機場地面風特殊變化的監測與分析

關春玲 傅東瑜

DOI：10.16661/j.cnki.1672-3791.2016.14.150

摘 要：該文對沈陽桃仙國際機場自動氣象觀測系統記錄的風向、風速進行統計分析，結合航空器關于風切變的報告、航空地面氣象觀測月總簿及觀測員關于風的特殊天氣報告等資料，分析在觀測員發出的各種氣象要素特殊天氣報告中，關于風的特殊天氣報告較少的原因，提出了增加短時平均值風特殊變化通報并設立相關告警值，同時利用地面自動觀測數據監測低空風切變的方法，以更好的保障飛行安全。

關鍵詞：飛行安全 風 風切變 統計分析

中圖分類號：P425.6 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2016）05（b）-0150-02

民航氣象用戶對風向、風速及風的特殊變化是非常關心的[1]。而風的特殊變化包括風速的突然加大、變小，風向的突然改變等[2]。筆者對機場特殊天氣記錄進行查閱，發現風的特殊報告記錄很少，這與實際的大氣運動狀態極不相符，而對近1年機場自動氣象觀測數據中的瞬時風速的變化進行統計，發現瞬時風速大于5 m/s， 且1 min內變化大于5 m/s的風速變化出現了174次。因此，筆者對自動氣象觀測數據中風的變化進行了進一步的統計分析，依據統計結果對風特殊變化發布情況進行了探討，對建立告警提示等給出了建議。

1 方法與資料

1.1 統計資料

統計采用2013年6月—2014年5月期間沈陽桃仙國際機場的氣象資料，包括以下幾個方面。

（1）自動觀測系統風向、風速記錄。

（2）風特殊報告記錄。

（3）航空器空中報告風切變記錄。

（4）航空地面氣象觀測月總簿。

1.2 分析方法

對2013年6月—2014年5月自動氣象觀測系統在機場跑道西南方向（飛機的主用方向）的風向、風速記錄進行統計，找出瞬時風速大于5 m/s且1 min變化大于5 m/s的風出現的次數及對應時間，并找出相應時間內2 min平均、10 min平均風速發生同樣變化的次數，結合觀測員關于風特殊報告的記錄，結合對風特殊通報發布標準進行分析，探討在觀測員發出的各種氣象要素特殊天氣報告中，關于風的特殊天氣報告較少的原因。

查閱航空地面氣象觀測月總簿記錄，統計發生風特殊變化時間對應發生的天氣現象，統計航空器空中報告中關于風切變的記錄，并統計出對應時間自動觀測系統記錄的跑道兩端及中點處的風變化數據，通過統計結果分析風變化與低空風切變的關系。

2 統計分析與探討

2.1 風特殊變化統計分析及風特殊通報標準探討

觀測員特殊天氣觀測通報記錄簿中，上述一年時段內風特殊通報記錄共出現2次，全部出現在整點或半點觀測時段內，且是由自動觀測設備自動采集到的，也就是說沒有人工主動發布的通報。

民用航空氣象觀測工作中，風的特殊天氣報告標準規定為以下幾方面。

（1）當平均地面風向比最近報告中的風向相比有大于或等于60°的變化，且平均風速在變化前或后大于或等于5 min/s時。

（2）當平均地面風速與最近報告中的風速相比有大于或等于5 min/s的變化時。

其中，平均地面風向、風速規定以10 min的平均值作為基準[3]。

在近1年自動觀測數據風的記錄中，以瞬時值作為基準，風的變化超過特殊報告規定的次數為174次，而以2 min平均值和10 min平均值作為基準時，相應的次數分別為17次和0次。從統計結果很容易看出，瞬時風速較大，且發生較劇烈變化的次數多，這符合大氣的運動狀態[4]，2 min平均后出現次數明顯減少，10 min平均后風的這種突然變化就顯現不出來了。也就是說10 min的平均值并不能客觀地、真實地反應大氣短時內的劇烈的變化。

