青島機場一次海風(fēng)鋒低空風(fēng)切變

劉源 趙京華 張勇 房云龍

摘 要：目前國內(nèi)關(guān)于海陸風(fēng)風(fēng)切變的研究較少，而海風(fēng)風(fēng)切變出現(xiàn)時天氣晴好，沒有明顯回波，預(yù)報較困難。本文利用天氣圖、雷達圖、機場氣象要素等常規(guī)資料綜合分析了青島機場的一次導(dǎo)致飛機復(fù)飛的海風(fēng)風(fēng)切變過程。發(fā)現(xiàn)這次風(fēng)切變發(fā)生時瞬時風(fēng)向由東北風(fēng)變?yōu)槲髂巷L(fēng)，1分鐘內(nèi)瞬時風(fēng)速變化幅度達3m/s。相對濕度和修正海平面氣壓在風(fēng)切變發(fā)生前10—20分鐘就有了較明顯突變，可以作為預(yù)報海風(fēng)風(fēng)切變的一部分參考。

關(guān)鍵詞：青島機場;海風(fēng)風(fēng)切變;要素分析

1 緒論

風(fēng)切變是指空間兩點之間的風(fēng)的矢量差，風(fēng)切變分為水平風(fēng)切變和垂直風(fēng)切變。航空氣象學(xué)中低空風(fēng)切變通常是指近地面600m高度以下的垂直風(fēng)切變[1]。低空風(fēng)切變嚴(yán)重危害航空活動安全，尤其是在飛機起飛和著陸階段，能使飛機偏離航跡，使飛機失去穩(wěn)定性。由于低空風(fēng)切變會受多尺度天氣系統(tǒng)的影響，具有時空尺度小、強度大、發(fā)生和消失突然等特點，在民航天氣預(yù)報中，一直是一個重點和難點[2]。

造成低空風(fēng)切變的原因主要有：雷暴、大風(fēng)、海陸風(fēng)、冷鋒、低空急流以及風(fēng)受地形影響等因素[3]。馮彥華等[4]通過分析廣州白云機場低空風(fēng)切變指出，廣州低空風(fēng)切變的發(fā)生與高壓脊、脊后槽前、鋒面低槽和熱帶環(huán)流等4種主要天氣形勢密切相關(guān)。郭智亮等[5]利用的地面自動觀測資料和C波段多普勒天氣雷達資料分析了廣州白云機場一次由對流單體引發(fā)的微下?lián)舯┝鳎J為可利用多普勒天氣雷達發(fā)布低空風(fēng)切變的預(yù)警。單乃超等[6]通過分析中尺度對流單體的外流邊界，認為陣風(fēng)鋒和輻合線是合肥機場低空風(fēng)切變產(chǎn)生的根本因素。王世杰等[7]和翁雪玲等[8]分析了鋒后偏北大風(fēng)引起的風(fēng)切變，并指出高空動量下傳對風(fēng)切變有一定的作用。目前國內(nèi)關(guān)于海陸風(fēng)導(dǎo)致的風(fēng)切變的研究還相對較少，海陸風(fēng)導(dǎo)致的風(fēng)切變的出現(xiàn)不伴隨明顯天氣，具有持續(xù)時間短、出現(xiàn)突然、較難預(yù)報的特點。本文重點分析青島機場的一次海風(fēng)風(fēng)切變過程，對于海風(fēng)風(fēng)切變的預(yù)報有一定的參考。

2 青島機場概況和天氣實況

2.1 機場概況

青島流亭國際機場（以下簡稱青島機場）位于山東省東南沿海，東部和南部為丘陵地帶（嶗山山脈），丘陵地帶的東南部為黃海，機場西南方向為膠州灣，兩面鄰海，膠州灣西南至西北方向為平原，機場以西150km以外為魯中南山地，機場西北到東北為平原。青島機場地處北溫帶季風(fēng)區(qū)，又瀕臨黃海，兼?zhèn)浼撅L(fēng)氣候與海洋氣候特點，冬季氣溫偏高，春季回暖緩慢，夏季炎熱天氣較少，秋季降溫遲緩[9]。

