青岛机场一次海风锋低空风切变

刘源 赵京华 张勇 房云龙

摘 要：目前国内关于海陆风风切变的研究较少，而海风风切变出现时天气晴好，没有明显回波，预报较困难。本文利用天气图、雷达图、机场气象要素等常规资料综合分析了青岛机场的一次导致飞机复飞的海风风切变过程。发现这次风切变发生时瞬时风向由东北风变为西南风，1分钟内瞬时风速变化幅度达3m/s。相对湿度和修正海平面气压在风切变发生前10—20分钟就有了较明显突变，可以作为预报海风风切变的一部分参考。

关键词：青岛机场;海风风切变;要素分析

1 绪论

风切变是指空间两点之间的风的矢量差，风切变分为水平风切变和垂直风切变。航空气象学中低空风切变通常是指近地面600m高度以下的垂直风切变[1]。低空风切变严重危害航空活动安全，尤其是在飞机起飞和着陆阶段，能使飞机偏离航迹，使飞机失去稳定性。由于低空风切变会受多尺度天气系统的影响，具有时空尺度小、强度大、发生和消失突然等特点，在民航天气预报中，一直是一个重点和难点[2]。

造成低空风切变的原因主要有：雷暴、大风、海陆风、冷锋、低空急流以及风受地形影响等因素[3]。冯彦华等[4]通过分析广州白云机场低空风切变指出，广州低空风切变的发生与高压脊、脊后槽前、锋面低槽和热带环流等4种主要天气形势密切相关。郭智亮等[5]利用的地面自动观测资料和C波段多普勒天气雷达资料分析了广州白云机场一次由对流单体引发的微下击暴流，认为可利用多普勒天气雷达发布低空风切变的预警。单乃超等[6]通过分析中尺度对流单体的外流边界，认为阵风锋和辐合线是合肥机场低空风切变产生的根本因素。王世杰等[7]和翁雪玲等[8]分析了锋后偏北大风引起的风切变，并指出高空动量下传对风切变有一定的作用。目前国内关于海陆风导致的风切变的研究还相对较少，海陆风导致的风切变的出现不伴随明显天气，具有持续时间短、出现突然、较难预报的特点。本文重点分析青岛机场的一次海风风切变过程，对于海风风切变的预报有一定的参考。

2 青岛机场概况和天气实况

2.1 机场概况

青岛流亭国际机场（以下简称青岛机场）位于山东省东南沿海，东部和南部为丘陵地带（崂山山脉），丘陵地带的东南部为黄海，机场西南方向为胶州湾，两面邻海，胶州湾西南至西北方向为平原，机场以西150km以外为鲁中南山地，机场西北到东北为平原。青岛机场地处北温带季风区，又濒临黄海，兼备季风气候与海洋气候特点，冬季气温偏高，春季回暖缓慢，夏季炎热天气较少，秋季降温迟缓[9]。

青岛机场常出现的风切变类型有：雷暴导致的风切变，锋面过境导致的风切变，海陆风导致的风切变。因青岛机场两面邻海，易受到海陆风影响，因此容易出现海陆风导致的低空风切变。海陆风低空风切变是由于地表与水面的太阳辐射吸收率不同以及昼夜温差，产生温度梯度，导致风的变化，形成低高度的海陆风[10]。

2.2 机场实况

（1）航空器空中报告。2019年7月26日，预报员收到塔台报告：东方航空2060航班11：44（北京时，下同）在17号跑道上空6.1m处遭遇低空风切变，飞机复飞。

（2）机场天气实况。青岛机场2019年7月26日晴到少云，气温28—35℃，上午风速较小1—2m/s，风向不定，午后风速增加，平均风速3—4m/s，南风。

3 天气形势分析

3.1 环流背景分析

从7月26日08时的500hPa高空图上（图2上），有浅槽位于辽东半岛到黄河入海口附近，未来槽区从山东半岛北部滑过，副高控制苏皖中部及其以南地区，机场中高空处于偏西气流的控制下。从700及850hPa高空图（图2下）可知，整个华北地区处于槽后的高压脊控制，气压场较弱，山东半岛为弱高压环流控制，机场位于暖区中，温度线较稀疏，无明显温度槽和高度槽。

由當日11时地面图（图3上）可知，在山东西北部有弱高压环流，山东半岛处于大低压环流前部的偏南气流中，低压中心位于甘肃和内蒙古西部。机场处于相对较弱气压场中，南风，没有明显的冷暖锋。从11：42时的华北雷达拼图（图3下）可以验证，在低空风切变发生时，青岛机场没有明显的对流回波。

综上可知，这次低空风切变发生时，青岛机场天气晴好，云系较少;处于较弱气压场中，无明显冷暖锋和温度槽。因此可以排除由于雷暴和锋面过境因素导致的低空风切变。

3.2 各气象要素分析

3.2.1 风变化分析

7月26日08时至11时，本场风向在南北风之间变换频繁，维持北风时间较长，平均风速1-3m/s;12时之后风速呈现明显增大形势，维持在4-6m/s，风向也稳定为偏西南风;17：30时之后风速减小至2-3m/s，风向变为正南风。

