黃花機場一次大風天氣過程特征分析

羅智俐

（中國民用航空中南地區空中交通管理局湖南分局，湖南長沙 410137）

0.引言

大風是一種風暴現象，意為很強勁的風。氣象學上是指瞬時風速大于或等于17m/s或目測估計風力達到8級的風，常出現在冷空氣猛烈南下、臺風侵襲或雷暴來臨的時候[1]，大風對飛行的影響主要分為逆風、順風、側風3種。大風過境時，逆風和順風起降會造成飛機滑出跑道或場外接地，常導致飛機復飛；側風起降則更為危險，容易造成飛機側翻或偏離跑道，嚴重影響航空飛行安全[2]。因此，本文針對長沙黃花機場2021年5月10日一次罕見的大風天氣過程進行分析，研究大風天氣過程，提前預判天氣形勢，對航空氣象工作具有重要意義。

1.過程概況

受短波槽和西南低空急流的共同影響，2021年5月10日白天，長沙黃花機場中低層西南低空急流建立并持續加強，長沙地區對流潛勢指數均處于高位，為隨后強對流天氣的發展不斷積聚能量。21:00（北京時間，下同）左右，強對流單體在黃花機場以西90km處逐漸生成，隨后沿著正東方向移動合并并不斷增強。23:00來到黃花機場以西20km以內，單體強度達到最強，出現超級單體強回波帶。隨著超級單體持續逼近黃花機場，23:10左右黃花機場跑道兩端風速開始顯著增大，至23:15出現歷年罕見極端大風天氣，氣象自動觀測數據顯示跑道瞬時最大風速猛增至34.3m/s，同時伴有風向突變，由偏南轉為偏北，對飛行產生嚴重影響。至23:28單體逐漸減弱東移，對黃花機場影響減弱消失。

2.雷達平面位置顯示（PPI）演變特征分析

圖1為多普勒天氣雷達探測到的長沙黃花機場及其附近區域回波強度平面位置顯示圖，分別選取5月10日23:00、23:10、23:20 3個時間點的雷達圖進行分析。

圖1 5月10日黃花機場附近超級單體回波（PPI）隨時間演變趨勢

23:00回波圖上可以明顯看出長沙黃花機場西部出現較強的弓形回波，呈東北-西南走向。強度大于35dВz的回波中存在明顯的強度大于55dВz的超級單體強回波中心，呈帶狀結構從西往東逐漸逼近黃花機場。23:10，超級單體回波在東移過程中有一定減弱趨勢，帶狀結構斷裂，在黃花機場以西10km范圍內出現一個明顯大于55dВz的強回波單體，該單體在隨后十幾分鐘時間內持續影響黃花機場，是造成本次跑道出現大風的重要原因。進一步分析得出，大于35dВz強回波的右前方和左后方分別存在一個明顯的“V”型缺口，縱深均達10余km，圖中以a、b標示。前“V”缺口表示a處有很強的入流氣流混合匯入上升氣流，使本就強烈的垂直上升運動更加旺盛。后“V”缺口表示b處有很強的下沉氣流或后側入流氣流，是引起破壞性大風的標志。23:20，隨著大風等強對流天氣對潛熱和不穩定能量的不斷消耗，強回波單體東移并減弱消失，回波強度大面積減弱，機場附近范圍出現大面積不足35dВz的回波，只有少量的幾塊回波強度還在35dВz以上，標志著本輪大風天氣過程全部結束。

3.強回波單體距離高度顯示（RHI）特征分析

為了進一步研究引起大風的強回波單體特征，選用5月10日23:00成熟期的一個單體進行垂直剖面分析，此時該單體位于黃花機場以西20km處，即將東移影響本場。從圖2可以看出該單體長約30km，影響范圍不大，但垂直高度高達16km以上，形成明顯的云頂上沖，這樣的云頂上沖常常標志著強對流運動的發生發展。此外，該單體最大回波強度在55dВz以上，大于50dВz的強回波幾乎從云頂延伸到云底，說明云內對流發展十分旺盛。而強回波接地，代表云中釋放的大量潛熱已經到達地面，即將引起大風等嚴重影響飛行的劇烈天氣。

圖2 5月10日23:00超級單體垂直剖面回波特征（RHI）

4.徑向速度圖演變特征分析

大風核的出現表明地面大風天氣過程的發生，大風核的強度表明大風的強弱。如圖3所示，圖中大風核位置明顯，與雷達平面顯示圖（PPI）上大于35dВz的強回波區域對應。大風核整體從西往東移動，強度始終維持在25m/s以上，強度很強。23:11～23:23大風核主體途徑黃花機場上空，帶來劇烈大風天氣。進一步分析圖3可知，23:11即大風發生前至大風發生時段，黃花機場出現大片負速度區，在徑向速度圖上整體呈輻散形勢，受強單體冷空氣外流的下沉氣流影響。23:23，大風核主體移出黃花機場，黃花機場中心附近正速度區面積擴大，由輻散趨于輻合，對應PPI圖上強回波中心減弱，預示著大風過程即將結束。

圖3 5月10日大風發生時段雷達徑向速度圖隨時間演變趨勢

5.結論

（1）此次大風天氣持續時間較短，對黃花機場產生影響的時段主要集中在10日23:15～23:28，短短13min內經歷風速突增到突減、風向往復突變等復雜過程，對飛行產生嚴重影響。23:15黃花機場跑道最大風速高達34.3m/s，為歷年檢測到的罕見極端大風值。

（2）超級單體回波帶的斷裂預示著單體強度減弱，但減弱期在斷裂后出現的強回波單體對小范圍局部天氣仍會產生較大影響，超級單體減弱后出現的強單體過境黃花機場是造成本輪大風天氣過程的直接原因。

（3）雷達實時監控是應對短時強對流天氣的重要手段?；夭▓D上大于35dВz的強回波中心與徑向速度圖的大風核位置對應，可以通過對大風核的監測預判大風的發生，回波前后出現的“V”型缺口，表明垂直運動發展旺盛，有很強的入流氣流和輻散下沉氣流，后“V”缺口的出現是引起破壞性大風的標志。