低空風切變對銀川河東機場航班的影響及成因分析

杜星 木翔翔 拓艷婷

摘要：低空風切變會對飛機的安全和正常飛行產(chǎn)生不利影響，飛機因為遭遇風切變而低高度復飛的現(xiàn)象時有發(fā)生。本文匯總了銀川河東機場（以下稱“機場”）一日內(nèi)發(fā)生的幾起典型低空風切變的情況，并從天氣學角度分析出現(xiàn)低空風切變的成因，發(fā)現(xiàn)：在強氣壓梯度力的作用下，機場當日白天地面西北風較大，午后在動量下傳作用下風場發(fā)生了變化，導致出現(xiàn)了低空風切變，夜間由于日變化影響加之冷空氣下滑再次出現(xiàn)低空風切變，風廓線雷達對探測低空風切變有很好的參考價值。

關(guān)鍵詞： 銀川河東機場;低空風切變;航班

低空風切變一般指高度 500米以下，風速矢量或其分量沿垂直方向或某一水平方向的變化，它反映了所研究的兩點之間風速和風向的變化。低空風切變具有變化時間短、尺度范圍小、強度大、影響惡劣等特點，常常導致飛機航跡偏離，破壞飛機的穩(wěn)定性，造成飛機速度、姿態(tài)不可控，被公認為是飛機起飛、降落過程中的重要危險因素。機場三面環(huán)沙，距離西北方向50千米處有賀蘭山作為天然屏障，同時又處在黃河的東岸旁邊，截然相反的地貌屬性導致風場在機場進近區(qū)域內(nèi)容易發(fā)生突變，形成低空風切變。機場每年3?5月大風日較多，更容易激發(fā)出低空風切變，該時段是全年低空風切變的多發(fā)季節(jié)，研究低空風切變的成因有重要的實際意義。近年來，在西北地區(qū)范圍內(nèi)，強曉西[1]對西安咸陽機場的一次雷暴天氣引起的低空風切變天氣做了分析總結(jié)，石艷麗[2]總結(jié)了低空風切變對蘭州中川機場的影響，黃軒[3]等對西寧機場一次個例基于激光測風雷達探測做了結(jié)構(gòu)特征研究。本文選取了2021年1月27日的一起典型個例，匯總了一日內(nèi)4起低空風切變，詳細描述了其對不同航班的不同影響，隨后從天氣學角度進行成因分析，總結(jié)歸納演變規(guī)律，驗證風廓線雷達的探測準確性，以期為日后低空風切變的預報和服務(wù)起到幫助作用。

1 低空風切變事件

2021年1月27日，機場出現(xiàn)了典型的春季大風天氣，在午后和前半夜因近地面風場突變引起了低空風切變，根據(jù)航空器報告資料統(tǒng)計匯總了當日低空風切變事件，機場共有四架飛機遭遇風切變，給相應航班的安全、正常有序進近著陸造成了一定的不利影響。具體的低空風切變事件如表1所示，前三次低空風切變強度較弱，雖然造成飛機進場著陸過程中姿態(tài)不穩(wěn)，但是最終安全著陸，相對影響較小。但是最后一架飛機因遭遇低空風切變而低高度復飛，復飛之后沒有選擇再次嘗試著陸，備降到其他機場。可見此次低空風切變強度較強，影響較大。

2 成因分析

2.1 地面天氣形勢

根據(jù)27日8時地面圖（圖1）可知，在我國范圍內(nèi)，河套以西、青藏高原北部、新疆以東的地區(qū)受冷高壓控制，有較強的冷空氣在青海境內(nèi)堆積，中心氣壓高達1045百帕，可見冷空氣勢力較強。我國東北、華北和整個東部地區(qū)均處熱低壓控制之中，機場目前處在冷高壓前部，在強地面氣壓梯度力的作用下，白天預計西北風較大。另外，蒙古國西北部有強冷高壓呈“東移南壓”態(tài)勢。當日需要高度關(guān)注南北兩冷高壓是否會合并增強，如果合并增強，那么機場地面風將會更大，在地面風速增大時段就會出現(xiàn)低空風切 變。

2.2 高空天氣形勢

在1月27日8時200百帕的高空圖上（圖2），從我國河套地區(qū)西北部經(jīng)寧夏回族自治區(qū)北部到山東半島一帶有西北風急流穿過，風速較大，可見急流非常強盛。而在500百帕的高空圖上，風場形勢和200百帕非常相似，急流位置和500百帕基本重合，可見中高層維持著深厚的急流，綜合分析可知機場所在的中高空整層風速很大。在700百帕的高空圖上，機場同樣處在強西北氣流之中。而850百帕河套地區(qū)是大風區(qū)，機場處在大風區(qū)的中心位置，此高度離地面只有不到500米的距離，從低到高的風場的空間配置來看，機場上空是一致的偏北大風，850百帕大風更是說明了本場近地面風速較大。在以上天氣背景下可以預計，當午后機場受動量下傳作用影響時，機場近地面層會出現(xiàn)風向變化，風速增大的時段。而到夜間，因日變化的影響，近地面層風場也會隨之有所變化。應結(jié)合航班動態(tài)高度關(guān)注低空風切變，及時服務(wù)氣象用戶，協(xié)作配合降低低空風切變對航班的不利影響。

