机场低空风切变观测浅谈

摘 要：国际航空界公认低空风切变是飞机起飞和着陆阶段的一个重要危险因素，被人们称为“无形杀手”。 这种现象的时间和空间尺度都非常小，而且变化非常快，所以对它的探测和预报都比较困难。低空风切变是难以抗拒的，最好的方法是避开它。及时、有效地判断低空风切变的存在，为飞机的安全飞行提供保障是我们的责任。本文通过对民航机场所经历的一些风切变，结合风切变的特征和产生的天气条件探讨风切变产生时的一些观测经验。

关键词：低空风切变 天气条件 目视观测

中图分类号：V211.4 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）02（c）-0250-01

低空风切变的探测和预警在我国民航尚处于起步阶段，设备技术复杂，投资成本高，探测低空风切变的主要手段有：风廓线雷达、多普勒天气雷达、激光测风雷达、低空风切变告警系统等，每种设备都有自己的优点，也存在局限性，准确预警风切变需要多种设备组合、组网形成整体的探测系统。基于上述现状，本文的着眼点放在依靠现有的常规设备，结合观测员的技术和经验，对机场范围可能存在的低空风切变做出判断，以便及时向管制、飞行、机场等部门提供服务。

1 低空风切变的定义及危害

风切变是一种大气现象，表现为气流运动速度和方向的突然变化。它可以出现在垂直方向上，也可以出现在水平方向上；可以出现在高空，也可以出现在低空。出现在600米以下的叫低空风切变。低空风切变在水平方向垂直运动的气流存在很大的速度梯度，也就是说垂直运动的风速会出现突然的加剧，就产生了特别强的下降气流，被称为微下冲气流。这个强烈的下降气流存在于一个有限的区域内，并且与地面撞击后转向与地面平行而变成为水平风，风向以撞击点为圆心四面发散，所以在一个更大一些的区域内，又形成了水平风切变。

由于低空风切变具有变化时间短、范围小、强度大等特点，在这种环境中飞行，相应地就要发生突然性的空速变化，空速变化引起了升力变化，升力变化又引起飞行高度的变化。例如当飞机飞行轨迹正好通过微下冲气流，那么飞机会突然的非正常下降，偏离原有的轨迹，有可能高度过低造成危险。

当飞机飞出微下冲气流后，又进入了顺风气流，使飞机与气流的相对速度突然降低，突然的减速就很可能使飞机进入失速状态，飞行姿态不可控，因此，低空风切变在飞机起飞、着陆阶段中对飞行安全威胁极大。

2 产生低空风切变的天气条件

2.1 雷暴

雷暴则是产生风切变化的中套天气条件之一。在不同额区域内，雷暴的下降气流将会造成两种不同形式的风切变化。其中一种则是发生在雷暴的单体下面，主要是由充气流所造成的风切变，而这种风切变存在强度大、寿命短、范围小的特点。另一种是雷雨中的下冲气流到达地面后，形成强烈的冷性气流向四外传播，这股气流可传到离风暴20公里处，由于它离开雷暴主体，并且不伴随其它可见的天气现象，所以往往不易发现，对飞行威胁较大。

2.2 锋面

锋面是产生风切变最多的气象条件。 锋两侧气象要素有很大差异，锋面过渡区的垂直结构，是产生风切变的重要条件。一般说来，在锋两侧温差大（≥5 ℃）和（或）移动快（≥55千米/小时）的锋面附近，都会产生较强的风切变。冷锋移经机场时，低空风切变伴随锋面一起或稍后出现。因冷锋移速较快，故此种风切变持续时间较短。但强冷锋及强冷锋后大风区内往往存在严重的低空风切变。暖锋移经本场时，由于暖锋移动较慢，它在机场上空持续时间相对较长，在距锋较远的地方也可出现风切变。

2.3 辐射逆温型的低空气流

当晴夜产生强辐射逆温时，在逆温层顶附近常有低空气流，高度一般为几百米，有时可在100米以下，与逆温层的高度相联系，有时也称它为夜间急流。它的形成是因为逆温层阻挡了在其上的大尺度气流运动与地面气层之间的混合作用和动量传递，因而在逆温层以上形成了最大风速区，即低空急流。逆温层阻挡了风速向下的动量传递，使地面风很弱，而且风向多变，这样就在地面附近与上层气流之间形成了较大的风切变。

2.4 地形和地物

当机场周围山脉较多或地形、地物复杂时，常有由于环境条件产生的低空风切变。一般来说山地高差大，水域面积大，建筑物高大，不仅容易产生风切变，而且其强度也较大。

当阵风风速比其平均值增减5米/秒以上时，或大风吹过跑道附近的高大建筑物时，会产生局地性风切变。

3 低空风切变的观测经验

3.1 雷暴冷性外流气流的沙暴堤

雷暴冷性外流气流前缘的强劲气流会把地面的尘土吹起相当的高度，并随气流移动。它能显现出外流气流的范围和高度，其高度越高，强度愈大。一旦见到这种沙暴堤出现就应高度警惕，立即采取措施，因为紧跟在沙暴堤之后的就是强烈的风切变。

3.2 雷暴云体下的雨幡

雨幡是雨从云中下降但未到达地面，在空中呈幡状下垂的现象。雷暴云体下的雨幡是有强烈下降气流的重要征兆。通常雨幡的下垂高度越低，个体形状越大，色泽越暗，预示着风切变和下击暴流也越强。雨幡周围1～2公里范围内的风场都比较复杂，常有强的风切变。所以，不能穿越雨幡，要与它保持一定的距离。

3.3 滚轴状云

在雷暴型和强冷锋型风切变中，强的冷性外流往往有明显的涡旋运动结构，并伴有低空滚轴状云。从远处看，它犹如贴地滚滚而来的一堵云墙，其颜色多为乌黑灰暗。这种云的出现，预示着有强烈的低空风切变。

3.4 强风吹倒的树林和庄稼

强风和下击暴流所吹倒的树林和庄稼，其倒伏方向会显现出气流的流动状况。

3.5 目测观察

当发现视野范围内出现，吹尘、环状吹尘、尘卷风或其它近地强气流运动现象都表明可能或已经存在风切变。

3.6 比较不同点的风向风速值

机场同一条跑道或不同跑道的不同观测点之间的风向风速值有很大的差异时，应考虑本场上空存在风切变的可能。

3.7 观测空中的云

观测时如果发现空中云的走向与地面风向有很大差异，证明空中可能存在风切变，如果空中两层云的移动方向有差异时，也说明空中不同层次的风向不同也应提起注意。

3.8 大风天气多发风切变

如果出现大风天气（包括出现前或结束后），风向和风速都会出现很大的变化，此时出现低空风切变的几率也比较大。

4 结语

“不积跬步，无以至千里”，低空风切变在我们的日常工作中，并不是无迹可寻的，当它出现时，我们观测到的其他气象要素，如伴随的天气现象、云、风、温压湿等都可能发生一些变化，只要多观察多总结，我们还是能够对低空风切变进行有效地观测的。

参考文献

[1] 民航地面气象观测手册[M].民航空中交通管理局.

[2] 陈廷良.现代运输机航空气象学[M].气象出版社.

[3] 谭壁光.航空气象学[M].中国民航飞行学院.