35号跑道平均风向在11：20-11：28时为东南风，自100°逐渐变为180°，11：36时风向为250°，偏西分量最大，之后逐渐稳定在200-220°之间。其瞬时风速11：20-11：26时维持西南风，11：26-11：35在西南和西北之间摆动，之后逐渐稳定为西南风（图4a）。

17号跑道平均风向11：20-11：28时为东南风，11：30时开始逐渐转为西南风，平均风向在200-250°之间，11：44时平均风向维持在200-220°之间。由瞬时风向看，在11：30时之前瞬时风速为偏北风，之后逐渐转为东南风，11：40-11：46时，瞬时风向由50°变为200°，即从东北风变为西南风，风向变化很大（图4b）。

35号跑道11：20-11：33时平均风速为2-3m/s，11：33-11：36时略有下降，之后逐渐稳定增加，11：51时之后平均风速稳定在4-5m/s。从瞬时风速看11：33-11：35时风速变化最大，自0.5m/s变为4.2m/s。11：42-11：45时，风速自1.5m/s变为5.1m/s。（图4c）

17号跑道自11：20时开始平均风速逐渐增加，由1-2m/s增加为2-3m/s，11：47时略有下降，变为2m/s，11：53时之后风速明显增大，逐渐稳定为4-6m/s;其瞬时风速的变化趋势同平均风速一致，但在11：44-11：47时瞬时风速由3.5m/s变为0.5m/s，11：53时之后瞬时风速明显增加至6m/s，后续在3-5m/s波动变化（图4d）。

综合上述风向风速的分析可以看出17号跑道在11：44时（风切变发生时）瞬时的风向风速变化幅度都比较大，前后五分钟里，瞬时风向由东北风变为西南风，瞬时风速由3.5m/s变为0.5m/s，而35号跑道变化幅度相对较小，这也说明这次风切变的发生范围很小。

3.2.2 相对湿度变化分析

7月26日11：00-11：20时，相对湿度维持在54%—58%之间，11：20时相对湿度明显上升，到11：29时增大至66%，之后在59%—66%之间波动变化。自11：30时风向转为西南风后，湿度明显增大，说明西南风是由胶州湾吹来的海风，其湿度较大（图5），风切变出现是在11：44时，也印证了这次的风切变是由于海风导致。

3.2.3 修正海平面气压变化分析

在7月26日11：02時修正海压从1002.15hPa逐渐下降，说明此时暖湿空气逐渐增加，气压随之下降;在11：26时降至1001.85hPa，之后在1001.85hPa-1001.95hPa之间波动，这时风向已经转为西南海风，后续湿度维持稳定的波动变化，气压也随之稳定（图5）。

综上可以看出这次17号跑道风速的导致飞机复飞的风切变是由于海风导致。相对湿度和修正海压在风切变出现前10-20分钟已经有了不同于日变化的较明显突变，相对湿度明显升高，修正海压明显下降，这都可以作为海风风切变的提前的预警信号参考。

4 结论

（1）青岛机场两面邻海，西部有胶州湾，东部为黄海，特殊的位置使得机场易于出现海陆风风切变。

（2）17号跑道在11：44时（风切变发生时）瞬时的风向风速变化幅度都比较大，前后五分钟里，瞬时风向由东北风变为西南风，瞬时风速由3.5m/s变为0.5m/s。35号跑道的风向和风速变化幅度较小，这次风切变只出现在17号跑道，低空风切变的范围很小。

（3）海风风切变出现时天气晴好，没有明显回波，能见度良好，这导致提前预报困难。相对湿度和修正海压在风切变出现前10-20分钟就有了较明显突变，因此可以作为提前预报海风风切变的一部分参考。

以上结论对于沿海城市分析海风风切变和保障民航飞行安全有一定借鉴意义，但是由于只是个例，且风向与地理位置有很大关系，因此有待个例的累计和预报方法的进一步探索。

参考文献：

[1]周建华，张中锋，庄卫方.航空气象业务[M].北京：气象出版社，2011：65-66.

[2]郭虎道.低空风切变对飞行的影响[J].四川气象，2001，21（3）：20-21.

[3]赵树海.航空气象学.气象出版社，1994.

[4]冯彦华.白云机场低空风切变的时空特点及其大气环流形势分析[J].广东气象，2004（4）：5-6.

[5]郭智亮，谢文锋，钟加杰，等.广州白云机场一次微下击暴流引起的低空风切变过程分析[J].沙漠与绿洲气象，2019，13（4）：71-78.

[6]单乃超，周后福，陈少清，等.合肥机场一次低空风切变机理分析.气象科技，2018，46（6）：1240-1250.

[7]王世杰.青海省西宁机场风切变的初步分析[J].农业气象.2013，9：137-138.

[8]翁雪玲，于佳松，徐建文.大连机场典型低空风切变的成因分析[J].气象与环境科学，2020，43（1）：81-89.

[9]夏子瑶，万夫敬.1987—2016年青岛市气候变化特征分析[J].现代农业科技，2018（04）：171-173.

[10]薛德强，郑全岭，钱喜镇，孟昭翰.山东半岛的海陆风环流及其影响[J].南京气象学院学报，1995（02）：293-299.