青島機場常出現(xiàn)的風(fēng)切變類型有：雷暴導(dǎo)致的風(fēng)切變，鋒面過境導(dǎo)致的風(fēng)切變，海陸風(fēng)導(dǎo)致的風(fēng)切變。因青島機場兩面鄰海，易受到海陸風(fēng)影響，因此容易出現(xiàn)海陸風(fēng)導(dǎo)致的低空風(fēng)切變。海陸風(fēng)低空風(fēng)切變是由于地表與水面的太陽輻射吸收率不同以及晝夜溫差，產(chǎn)生溫度梯度，導(dǎo)致風(fēng)的變化，形成低高度的海陸風(fēng)[10]。

2.2 機場實況

（1）航空器空中報告。2019年7月26日，預(yù)報員收到塔臺報告：東方航空2060航班11：44（北京時，下同）在17號跑道上空6.1m處遭遇低空風(fēng)切變，飛機復(fù)飛。

（2）機場天氣實況。青島機場2019年7月26日晴到少云，氣溫28—35℃，上午風(fēng)速較小1—2m/s，風(fēng)向不定，午后風(fēng)速增加，平均風(fēng)速3—4m/s，南風(fēng)。

3 天氣形勢分析

3.1 環(huán)流背景分析

從7月26日08時的500hPa高空圖上（圖2上），有淺槽位于遼東半島到黃河入海口附近，未來槽區(qū)從山東半島北部滑過，副高控制蘇皖中部及其以南地區(qū)，機場中高空處于偏西氣流的控制下。從700及850hPa高空圖（圖2下）可知，整個華北地區(qū)處于槽后的高壓脊控制，氣壓場較弱，山東半島為弱高壓環(huán)流控制，機場位于暖區(qū)中，溫度線較稀疏，無明顯溫度槽和高度槽。

由當(dāng)日11時地面圖（圖3上）可知，在山東西北部有弱高壓環(huán)流，山東半島處于大低壓環(huán)流前部的偏南氣流中，低壓中心位于甘肅和內(nèi)蒙古西部。機場處于相對較弱氣壓場中，南風(fēng)，沒有明顯的冷暖鋒。從11：42時的華北雷達拼圖（圖3下）可以驗證，在低空風(fēng)切變發(fā)生時，青島機場沒有明顯的對流回波。

綜上可知，這次低空風(fēng)切變發(fā)生時，青島機場天氣晴好，云系較少;處于較弱氣壓場中，無明顯冷暖鋒和溫度槽。因此可以排除由于雷暴和鋒面過境因素導(dǎo)致的低空風(fēng)切變。

3.2 各氣象要素分析

3.2.1 風(fēng)變化分析

7月26日08時至11時，本場風(fēng)向在南北風(fēng)之間變換頻繁，維持北風(fēng)時間較長，平均風(fēng)速1-3m/s;12時之后風(fēng)速呈現(xiàn)明顯增大形勢，維持在4-6m/s，風(fēng)向也穩(wěn)定為偏西南風(fēng);17：30時之后風(fēng)速減小至2-3m/s，風(fēng)向變?yōu)檎巷L(fēng)。

35號跑道平均風(fēng)向在11：20-11：28時為東南風(fēng)，自100°逐漸變?yōu)?80°，11：36時風(fēng)向為250°，偏西分量最大，之后逐漸穩(wěn)定在200-220°之間。其瞬時風(fēng)速11：20-11：26時維持西南風(fēng)，11：26-11：35在西南和西北之間擺動，之后逐漸穩(wěn)定為西南風(fēng)（圖4a）。

17號跑道平均風(fēng)向11：20-11：28時為東南風(fēng)，11：30時開始逐漸轉(zhuǎn)為西南風(fēng)，平均風(fēng)向在200-250°之間，11：44時平均風(fēng)向維持在200-220°之間。由瞬時風(fēng)向看，在11：30時之前瞬時風(fēng)速為偏北風(fēng)，之后逐漸轉(zhuǎn)為東南風(fēng)，11：40-11：46時，瞬時風(fēng)向由50°變?yōu)?00°，即從東北風(fēng)變?yōu)槲髂巷L(fēng)，風(fēng)向變化很大（圖4b）。

