑道北頭（RWY18）和跑道南頭（RWY36）三個測風點的瞬時風速在1月29日16：15～16：45的變化曲線。可以看出，三個測風點的風速都呈現出先增大后減小，之后又增大的變化趨勢，第二次增大過程中都出現風速的最大值。從16：22開始，跑道北頭風速開始突增，過2min后跑道中間風速開始增大，再過2min后，跑道南頭風速也開始增大。

圖1中方框內是接收到低空風切變報告前10min三個測風點的瞬時風速的變化，可以看出，16：31當跑道北端達到最大值12m/s時，跑道南端的風速為3.3m/s。16：34，跑道中間風速達到最大值12.8m/s，此時南端的風速僅為2.7m/s。由此可以看出，無論風向是否一致，在跑道上空有明顯的低空風切變存在。

圖1 蘭州中川機場跑道中間（MID）、跑道北端（RWY18）和跑道南頭（RWY36）三個測風點的瞬時風速在1月29日16：15～16：45的變化曲線（橫軸為時間，單位：min；縱軸為風速，單位：m/s）

因為此次是飛機使用南跑道降落時遭遇的風切變，因此著重分析跑道南頭的風向風速，圖2中WD曲線為風向的變化曲線，為了方便分析，將0°<風向<180°的風向加360°，圖2中黑色粗直線為360°分界線，因此360°以上的為偏東風向，360°以下的為偏西風向，可以看出，在飛機遭遇風切變的前20min，風向從西南轉為東北，同時風速從2.7m/s，增加至11.6m/s。

圖2 蘭州中川機場跑道南端測風點的瞬時風向（WD）和風速（WS）在1月29日16：15～16：45的變化曲線（橫軸為時間，單位：min；左縱軸為風速，單位：m/s，右縱軸為風向，單位：角度）

從以上分析可以得出，此次低空風切變在風向上是一次西南風與東北風的切變，且風速出現瞬時增長。飛機在南跑道降落過程中逆風突然增大，遭遇逆風風切變。

3.2天氣形勢分析

3.2.1動量下傳 分析1月29日500hPa和700hPa高空圖（圖略）。1月29日08時～20時500hPa上，蘭州中川機場所處的整個西北地區都是一致的西北氣流，等壓線較密集，風速較大，為動量下傳提供了良好的高層天氣形勢基礎。

1月29日08時700hPa上，整個西北地區為西北氣流，風速也較大，甘肅河西都≥14m/s，其中風速最大的酒泉達到22 m/s，甘肅河東也都≥12m/s，已達到低空急流的標準。到20時，700hPa上西北地區的風速明顯增大，其中風速最大的民勤達到了26m/s。由于蘭州及其以北地區的海拔較高，很多地方超過1500m，而蘭州中川機場的海拔也達到1947.2m，因此700hPa的急流帶為動量下傳提供了動力條件。

由圖3可見，1月15日～29日蘭州中川機場每日最高溫度呈現出逐步上升的趨勢，特別是29日的最高溫度比28日的最高溫度增加了5.9℃，達到了13.5℃，短期內如此大的升溫幅度和如此高的日最高溫度，在蘭州中川機場的歷史同期是很少見的。短期內的大幅升溫會使近地面的熱力湍流加強。同時從相對濕度上看，這段時期蘭州中川機場的相對濕度都較低，尤其是在24日以后，每日午后14時～17時的最低相對濕度都在20%以下，特別是29日14時～17時的最低相對濕度很低在10%以下，說明近地面很干燥，也有利于熱力湍流的加強，為動量下傳提供了良好的熱力條件。

700hPa的急流帶和近地面較強的熱力湍流，說明1月29日午后蘭州中川機場近地面存在較強的動量下傳，從而致使蘭州中川機場的風向和風速在短時間內有很大的變化。

3.2.2 弱冷空氣 1月29日地面圖上（圖略），高壓中心位于新疆以北的高壓不斷向東南移動，造成有弱冷空氣從河西南下，并且蘭州以南也為一高壓，其中心位于四川盆地。蘭州中川機場29日08時和11時位于兩高之間的低值區中，14時～17時隨著北面弱冷空氣的南移及地面的快速增溫，蘭州中川機場附近形成明顯的地面輻合線，此地面輻合線也使得蘭州中川機場的風向和風速在短時間內變化很大。

4 結語

此次低空風切變是飛機在逆風降落的過程中，由于逆風突然增大所遭遇的逆風風切變。

此次低空風切變主要是由午后近地面的動量下傳造成，700hPa的急流帶和近地面較強的熱力湍流為動量下傳的產生，提供了有利的動力和熱力條件。

由河西弱冷空氣和地面快速增溫影響形成的地面輻合線，也是造成此次低空風切變的重要原因。

參考文獻

[1]黨冰，孫偉中，王嘉媛，魏林波，尚可政，李景鑫，王式功.2004-2007年蘭州中川機場低空風切變分析[J].蘭州大學學報（自然科學版），2013，49（01）：63-69.

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[5]張洪瑋，王琪超，吳松華.基于相干多普勒激光雷達的北京機場春季低空風切變觀測研究[J].大氣與環境光學學報，2018，13（01）：34-41.

作者簡介：楊建華，助理工程師，研究方向：航空氣象預報。