青島機場一次海風鋒低空風切變

劉源 趙京華 張勇 房云龍

摘 要：目前國內關于海陸風風切變的研究較少，而海風風切變出現時天氣晴好，沒有明顯回波，預報較困難。本文利用天氣圖、雷達圖、機場氣象要素等常規資料綜合分析了青島機場的一次導致飛機復飛的海風風切變過程。發現這次風切變發生時瞬時風向由東北風變為西南風，1分鐘內瞬時風速變化幅度達3m/s。相對濕度和修正海平面氣壓在風切變發生前10—20分鐘就有了較明顯突變，可以作為預報海風風切變的一部分參考。

關鍵詞：青島機場;海風風切變;要素分析

1 緒論

風切變是指空間兩點之間的風的矢量差，風切變分為水平風切變和垂直風切變。航空氣象學中低空風切變通常是指近地面600m高度以下的垂直風切變[1]。低空風切變嚴重危害航空活動安全，尤其是在飛機起飛和著陸階段，能使飛機偏離航跡，使飛機失去穩定性。由于低空風切變會受多尺度天氣系統的影響，具有時空尺度小、強度大、發生和消失突然等特點，在民航天氣預報中，一直是一個重點和難點[2]。

造成低空風切變的原因主要有：雷暴、大風、海陸風、冷鋒、低空急流以及風受地形影響等因素[3]。馮彥華等[4]通過分析廣州白云機場低空風切變指出，廣州低空風切變的發生與高壓脊、脊后槽前、鋒面低槽和熱帶環流等4種主要天氣形勢密切相關。郭智亮等[5]利用的地面自動觀測資料和C波段多普勒天氣雷達資料分析了廣州白云機場一次由對流單體引發的微下擊暴流，認為可利用多普勒天氣雷達發布低空風切變的預警。單乃超等[6]通過分析中尺度對流單體的外流邊界，認為陣風鋒和輻合線是合肥機場低空風切變產生的根本因素。王世杰等[7]和翁雪玲等[8]分析了鋒后偏北大風引起的風切變，并指出高空動量下傳對風切變有一定的作用。目前國內關于海陸風導致的風切變的研究還相對較少，海陸風導致的風切變的出現不伴隨明顯天氣，具有持續時間短、出現突然、較難預報的特點。本文重點分析青島機場的一次海風風切變過程，對于海風風切變的預報有一定的參考。

2 青島機場概況和天氣實況

2.1 機場概況

青島流亭國際機場（以下簡稱青島機場）位于山東省東南沿海，東部和南部為丘陵地帶（嶗山山脈），丘陵地帶的東南部為黃海，機場西南方向為膠州灣，兩面鄰海，膠州灣西南至西北方向為平原，機場以西150km以外為魯中南山地，機場西北到東北為平原。青島機場地處北溫帶季風區，又瀕臨黃海，兼備季風氣候與海洋氣候特點，冬季氣溫偏高，春季回暖緩慢，夏季炎熱天氣較少，秋季降溫遲緩[9]。

青島機場常出現的風切變類型有：雷暴導致的風切變，鋒面過境導致的風切變，海陸風導致的風切變。因青島機場兩面鄰海，易受到海陸風影響，因此容易出現海陸風導致的低空風切變。海陸風低空風切變是由于地表與水面的太陽輻射吸收率不同以及晝夜溫差，產生溫度梯度，導致風的變化，形成低高度的海陸風[10]。

2.2 機場實況

（1）航空器空中報告。2019年7月26日，預報員收到塔臺報告：東方航空2060航班11：44（北京時，下同）在17號跑道上空6.1m處遭遇低空風切變，飛機復飛。

（2）機場天氣實況。青島機場2019年7月26日晴到少云，氣溫28—35℃，上午風速較小1—2m/s，風向不定，午后風速增加，平均風速3—4m/s，南風。

3 天氣形勢分析

3.1 環流背景分析

從7月26日08時的500hPa高空圖上（圖2上），有淺槽位于遼東半島到黃河入?？诟浇磥聿蹍^從山東半島北部滑過，副高控制蘇皖中部及其以南地區，機場中高空處于偏西氣流的控制下。從700及850hPa高空圖（圖2下）可知，整個華北地區處于槽后的高壓脊控制，氣壓場較弱，山東半島為弱高壓環流控制，機場位于暖區中，溫度線較稀疏，無明顯溫度槽和高度槽。

由當日11時地面圖（圖3上）可知，在山東西北部有弱高壓環流，山東半島處于大低壓環流前部的偏南氣流中，低壓中心位于甘肅和內蒙古西部。機場處于相對較弱氣壓場中，南風，沒有明顯的冷暖鋒。從11：42時的華北雷達拼圖（圖3下）可以驗證，在低空風切變發生時，青島機場沒有明顯的對流回波。

綜上可知，這次低空風切變發生時，青島機場天氣晴好，云系較少;處于較弱氣壓場中，無明顯冷暖鋒和溫度槽。因此可以排除由于雷暴和鋒面過境因素導致的低空風切變。

3.2 各氣象要素分析

3.2.1 風變化分析

7月26日08時至11時，本場風向在南北風之間變換頻繁，維持北風時間較長，平均風速1-3m/s;12時之后風速呈現明顯增大形勢，維持在4-6m/s，風向也穩定為偏西南風;17：30時之后風速減小至2-3m/s，風向變為正南風。

