機場低空風切變觀測淺談

冉國祿

摘 要：國際航空界公認低空風切變是飛機起飛和著陸階段的一個重要危險因素，被人們稱為“無形殺手”。 這種現象的時間和空間尺度都非常小，而且變化非常快，所以對它的探測和預報都比較困難。低空風切變是難以抗拒的，最好的方法是避開它。及時、有效地判斷低空風切變的存在，為飛機的安全飛行提供保障是我們的責任。本文通過對民航機場所經歷的一些風切變，結合風切變的特征和產生的天氣條件探討風切變產生時的一些觀測經驗。

關鍵詞：低空風切變 天氣條件 目視觀測

中圖分類號：V211.4 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）02（c）-0250-01

低空風切變的探測和預警在我國民航尚處于起步階段，設備技術復雜，投資成本高，探測低空風切變的主要手段有：風廓線雷達、多普勒天氣雷達、激光測風雷達、低空風切變告警系統等，每種設備都有自己的優點，也存在局限性，準確預警風切變需要多種設備組合、組網形成整體的探測系統。基于上述現狀，本文的著眼點放在依靠現有的常規設備，結合觀測員的技術和經驗，對機場范圍可能存在的低空風切變做出判斷，以便及時向管制、飛行、機場等部門提供服務。

1 低空風切變的定義及危害

風切變是一種大氣現象，表現為氣流運動速度和方向的突然變化。它可以出現在垂直方向上，也可以出現在水平方向上；可以出現在高空，也可以出現在低空。出現在600米以下的叫低空風切變。低空風切變在水平方向垂直運動的氣流存在很大的速度梯度，也就是說垂直運動的風速會出現突然的加劇，就產生了特別強的下降氣流，被稱為微下沖氣流。這個強烈的下降氣流存在于一個有限的區域內，并且與地面撞擊后轉向與地面平行而變成為水平風，風向以撞擊點為圓心四面發散，所以在一個更大一些的區域內，又形成了水平風切變。

由于低空風切變具有變化時間短、范圍小、強度大等特點，在這種環境中飛行，相應地就要發生突然性的空速變化，空速變化引起了升力變化，升力變化又引起飛行高度的變化。例如當飛機飛行軌跡正好通過微下沖氣流，那么飛機會突然的非正常下降，偏離原有的軌跡，有可能高度過低造成危險。

當飛機飛出微下沖氣流后，又進入了順風氣流，使飛機與氣流的相對速度突然降低，突然的減速就很可能使飛機進入失速狀態，飛行姿態不可控，因此，低空風切變在飛機起飛、著陸階段中對飛行安全威脅極大。

2 產生低空風切變的天氣條件

2.1 雷暴

雷暴則是產生風切變化的中套天氣條件之一。在不同額區域內，雷暴的下降氣流將會造成兩種不同形式的風切變化。其中一種則是發生在雷暴的單體下面，主要是由充氣流所造成的風切變，而這種風切變存在強度大、壽命短、范圍小的特點。另一種是雷雨中的下沖氣流到達地面后，形成強烈的冷性氣流向四外傳播，這股氣流可傳到離風暴20公里處，由于它離開雷暴主體，并且不伴隨其它可見的天氣現象，所以往往不易發現，對飛行威脅較大。

2.2 鋒面

鋒面是產生風切變最多的氣象條件。 鋒兩側氣象要素有很大差異，鋒面過渡區的垂直結構，是產生風切變的重要條件。一般說來，在鋒兩側溫差大（≥5 ℃）和（或）移動快（≥55千米/小時）的鋒面附近，都會產生較強的風切變。冷鋒移經機場時，低空風切變伴隨鋒面一起或稍后出現。因冷鋒移速較快，故此種風切變持續時間較短。但強冷鋒及強冷鋒后大風區內往往存在嚴重的低空風切變。暖鋒移經本場時，由于暖鋒移動較慢，它在機場上空持續時間相對較長，在距鋒較遠的地方也可出現風切變。

2.3 輻射逆溫型的低空氣流

當晴夜產生強輻射逆溫時，在逆溫層頂附近常有低空氣流，高度一般為幾百米，有時可在100米以下，與逆溫層的高度相聯系，有時也稱它為夜間急流。它的形成是因為逆溫層阻擋了在其上的大尺度氣流運動與地面氣層之間的混合作用和動量傳遞，因而在逆溫層以上形成了最大風速區，即低空急流。逆溫層阻擋了風速向下的動量傳遞，使地面風很弱，而且風向多變，這樣就在地面附近與上層氣流之間形成了較大的風切變。

2.4 地形和地物

當機場周圍山脈較多或地形、地物復雜時，常有由于環境條件產生的低空風切變。一般來說山地高差大，水域面積大，建筑物高大，不僅容易產生風切變，而且其強度也較大。

當陣風風速比其平均值增減5米/秒以上時，或大風吹過跑道附近的高大建筑物時，會產生局地性風切變。

3 低空風切變的觀測經驗

3.1 雷暴冷性外流氣流的沙暴堤

雷暴冷性外流氣流前緣的強勁氣流會把地面的塵土吹起相當的高度，并隨氣流移動。它能顯現出外流氣流的范圍和高度，其高度越高，強度愈大。一旦見到這種沙暴堤出現就應高度警惕，立即采取措施，因為緊跟在沙暴堤之后的就是強烈的風切變。

3.2 雷暴云體下的雨幡

雨幡是雨從云中下降但未到達地面，在空中呈幡狀下垂的現象。雷暴云體下的雨幡是有強烈下降氣流的重要征兆。通常雨幡的下垂高度越低，個體形狀越大，色澤越暗，預示著風切變和下擊暴流也越強。雨幡周圍1～2公里范圍內的風場都比較復雜，常有強的風切變。所以，不能穿越雨幡，要與它保持一定的距離。

3.3 滾軸狀云

在雷暴型和強冷鋒型風切變中，強的冷性外流往往有明顯的渦旋運動結構，并伴有低空滾軸狀云。從遠處看，它猶如貼地滾滾而來的一堵云墻，其顏色多為烏黑灰暗。這種云的出現，預示著有強烈的低空風切變。

3.4 強風吹倒的樹林和莊稼

強風和下擊暴流所吹倒的樹林和莊稼，其倒伏方向會顯現出氣流的流動狀況。

3.5 目測觀察

當發現視野范圍內出現，吹塵、環狀吹塵、塵卷風或其它近地強氣流運動現象都表明可能或已經存在風切變。

3.6 比較不同點的風向風速值

機場同一條跑道或不同跑道的不同觀測點之間的風向風速值有很大的差異時，應考慮本場上空存在風切變的可能。

3.7 觀測空中的云

觀測時如果發現空中云的走向與地面風向有很大差異，證明空中可能存在風切變，如果空中兩層云的移動方向有差異時，也說明空中不同層次的風向不同也應提起注意。

3.8 大風天氣多發風切變

如果出現大風天氣（包括出現前或結束后），風向和風速都會出現很大的變化，此時出現低空風切變的幾率也比較大。

4 結語

“不積跬步，無以至千里”，低空風切變在我們的日常工作中，并不是無跡可尋的，當它出現時，我們觀測到的其他氣象要素，如伴隨的天氣現象、云、風、溫壓濕等都可能發生一些變化，只要多觀察多總結，我們還是能夠對低空風切變進行有效地觀測的。

參考文獻

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