2.3 地面風場觀測

通過分析1月27日15時的寧夏全區(qū)自動站資料（圖3），發(fā)現(xiàn)寧夏中北部出現(xiàn)了大范圍的大風天氣，機場所處的位置上游是風速最大區(qū)域，而本場所處的位置風速較小，飛機在進近區(qū)域下降進場的過程中由大風速區(qū)向小風速區(qū)穿越，具備了遭遇風切變的條件。

在1月27日22時的10分鐘平均風速圖（圖4）上來看，寧夏中北部同樣是大風區(qū)，但是風向極不穩(wěn)定，多處出現(xiàn)了風場的輻合區(qū)。其中機場所處的位置是輻合中心，且周邊風速較大，可見其上空出現(xiàn)了系統(tǒng)性的切變區(qū)。此種風切變預計維持較長時間，且強度較強。此時如果有飛機穿過以上輻合區(qū)時，這種低渦型的輻合區(qū)處處有切變。所以一旦有飛機穿越，飛機遭遇低空風切變的可能性就會很大。在夜間22時前后，機場飛機和白天相比較少，但是仍有3架飛機報告遇到了低空風切變。可見這種風場結(jié)構(gòu)出現(xiàn)低空風切變的可能性較大。最后一架復飛備降也反映了此類低空風切變的強度較強，對飛行的不利影響較大。

2.4 風廓線雷達探測

根據(jù)圖5可知，在15：00—15：30，機場風廓線雷達探測到的本場近地面風發(fā)生了重大變化，即風速出現(xiàn)了激增的情況，說明本場出現(xiàn)了低空風切變，而在此時機組報告也驗證了風切變的存在。而在21：40—22：13，近地面風場先由西北風轉(zhuǎn)為西南風隨后又向偏北風轉(zhuǎn)變，且出現(xiàn)了明顯的下傳氣流，是典型的低空風切變結(jié)構(gòu)，有3架航空器報告驗證了低空風切變的存在。風廓線雷達探測的風場變化時間、位置與航空器報告的情況基本吻合，通過此次典型個例可見，風廓線雷達在探測低空風切變方面有很好的參考價值。

3? ?結(jié)語

綜上分析，得出以下結(jié)論：第一，2021年1月27日機場有4架航班遭遇了低空風切變，其中前3架雖然遭遇低空風切變但是安全著陸，最后1架低高度復飛后選擇備降。第二，冷空氣在青藏高原北部堆積，機場處在冷高壓前部，在強氣壓梯度力的作用下，機場當日白天地面西北風較大。第三，中高空急流和低層偏北大風控制機場，午后在動量下傳作用下風場發(fā)生了變化，導致了低空風切變。第四，夜間受日變化的影響，地面風向有所變化，且有冷空氣下滑形成下沉氣流，造成較強低空風切變，是飛機復飛的主要原因。第五，風廓線雷達在探測低空風切變方面有很好的參考價值。

參考文獻

強曉西.西安咸陽機場一次風切變個例分析[J].科技創(chuàng)新導報，2018，15（7）：138，141.

石艷麗.低空風切變對蘭州中川機場進場航空器的影響[J].甘肅科技縱橫，2020，49（1）：25-27.

黃軒，鄭佳鋒，張杰，等.西寧機場一次低空風切變的結(jié)構(gòu)和特征研究[J].激光技術(shù)，2022，46（2）：206-212.

作者簡介

杜星，民航寧夏空管分局預報室?guī)О嘀魅危呒壒こ處煟饕芯糠较颍汉娇諝庀蟆?/p>

木翔翔，民航寧夏空管分局觀測室副主任，工程師，主要研究方向：航空氣象。

拓艷婷，民航寧夏空管分局觀測室?guī)О嘀魅危こ處煟饕芯糠较颍汉娇諝庀蟆?/p>

Influence and Cause of Low Altitude Wind Shear on Flights at Yinchuan Hedong Airport

DU Xing，MU Xiangxiang，TUO Yanting

Ningxia Sub-bureau of Northwest Regional Air Traffic Management Bureau of CAAC， Yinchuan 750009， China

Abstract： Low altitude wind shear will influence the flight of aircraft. Sometimes， aircraft overshoot at low altitude due to wind shear. This paper summarizes low-level wind shear occurred in Yinchuan Hedong Airport in one day， and analyzes the causes of low-level wind shear from the perspective of meteorology. It is found that under the action of strong pressure gradient force，? the ground northwest wind of the airport is strong in the daytime， and the wind field changes under the action of momentum transmission in the afternoon， resulting in low-level wind shear. Due to the influence of daily variation and the decline of cold air at night， low-level wind shear occurs again. Wind profile radar has a good reference value for detecting low-level wind shear.

Keywords： Yinchuan Hedong Airport; low level wind shear; flights