淺析首都機(jī)場(chǎng)極值大風(fēng)的論文

　　引言

　　航空上對(duì)風(fēng)的定義是指：空氣相對(duì)于地球表面的水平運(yùn)動(dòng)。地面風(fēng)對(duì)航空器的影響主要是：逆風(fēng)起降時(shí)，使航空器離地速度和著陸速度減小，便于穩(wěn)定操縱飛機(jī)，并縮短滑跑距離；順風(fēng)起降時(shí)則相反；而側(cè)風(fēng)起降時(shí)，大風(fēng)造成航空器兩翼面的上升力不同，產(chǎn)生使飛機(jī)向逆風(fēng)方向旋轉(zhuǎn)的力，飛機(jī)無法平衡，容易沖出跑道；但逆風(fēng)過大時(shí)，飛機(jī)增加油門使空速過大，容易沖出跑道。另外大風(fēng)，尤其是極值大風(fēng)常伴隨有強(qiáng)烈的顛簸和風(fēng)切變，嚴(yán)重危及飛行安全。

　　近年來，國內(nèi)外學(xué)者對(duì)大風(fēng)的研究較多，如：張宏升等對(duì)北京北郊冬季大風(fēng)的湍流通量演變進(jìn)行研究，結(jié)果表明：大風(fēng)過程對(duì)近地面層的物質(zhì)能量輸送有著重要影響, 大風(fēng)之前出現(xiàn)短時(shí)間動(dòng)量上傳和熱量下傳；俞飛等建立了洛陽機(jī)場(chǎng)大風(fēng)預(yù)報(bào)的非線性回歸方程；曲海濤等、孟齊輝等、譚波等分別總結(jié)了各自地區(qū)的大風(fēng)天氣形勢(shì)和預(yù)報(bào)方法等。

　　但是對(duì)危害更大的極值大風(fēng)天氣，研究相對(duì)較少。因此本文對(duì)首都機(jī)場(chǎng)歷史上的極值大風(fēng)天氣進(jìn)行總結(jié)，提取預(yù)報(bào)經(jīng)驗(yàn)，以利于更好地做好極值大風(fēng)天氣時(shí)的服務(wù)保障工作。

　　1. 資料和方法

　　使用的是 1976-2013 年共 37 年首都機(jī)場(chǎng)定點(diǎn)觀測(cè)的資料，包括：風(fēng)向、風(fēng)速、能見度、天氣現(xiàn)象、云、氣溫、氣壓、露點(diǎn)等要素。

　　本文中對(duì)大風(fēng)的定義是平均風(fēng)大于等于 10 米/秒；極值大風(fēng)是平均風(fēng)大于等于 17 米/秒的大風(fēng)。

　　2. 首都機(jī)場(chǎng)大風(fēng)氣候統(tǒng)計(jì)

　　1976-2013 年，首都機(jī)場(chǎng)共發(fā)生： 平均風(fēng) 10 米/秒以上大風(fēng) 6524 時(shí)次，1645 日；平均風(fēng) 17 米/秒以上極值大風(fēng) 75 時(shí)次，46 日。最大平均風(fēng)：2010 年 12 月 10 日，0600UTC，34020G25MPS；最大陣風(fēng)：1991 年 7 月 9 日，1000UTC，29018G30MPS。

　　3. 首都機(jī)場(chǎng)極值大風(fēng)的預(yù)報(bào)

　　3.1 極值大風(fēng)分類

　　按照發(fā)生的季節(jié)不同，首都機(jī)場(chǎng)極值大風(fēng)主要可分為春季大風(fēng)、夏季大風(fēng)和冬季大風(fēng)三類。其中：春季地表含水量小，冷空氣過境迅速，大風(fēng)常伴有沙塵天氣；夏季大風(fēng)是與雷暴伴生的強(qiáng)對(duì)流天氣；冬季溫度低，地表含水量大，大風(fēng)常伴有雨雪和冰凍等天氣。

