綿陽機場一次非典型陣風過程分析

【摘?要】綿陽機場受訓練飛行和小機型的影響，對地面風的預報要求較高。2019年7月17日下午出現了8米以上陣風天氣過程，此過程為一次弱氣壓梯度情況下的非典型案例，預報難度較大，易出現漏報，威脅飛行安全。因此，本文利用NCEP/FNL?1°×1°間隔6 h再分析資料和NCDC數據庫中國地面站的氣象資料，對此過程進行分析。結果表明：此次過程主要是由于動量下傳和溫度梯度所引起的。

【關鍵詞】陣風;動量下傳;溫度梯度

引言

綿陽機場是一個合用機場，它集航班運行和飛行訓練為一體。由于飛行訓練中所使用的初、中教機的抗風性能較低以及學員在起落過程中技術和心態的不成熟，就要求預報員對地面風的預報準確性和精確性更高[1]。通常，綿陽地區的大風多是北方冷空氣入侵的系統性過程，較強的地面氣壓梯度作為判定風速的關鍵指標，此類大風的特征較為明顯，預報準確率高[2]。而2019年7月17日，本場下午發生了非上述典型形勢下的8m/s以上陣風過程，地面氣壓梯度弱，預報有一定難度。漏報會對訓練飛行帶來一定的不安全風險。因此，對這次弱梯度的非典型形勢下的8m/s陣風天氣成因進行總結與分析，有利于提升預報準確率，對保障訓練飛行安全有現實意義。

1陣風實況

2019年7月17日綿陽機場下午出現了8m/s以上陣風。本場上午10點前平均地面風小于或等于1m/s。11點至13點逐漸加大（平均地面風2至3m/s），而14點至17點平均地面風風向70～110°，風速為4m/s，且多次出現陣風8m/s的情況（14時25分陣風8.0m/s;14時30分陣風7.8m/s;16時07分陣風8.3m/s）。20點以后地面風才減弱到平均1～2m/s。

2天氣形勢

為了探究17日下午的陣風過程，利用17日08時和20時的500、700和850hPa天氣圖（圖1）對17日白天的天氣形勢做分析。500hPa上，我國中高緯度地區為兩槽一脊型，且在17日穩定少動。副熱帶高壓覆蓋我國華南大部分地區，其南側受臺風擠壓。本場主要受川西高原上的東移小槽影響，由西南氣流轉偏西氣流控制。700hPa上，08時我國東北至青藏高原有一條東北—西南向切變線，而至20時該切變分裂為我國東北和青藏高原上空的兩個獨立的氣旋式輻合區。并且，高原上還出現了閉合低壓區，低值系統有顯著加強。本場在08時主要受南支槽前的西南氣流控制，到了20時逐漸轉為低壓前側的東南氣流控制。850hPa的形勢場與700hPa上類似，但其溫度平流更為明顯。20時的850hPa上，在四川地區東西兩側的溫度梯度加大，東側有偏東的冷空氣回流。因此，在高空形勢場上可以看出17日白天發生了低層冷空氣回流的情況。

再利用中國地面站的氣象資料對本場周邊區域的地面氣壓場進行分析，見圖2。可以發現，總體來看17日白天四川盆地東南部的氣壓最低，而秦嶺東北側站點的氣壓最高，且無明顯天氣過程，各地氣壓值以日變化為主。根據地轉風平衡原理，當緯度相差不大時，等壓線越密集，風速越大[3]。由于此過程是偏東風，所以本場東側站點（57306）與本場間的氣壓梯度應尤為重要。但發現，兩站間的氣壓梯度在14是和17時確有增加，分別為1.0hPa和0.9hPa，但據長期工作經驗來看，1.0hPa左右的氣壓差是很難引起8m/s的陣風的。因此，除了氣壓梯度肯定還有引起此陣風過程的其他原因。

3成因分析

下面將從變壓風、動量下傳和溫度梯度三方面對陣風成因進行分析。

3.1變壓風

由變高梯度或變壓梯度表示的地轉偏差，通常稱為變壓風。地面天氣圖上分析3小時變壓，可定性判斷變壓風的強弱[4]。且正變壓中心數值越大，則大風出現的可能性及強度也越大。變壓風垂直于等變壓線，指向變壓代數值小的地方。現分析17日白天四川盆地及其周邊區域的3小時變壓情況（圖3），發現：11時，盆地內東側為正變壓，西側為負變壓，東西兩側變壓梯度存在，且變壓風為偏東風，這與實況中11時地面風有小幅增加有一定的關聯。14時盆地內均為負變壓，且變壓梯度明顯減小。17時盆地內同樣維持負變壓，且本場與其東側站點的變壓梯度出現反轉，變壓風為偏西風。20時盆地內雖變為正變壓，但變壓梯度指向東側，且較17時有顯著加大。對比發現，17日下午的陣風過程與變壓風的情況的匹配度較差。因此，變壓風不是此次陣風過程產生的主要原因之一。

3.2動量下傳

分析綿陽站（56196）上空風場的時間垂直剖面圖（圖4）可知：17日白天850hPa及其以下均為東北氣流控制。17日14時850hPa上風速有所加大，且925hPa（海拔約800米）上出現負垂直速度中心，可達-3m/s;且在更低層次中的下沉氣流也更為明顯，說明此時動量下傳已經發生。到了20時，925hPa及其以下高度層上的氣流基本轉為偏東氣流，風速的垂直分量為-1～0m/s，動量下傳基本結束。因此，動量下傳作用時本次地面風速加大的原因之一。

3.3溫度梯度

分析17日白天四川盆地及其周邊區域的地面氣溫狀況（圖5），發現：盆地東北側的山區受海拔影響溫度較低，而盆地內中東部的氣溫總體要低于其西部。由實況可知當日本場及其周邊區域地面上主要是受偏東北氣流影響，因此是有冷區吹向暖區的風，即有冷平流。選取對本場影響較大的57306站點與本場計算溫度梯度，得到11時為-2.6，14時為-4.7，17時為-4.3，20時為-1.6。說明在14時和17時本場與其東側站點的溫度梯度較大，冷平流較強。因此，溫度梯度也是導致陣風產生的原因之一。

再由圖5可知，17日盆地中東部的升溫幅度較小，西部升溫幅度較大。從衛星云圖上看（圖略），上午開始影響整個四川盆地的云團從西側開始消散并逐漸向東移動，所以本場天空狀況從11時以后開始逐漸轉好，而東側的地區下午依舊是陰天。盆地東西側天空狀況的不同，造成了本場與其東側區域的溫度梯度變大。

4結論

（1）綿陽機場此次陣風過程的地面氣壓梯度沒有明顯指示，由高空形勢場的分析可看作是一次低層冷空氣回流過程，風速的增加主要是由動量下傳和溫度梯度所引起的。

（2）變壓風不是此次陣風過程產生的原因之一。

參考文獻：

[1]杜科.綿陽機場地面風的特征及大風天氣特點[J].中國科技縱橫，2017，000（013）：230-231.

[2]何風鳴，朱光祚. 綿陽地區大風的分析預報[J]. 氣象，1982（12）：8-10.

[3]劉卓，劉仁亮. 一次大風天氣過程分析總結[J]. 農技服務，2016，33（14）：106-106.

[4]張瑩，丘文先，趙燕華，等. 一次弱氣壓梯度下大風天氣過程分析[C]// 中國氣象學會年會. 2013.

基金項目：

中國民航飛行學院青年科學基金項目（Q2020-166）

作者簡介：

魏婉琳，女，助理工程師，主要從事短臨天氣預報工作。

（作者單位：中國民航飛行學院綿陽分院氣象臺）