35號跑道平均風向在11：20-11：28時為東南風，自100°逐漸變為180°，11：36時風向為250°，偏西分量最大，之后逐漸穩定在200-220°之間。其瞬時風速11：20-11：26時維持西南風，11：26-11：35在西南和西北之間擺動，之后逐漸穩定為西南風（圖4a）。

17號跑道平均風向11：20-11：28時為東南風，11：30時開始逐漸轉為西南風，平均風向在200-250°之間，11：44時平均風向維持在200-220°之間。由瞬時風向看，在11：30時之前瞬時風速為偏北風，之后逐漸轉為東南風，11：40-11：46時，瞬時風向由50°變為200°，即從東北風變為西南風，風向變化很大（圖4b）。

35號跑道11：20-11：33時平均風速為2-3m/s，11：33-11：36時略有下降，之后逐漸穩定增加，11：51時之后平均風速穩定在4-5m/s。從瞬時風速看11：33-11：35時風速變化最大，自0.5m/s變為4.2m/s。11：42-11：45時，風速自1.5m/s變為5.1m/s。（圖4c）

17號跑道自11：20時開始平均風速逐漸增加，由1-2m/s增加為2-3m/s，11：47時略有下降，變為2m/s，11：53時之后風速明顯增大，逐漸穩定為4-6m/s;其瞬時風速的變化趨勢同平均風速一致，但在11：44-11：47時瞬時風速由3.5m/s變為0.5m/s，11：53時之后瞬時風速明顯增加至6m/s，后續在3-5m/s波動變化（圖4d）。

綜合上述風向風速的分析可以看出17號跑道在11：44時（風切變發生時）瞬時的風向風速變化幅度都比較大，前后五分鐘里，瞬時風向由東北風變為西南風，瞬時風速由3.5m/s變為0.5m/s，而35號跑道變化幅度相對較小，這也說明這次風切變的發生范圍很小。

3.2.2 相對濕度變化分析

7月26日11：00-11：20時，相對濕度維持在54%—58%之間，11：20時相對濕度明顯上升，到11：29時增大至66%，之后在59%—66%之間波動變化。自11：30時風向轉為西南風后，濕度明顯增大，說明西南風是由膠州灣吹來的海風，其濕度較大（圖5），風切變出現是在11：44時，也印證了這次的風切變是由于海風導致。

3.2.3 修正海平面氣壓變化分析

在7月26日11：02時修正海壓從1002.15hPa逐漸下降，說明此時暖濕空氣逐漸增加，氣壓隨之下降;在11：26時降至1001.85hPa，之后在1001.85hPa-1001.95hPa之間波動，這時風向已經轉為西南海風，后續濕度維持穩定的波動變化，氣壓也隨之穩定（圖5）。

綜上可以看出這次17號跑道風速的導致飛機復飛的風切變是由于海風導致。相對濕度和修正海壓在風切變出現前10-20分鐘已經有了不同于日變化的較明顯突變，相對濕度明顯升高，修正海壓明顯下降，這都可以作為海風風切變的提前的預警信號參考。

4 結論

（1）青島機場兩面鄰海，西部有膠州灣，東部為黃海，特殊的位置使得機場易于出現海陸風風切變。

（2）17號跑道在11：44時（風切變發生時）瞬時的風向風速變化幅度都比較大，前后五分鐘里，瞬時風向由東北風變為西南風，瞬時風速由3.5m/s變為0.5m/s。35號跑道的風向和風速變化幅度較小，這次風切變只出現在17號跑道，低空風切變的范圍很小。

（3）海風風切變出現時天氣晴好，沒有明顯回波，能見度良好，這導致提前預報困難。相對濕度和修正海壓在風切變出現前10-20分鐘就有了較明顯突變，因此可以作為提前預報海風風切變的一部分參考。

以上結論對于沿海城市分析海風風切變和保障民航飛行安全有一定借鑒意義，但是由于只是個例，且風向與地理位置有很大關系，因此有待個例的累計和預報方法的進一步探索。

參考文獻：

[1]周建華，張中鋒，莊衛方.航空氣象業務[M].北京：氣象出版社，2011：65-66.

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[3]趙樹海.航空氣象學.氣象出版社，1994.

[4]馮彥華.白云機場低空風切變的時空特點及其大氣環流形勢分析[J].廣東氣象，2004（4）：5-6.

[5]郭智亮，謝文鋒，鐘加杰，等.廣州白云機場一次微下擊暴流引起的低空風切變過程分析[J].沙漠與綠洲氣象，2019，13（4）：71-78.

[6]單乃超，周后福，陳少清，等.合肥機場一次低空風切變機理分析.氣象科技，2018，46（6）：1240-1250.

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[8]翁雪玲，于佳松，徐建文.大連機場典型低空風切變的成因分析[J].氣象與環境科學，2020，43（1）：81-89.

[9]夏子瑤，萬夫敬.1987—2016年青島市氣候變化特征分析[J].現代農業科技，2018（04）：171-173.

[10]薛德強，鄭全嶺，錢喜鎮，孟昭翰.山東半島的海陸風環流及其影響[J].南京氣象學院學報，1995（02）：293-299.