在記錄的17次2 min平均風速突變（平均風大于5 m/s且每分鐘變化大于5 m/s）中，有9次受雷暴、降水等天氣影響，但有8次是沒有天氣現象影響的晴空下發生的。按照現有的規定，氣象觀測人員是不需要向用戶通報風的這種短時突變的，但是風的這種短時突變必然會對飛行造成影響。所以，有必要對風變化通報的閾值進行進一步的探討，根據需要細化風的短時突變報警閾值，并進行有效監控、通報。

2.2 風變化與低空風切變的關聯

低空風切變在弱雷暴、鋒面和積雨云中，甚至在晴天都可能產生[5]。它具有變化時間短（只有幾秒）、范圍小、強度大，探測難、預測難的特點，飛行員一旦遇到，會對操縱飛機帶來較大的困難[6]。目前還沒有十分可靠的低空風切變探測儀器和預報方法。

美國機場低空風切變報警系統在機場平面有6個測風站，即中央站和5個分站，各分站距中央站平均約為3 km左右。系統規定任一分站與中央站的風向風速向量差達到7.7 m/s以上時即發生報警信號。所以，上述情況中相當的風水平切變值每公里2.6 m/s，可作為能對飛行構成危害的強度標準。

桃仙機場的自動觀測系統在機場跑道兩端及中間安裝了測風系統，能夠得到同一水平線上相隔1.2 km的3個點的風的數據。

筆者對近1年的航空器空中報告中及其發生時間對應的自動觀測系統3個方向上的2 min平均最大風向、風速進行了統計，從統計結果可以看出，在近1年內僅有的6次航空器風切變報告中，自動觀測系統記錄的近地面風2 min平均最大風速矢量差均超過了2 m/s，而超過2.6 m/s的共出現4次，尤其是2014年5月5日13時50分風速矢量差達到20 m/s，風向變差200°左右。因此，可以嘗試借鑒美國機場低空風切變報警系統，對自動觀測系統提供的3個位置的風向、風速進行橫向比較，規定一個合理報警閾值，通過對跑道地面風地監測進行跑道低空風切變的監測，并通報提醒用戶。

3 建議及總結

（1）在觀測員發出的關于風的特殊天氣報告較少的原因是現行標準規定的用于確定平均地面風速和風向的10 min平均值不能全面的反映風的特殊變化，建議補充風短時突變特殊通報。

（2）該場出現低空風切變時，自動觀測系統3個方位的測風數據會有一定的變化，建議對數據進行監控，設立閾值并進行通報。

4 結語

從現有的風特殊變化發布標準的規定可以看出，現有標準側重向用戶通報大氣運動受天氣系統的影響在一段時間內發生的明顯改變，而該文闡述的將風在短時間、小范圍內發生的突變向用戶通報，是對現有標準進行補充，可大大減少這種短時的突變對飛行造成的影響。

對于低空風切變這種尚無準確預報和觀測手段的特殊氣象現象，如果可以通過間接觀測的方法對用戶發出警示，對飛行安全也是大有益處。

參考文獻

[1] 崔維軍，向焱，陳亞蘭，等.公眾氣象服務支付意愿影響因素研究[J].氣象與環境學報，2014，30（1）：100-107.

[2] 朱東升，王天奎，楊紹翼.桃仙機場低空風切變的分析[J].氣象與環境學報，1999，15（4）：15-16.

[3] 趙樹海.航空氣象學[M].北京：氣象出版社，1993.

[4] 胡姝，孫立尹，李英.熱帶氣旋結構和強度變化研究進展[J].氣象與環境學報，2014，30（4）：91-98.

[5] 呂明華，閆江雨，姚仁太.風向的統計方法研究[J].氣象與環境學報，2012，28（3）：83-89.

[6] 王朝霞.低空風切變對飛機起飛及著陸的影響[J].陜西氣象，2001，20（4）：9-11.