首都机场跑道地面风特性浅析

朱静威 钟威

DOI：10.19392/j.cnki.16717341.201720185

摘要：地面风是指能够代表跑道接地地带10m高度上的平均风向、风速以及风向和风速的重大变化。飞机的起飞、着陆以及起降方向的选择都需要考虑地面风的影响。首都机场拥有三条跑道，纵横范围广，地面风以及风场情况存在异同。了解每一个点风在不同季节、不同风向以及不同风速范围下的一些变化规律，对于管控风对飞行的影响有一定意义。所以，笔者通过对比每一个探测点的数据，了解首都机场风场情况和每一个点之间风数据的差异。

关键词：首都机场；地面风；特性

一、首都机场跑道地面风传感器分布情况以及相对位置关系

北京首都机场跑道走向为南北走向，气象自动观测系统含9套探测地面风数据的传感器，分别安装在北京首都机场的三条跑道的两头及中间。如下图所示，从左往右分别为西跑道、东跑道以及T3跑道，传感器安装位置西跑道南头称36L（下同）、西跑道中间称MID1（下同）、西跑道北头称18R（下同）、东跑道南头称36R（下同）、东跑道中间称MID2（下同）、东跑道北头称18L（下同）、T3跑道南头称01（下同）、T3跑道中间称MID3（下同）以及T3跑道北头称19（下同）。

首都机场跑道示意图

从首都机场跑道示意图不难看出，0119跑道和36R18L跑道几乎平行，每一个探测点也基本在同一个横向上，而36L18R跑道则相对与以上两条跑道更偏北一些。并且由于环境的影响，不难看出跑道西侧相对于东侧的地形环境更负责一些。

二、风数据统计和对比的原理

首都机场自动气象观测系统探测的地面风数据丰富多样，本文采用每一分钟风向风速的瞬时值对三年的数据进行统计和对比。

为了更加细致的考虑风向风速对飞行的影响。同时也将风数据按指定的风速范围、指定的风向范围以及顶风和侧风的情况进行统计和分析。

统计方法为将每个点的风分解到延跑道方向和垂直跑道方向，延跑道方向的风称之为顶风，垂直跑道的风称之为侧风。速度被分解成顶风和侧风之后，顶风的正号表示北风，负号表示南风；侧风的正号表示东风，负号表示西风。

某一时刻的风速度为v方向为α对飞机起飞的作用等同于Vy将风分解到延跑道方向的风和垂直跑道的风Vx的作用。延跑道的风叫顶风，垂直跑道的风叫侧风。

Vy=V*cos（α）

Vx=V*sin（α）

备份点的风，风速为v′风向为，同样将其分解

v′y = v′*cos（）

v′x = v′*sin（）

三、数据统计结果

（一）首都机场地面风盛行风向

通过按北风（0°到45°和315°到360°）、东风（45°到135°）、南风（135°到225°）和西风（225°到315°）的统计结果，可以发现首都机场9个位置地面风的风向基本以北风为主，占40%左右，其次是东风和南风分别占20%以上，西风仅占15%左右。

（二）首都机场地面风盛行风速

通过按风速<=3m/s、3m/s到10m/s、10m/s到20m/s以及20m/s以上的风速范围的统计结果，可以发现首都机场9个位置地面风的风速基本在3m/s以下，其中36L18R跑道和0119跑道风别都占到了70～80%，而36R18L跑道也占到50%左右。并且10m/s以下的风基本都占每个点的99%以上，说明大风的情况不多。

（三）首都机场基准观测点和备份观测点的风速对比情况

通过统计每年的月平均風速变化规律，发现01点和36R点的风速月平均变化规律一致且呈现一个春冬两季平均风速比夏秋两季的平均风速偏大的规律。同时在每月的平均对比中，发现36R点的月平均风速比01点的月平均风速大1m/s左右。同时也与第2点中，36R18L风速在3m/s以下的比例要比其他两条跑道低相符合。

（四）首都机场不同位置在不同风向条件下的对比情况

通过按北风、东风、南风和西风对9个探测位置中两两相邻的进行对比分析。发现每一个探测位置与相邻位置之间的相关性都比较高，都在90%以上，同时也呈现出在西风的时候相关性偏低的规律，个别相关性偏低至76%。这也符合首都机场西边地形环境复杂的特点。

（五）首都机场不同位置在不同风速条件下的对比情况

通过按风速<=3m/s、3m/s到10m/s、10m/s到20m/s以及20m/s以上的风速范围对9个探测位置中两两相邻的进行对比分析。发现风速越小两两相关性越强，风速越大两两相关性越弱，同时风速在3m/s以下的条件下，相关性大于整体的相关性。

四、分析与结论

首都机场受地形和气候环境的影响盛行北风，在西风的时候9个探测点之间的差异比其他风向情况要大，当然风速越大彼此之间的差异也越大。在不同风向和风速的条件下，相关性也显而易见。因此，想要了解两两之间的相关性的程度，可以根据当时的风向情况和风速情况叠加考虑，即可大致判断两个点的风的相关性情况。