　　3.2 天氣形勢(shì)預(yù)報(bào)

　　首都機(jī)場(chǎng)易出現(xiàn)的極值大風(fēng)的主要天氣形勢(shì)有：冷鋒后的西北大風(fēng)、東北低壓后產(chǎn)生的偏北大風(fēng)、動(dòng)量下傳大風(fēng)、雷暴大風(fēng)等。

　　統(tǒng)計(jì)資料表明，造成首都機(jī)場(chǎng)極值大風(fēng)的主要天氣系統(tǒng)是冷鋒后的西北大風(fēng)，占 73%。其天氣形勢(shì)表現(xiàn)為：高空有較深厚的冷槽，槽后有較強(qiáng)的冷平流，與之配合的地面冷鋒后有非常強(qiáng)的冷高壓。大風(fēng)區(qū)位于冷鋒后三個(gè)多緯距以外、冷高壓東部前緣氣壓梯度最大的地方。通常鋒面過境 2～3 小時(shí)后，首都機(jī)場(chǎng)風(fēng)速迅速加大，在高空槽前傾時(shí)，大風(fēng)來臨更快。

　　東北低壓是首都機(jī)場(chǎng)產(chǎn)生極值大風(fēng)另一個(gè)重要原因，占 18%。東北低壓是一個(gè)比較深厚的天氣系統(tǒng)，高空冷平流從低壓后部不斷向華北平原侵入，地面圖上表現(xiàn)有一條副冷鋒，可造成首都機(jī)場(chǎng)的西北或偏北大風(fēng)。東北低壓極值大風(fēng)通常可持續(xù)三天左右，其預(yù)報(bào)的'重點(diǎn)是東北低壓的發(fā)展趨勢(shì)。

　　另外，大氣中常有亂流或?qū)α鬟\(yùn)動(dòng)，使上層動(dòng)量較大的空氣傳到下層，使下層風(fēng)速加大。高空風(fēng)速越大，冷平流越強(qiáng)，風(fēng)的垂直切變?cè)酱�，則動(dòng)量傳遞作用越強(qiáng)。強(qiáng)冷空氣過境時(shí)，動(dòng)量下傳作用使地面風(fēng)速進(jìn)一步增大，更易產(chǎn)生極值大風(fēng)。

　　3.3 極值大風(fēng)預(yù)報(bào)的物理基礎(chǔ)

　　根據(jù)氣壓場(chǎng)、地表摩擦、溫度層結(jié)、地形（主要表現(xiàn)在阻擋和狹管作用）及動(dòng)量傳遞等因子的影響，結(jié)合高低層系統(tǒng)配置、天空狀況等，綜合考慮。

　　例如：風(fēng)與氣壓場(chǎng)的關(guān)系中，冷高壓梯度越大，則風(fēng)越大，降溫越猛；白天地面加熱，空氣層結(jié)變不穩(wěn)定，鉛直交換強(qiáng)，空氣的動(dòng)量下傳較強(qiáng)，使地面風(fēng)速加大等。

　　4. 小結(jié)

　　總之，統(tǒng)計(jì)分析表明：首都機(jī)場(chǎng)極值大風(fēng)主要出現(xiàn)在春季 3-4 月或冬季 12-1 月。其頻次午后到傍晚最多，夜間到上午最少，下午 2-3 時(shí)出現(xiàn)峰值。首都機(jī)場(chǎng)極值大風(fēng)以冷鋒后的西北大風(fēng)為主，風(fēng)向 330゜為最高發(fā)值。地面冷鋒后強(qiáng)冷高壓南下與高空橫槽轉(zhuǎn)豎的共同作用是造成首都機(jī)場(chǎng)極值大風(fēng)的主要原因，高空 500hPa 以下的動(dòng)量下傳也對(duì)極值大風(fēng)的產(chǎn)生起著非常重要的作用。

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