“幫倒忙”的風——風切變

李自鑫

空中的風，有時會發生快速的風速變化，有時會突然改變方向，這就是風切變。在任何高度上都可能產生風切變，對飛行影響最大的是發生在近地面（通常認為是600米以下）的風切變，也稱作低空風切變。

如圖所示，根據風的空間特點，風切變可以分成3種類型。

雷暴云、大風、地形和地物等，都是風切變的成因。

雷暴云是發展到一定強度之后產生雷暴的積雨云，它具有強烈的上升和下沉氣流，且其中的局地下沉氣流難以監測和發現，風速可以達到10米/秒以上甚至30米/秒（12級風的風速在32.7米/秒～36.9米/秒），此類風切變對飛機影響最大。

在北京首都機場、上海浦東機場、昆明長水機場、哈爾濱太平機場常發生的是大風伴陣風引起的風切變，且一年四季均可出現。這種風切變持續時間較長，強度以輕度到中度為主。

垂直的風切變示意圖。在垂直方向上，一定距離（通常相距30米）的兩個位置上風速或風向的變化（繪圖/黃金）

垂直風的切變示意圖。指上升或下降氣流（垂直風）在水平方向上兩個位置之間的改變（繪圖/黃金）

升力的產生示意圖

還有一些周邊地形和地物復雜的機場，也會有風切變情況出現。例如，青海的西寧曹家堡機場，位于青藏高原東北部，有冷空氣活動時，跑道吹東風，空中吹西風，就形成了明顯的垂直風切變；有時甚至出現跑道西側吹西風、東側吹東風的對頭風（水平的風切變）。

此外，各種鋒面（溫度、濕度等物理性質不同的冷、暖氣團的交界面）、近地面逆溫以及飛機尾渦等，也會造成風切變。

那么，風是如何“助力”飛機起飛的呢？

如上圖所示，當氣流流經機翼時，空氣會沿著機翼的上、下表面發生偏轉。此時，流經機翼上表面的氣流速度會增加。根據伯努利原理，氣流加速會引起壓力減小，從而在機翼上、下表面形成壓力差，產生升力。

而飛機升力的大小與空速的平方成正比，即空速越大，飛機的升力越大。而空速是指機翼與風（氣流）的相對速度，當飛機逆風飛行時，空速大于順風的情況，因此飛機在起降階段要求盡量逆風飛行。

而當飛機穿越風切變區域時，機翼和周圍空氣的相對速度會發生快速改變，這使得升力發生急劇的變化，會導致飛機突然上升或下沉，脫離預定的飛行軌跡。

根據風切變對飛機飛行造成的影響，可以把風切變分成4類。

一是順風切變，即飛機從小的順風區進入大的順風區，或者從大的逆風區進入小的逆風區等情況。這會使飛機空速減小，升力下降，進而導致飛機下沉。

二是逆風切變，即飛機從小的逆風區進入大的逆風區，或著從大的順風區進入小的順風區等情況。這會使飛機空速增加，升力增大，飛機上升。

三是側風切變，即飛機從一種側風或無側風狀態進入另一種明顯不同的側風狀態。這會使飛機側面受力增加，發生側滑、偏轉甚至滾轉。

四是垂直風的切變，即飛機從無明顯的升降氣流區進入強烈的升降氣流區的情況。特別是遇到強力的下降氣流，在這個過程中飛機先是經歷了類似逆風切變的過程，緊接著又經歷了類似順風切變的過程，這往往使得飛機突然下沉。

為了使飛行員更好地應對風切變，氣象工作者會不斷更新天氣信息；機組人員也會進行訓練，對不同類型的風切變做出相應操作。隨著研究人員對各類天氣現象認知的加深，以及航空運輸系統的不斷進步，相信在未來，我們能更好地規避或減小風切變帶來的不良影響。

（責任編輯/張麗靜 美術編輯/周游）