一次阵风锋诱发风切变报告案例分析

一次阵风锋诱发风切变报告案例分析

郑忠涛何佳宇

中国民用航空东北地区交通管理局黑龙江分局 黑龙江省 哈尔滨市 150036

摘要：2019年6月7日的风切变，是由对流云前沿阵风锋过程诱发的典型案例。阵风锋对预报风切变具有重大指示意义；风廓线雷达能直观地反映出高度120米及其之上的风切变强度变化，引进自动观测系统风场数据做综合分析，为判断高度120米之下的风切变详情，提供了解决办法。

关键词：风切变 阵风锋 窄带回波 风廓线雷达

引言

低空风切变是对飞机起飞和着陆安全威胁最大的气象条件之一，即发生在起飞爬升或着陆进场阶段高度在500米以下的风切变[1]。根据低空风切变形成的直接系统分型研究，主要分为动量下传，锋面过境，对流性天气和局地湍流型[2]。在哈尔滨机场出现对流性天气诱发的风切变案例次数最多，且风切变强度较大。下面通过对2019年6月7日发生的一次风切变报告案例做数据分析，借此来提升风切变的预警能力。

1 风切变报告概述和自动观测系统风场数据分析

2019年6月7日，航班号GCR6637，机型E190，在23：43，机组报告在进近着陆过程中遭遇中等强度风切变。报告内容：500英尺（约152米）高度风速变化较大，在400英尺（约122米）高度上风向不稳定，400英尺高度下风向稳定。该航班终止进近后复飞。相近时段内的后续航班，在进近着陆过程中也报告了类似情况。

图1 自动观测系统风场数据分析

选取包含风切变发生的时段，分析哈尔滨机场自动观测系统风场数据（详见图1），在23：17之前，地面风向为稳定的东南风，风向范围100-140°，地面平均风速3-4米/秒；之后，地面风向突变为西北风，风向范围为270-320°，地面平均风速突增到8-10米/秒。另外，在23：33-23：43，风向风速又出现快速变化，风向由西北风转为西南风，风速由8-10米/秒降至5米/秒，维持3-5分钟后，风向再次转为西北风，风速增大到8-10米/秒。数据显示，在风切变报告发生时，地面风向风速的确存在跳变现象。

2 多普勒雷达产品强度回波分析

分析2019年6月7日相应时段的雷达回波图可知（如图2）。在23：40，哈尔滨机场多普勒天气雷达在0.5°仰角，探测到西南方向40-90公里处的对流云带前有两条较弱的窄带回波A和B，如图1所示，回波强度小于15dBZ，形状可辨，移速约40公里/小时，其与对流云带移速和移向相近，这是典型的阵风锋回波特征。窄带回波A到达机场时间和自动观测系统风向风速第一次跳变相对应；窄带回波B到达机场的时间和自动观测系统风向风速第二次跳变时间相对应。这说明地面风向风速的二次跳变现象分别是由阵风锋A、B两过程引起的。由此可见，阵风锋对预报风切变具有重大指示意义。

图2 哈尔滨机场多普勒天气雷达0.5°仰角强度回波

3 风廓线雷达数据分析

哈尔滨机场安装使用的是CFL-03型边界层风温廓线雷达，最低数据采样高度是120米。分析风廓线雷达数据发现（详见图3）：在23：00-23：30，在300米高度，有低空急流，最大风速20米/秒，随着时间变化，整层风速趋于减小，风速由20米/秒减小至12米/秒，风向维持东南风。风切变主要发生在急流下方180-300米高度，风切变值最大0.06，风切变强度为轻度。在23：30-23：48，120米和300米高度出现西南风和东南风的风向变化，风切变主要发生在120米和300米高度，相应高度风切变的最大值分别为0.07和0.14，风切变强度分别为轻度和强烈。风切变报告案例中，风切变发生在约120-150米高度，强度为中度。对比两者发现，风廓线雷达能够反应出，在风切变报告发生时，水平风在垂直方向上的确存在风切变现象。

图3 风廓线雷达产品和自动观测系统风数据综合分析图

由于高度120米之下，是风廓线雷达探测数据的盲区，其风切变情况不得而知，为了能够判断出120米高度之下的风切变详情，本文采用引进自动观测系统风场数据做综合分析的方法（详见图3）。首先，按照风廓线雷达每六分钟一组数据的特点，对自动观测系统风场数据进行资料同化处理；其次，选取阵风锋A、B所在时段的风场数据（详见表1），按照风切变计算公式：，计算120米高度至地面的风切变数值M，公式中V1和V2是风廓线雷达120米高度采样点风速数据和自动观测系统的风速数据，D为采样点上下层的风向差，垂直大气层厚度∆Z取值120米。通过分析计算风切变值M可知：阵风锋A、B时段内，在120米高度之下风切变最大值分别是0.12和0.10，说明在120米高度之下，均可能有中度的风切变现象。

表1 阵风锋A、B所在时段的风向风速数据采样及相应风切变数值

4 总结

(1) 2019年6月7日的风切变，是由对流云前沿阵风锋过程诱发的典型案例。

(2) 阵风锋对预报风切变有重大指示意义。

(3) 风廓线雷达能够直观地反映出最低数据采样高度120米及其之上的风切变强度变化；引进自动观测系统风场数据做综合分析，为判断高度120米之下的风切变详情，提供了解决办法。

参考文献：

[1] 彭笑非.低空风切变对飞机进近着陆的影响分析[J].科技经济市场.2010 (07)

[2] 杜星,王海霞,梁希豪等.银川河东机场低空风切变气候特征统计及分型研究[J].科技创新与应用.2022,12(14)