35號跑道11：20-11：33時平均風(fēng)速為2-3m/s，11：33-11：36時略有下降，之后逐漸穩(wěn)定增加，11：51時之后平均風(fēng)速穩(wěn)定在4-5m/s。從瞬時風(fēng)速看11：33-11：35時風(fēng)速變化最大，自0.5m/s變?yōu)?.2m/s。11：42-11：45時，風(fēng)速自1.5m/s變?yōu)?.1m/s。（圖4c）

17號跑道自11：20時開始平均風(fēng)速逐漸增加，由1-2m/s增加為2-3m/s，11：47時略有下降，變?yōu)?m/s，11：53時之后風(fēng)速明顯增大，逐漸穩(wěn)定為4-6m/s;其瞬時風(fēng)速的變化趨勢同平均風(fēng)速一致，但在11：44-11：47時瞬時風(fēng)速由3.5m/s變?yōu)?.5m/s，11：53時之后瞬時風(fēng)速明顯增加至6m/s，后續(xù)在3-5m/s波動變化（圖4d）。

綜合上述風(fēng)向風(fēng)速的分析可以看出17號跑道在11：44時（風(fēng)切變發(fā)生時）瞬時的風(fēng)向風(fēng)速變化幅度都比較大，前后五分鐘里，瞬時風(fēng)向由東北風(fēng)變?yōu)槲髂巷L(fēng)，瞬時風(fēng)速由3.5m/s變?yōu)?.5m/s，而35號跑道變化幅度相對較小，這也說明這次風(fēng)切變的發(fā)生范圍很小。

3.2.2 相對濕度變化分析

7月26日11：00-11：20時，相對濕度維持在54%—58%之間，11：20時相對濕度明顯上升，到11：29時增大至66%，之后在59%—66%之間波動變化。自11：30時風(fēng)向轉(zhuǎn)為西南風(fēng)后，濕度明顯增大，說明西南風(fēng)是由膠州灣吹來的海風(fēng)，其濕度較大（圖5），風(fēng)切變出現(xiàn)是在11：44時，也印證了這次的風(fēng)切變是由于海風(fēng)導(dǎo)致。

3.2.3 修正海平面氣壓變化分析

在7月26日11：02時修正海壓從1002.15hPa逐漸下降，說明此時暖濕空氣逐漸增加，氣壓隨之下降;在11：26時降至1001.85hPa，之后在1001.85hPa-1001.95hPa之間波動，這時風(fēng)向已經(jīng)轉(zhuǎn)為西南海風(fēng)，后續(xù)濕度維持穩(wěn)定的波動變化，氣壓也隨之穩(wěn)定（圖5）。

綜上可以看出這次17號跑道風(fēng)速的導(dǎo)致飛機復(fù)飛的風(fēng)切變是由于海風(fēng)導(dǎo)致。相對濕度和修正海壓在風(fēng)切變出現(xiàn)前10-20分鐘已經(jīng)有了不同于日變化的較明顯突變，相對濕度明顯升高，修正海壓明顯下降，這都可以作為海風(fēng)風(fēng)切變的提前的預(yù)警信號參考。

4 結(jié)論

（1）青島機場兩面鄰海，西部有膠州灣，東部為黃海，特殊的位置使得機場易于出現(xiàn)海陸風(fēng)風(fēng)切變。

（2）17號跑道在11：44時（風(fēng)切變發(fā)生時）瞬時的風(fēng)向風(fēng)速變化幅度都比較大，前后五分鐘里，瞬時風(fēng)向由東北風(fēng)變?yōu)槲髂巷L(fēng)，瞬時風(fēng)速由3.5m/s變?yōu)?.5m/s。35號跑道的風(fēng)向和風(fēng)速變化幅度較小，這次風(fēng)切變只出現(xiàn)在17號跑道，低空風(fēng)切變的范圍很小。

（3）海風(fēng)風(fēng)切變出現(xiàn)時天氣晴好，沒有明顯回波，能見度良好，這導(dǎo)致提前預(yù)報困難。相對濕度和修正海壓在風(fēng)切變出現(xiàn)前10-20分鐘就有了較明顯突變，因此可以作為提前預(yù)報海風(fēng)風(fēng)切變的一部分參考。

以上結(jié)論對于沿海城市分析海風(fēng)風(fēng)切變和保障民航飛行安全有一定借鑒意義，但是由于只是個例，且風(fēng)向與地理位置有很大關(guān)系，因此有待個例的累計和預(yù)報方法的進一步探索。

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