“帮倒忙”的风——风切变

李自鑫

空中的风，有时会发生快速的风速变化，有时会突然改变方向，这就是风切变。在任何高度上都可能产生风切变，对飞行影响最大的是发生在近地面（通常认为是600米以下）的风切变，也称作低空风切变。

如图所示，根据风的空间特点，风切变可以分成3种类型。

雷暴云、大风、地形和地物等，都是风切变的成因。

雷暴云是发展到一定强度之后产生雷暴的积雨云，它具有强烈的上升和下沉气流，且其中的局地下沉气流难以监测和发现，风速可以达到10米/秒以上甚至30米/秒（12级风的风速在32.7米/秒～36.9米/秒），此类风切变对飞机影响最大。

在北京首都机场、上海浦東机场、昆明长水机场、哈尔滨太平机场常发生的是大风伴阵风引起的风切变，且一年四季均可出现。这种风切变持续时间较长，强度以轻度到中度为主。

垂直的风切变示意图。在垂直方向上，一定距离（通常相距30米）的两个位置上风速或风向的变化（绘图/黄金）

垂直风的切变示意图。指上升或下降气流（垂直风）在水平方向上两个位置之间的改变（绘图/黄金）

升力的产生示意图

还有一些周边地形和地物复杂的机场，也会有风切变情况出现。例如，青海的西宁曹家堡机场，位于青藏高原东北部，有冷空气活动时，跑道吹东风，空中吹西风，就形成了明显的垂直风切变；有时甚至出现跑道西侧吹西风、东侧吹东风的对头风（水平的风切变）。

此外，各种锋面（温度、湿度等物理性质不同的冷、暖气团的交界面）、近地面逆温以及飞机尾涡等，也会造成风切变。

那么，风是如何“助力”飞机起飞的呢？

如上图所示，当气流流经机翼时，空气会沿着机翼的上、下表面发生偏转。此时，流经机翼上表面的气流速度会增加。根据伯努利原理，气流加速会引起压力减小，从而在机翼上、下表面形成压力差，产生升力。

而飞机升力的大小与空速的平方成正比，即空速越大，飞机的升力越大。而空速是指机翼与风（气流）的相对速度，当飞机逆风飞行时，空速大于顺风的情况，因此飞机在起降阶段要求尽量逆风飞行。

而当飞机穿越风切变区域时，机翼和周围空气的相对速度会发生快速改变，这使得升力发生急剧的变化，会导致飞机突然上升或下沉，脱离预定的飞行轨迹。

根据风切变对飞机飞行造成的影响，可以把风切变分成4类。

一是顺风切变，即飞机从小的顺风区进入大的顺风区，或者从大的逆风区进入小的逆风区等情况。这会使飞机空速减小，升力下降，进而导致飞机下沉。

二是逆风切变，即飞机从小的逆风区进入大的逆风区，或着从大的顺风区进入小的顺风区等情况。这会使飞机空速增加，升力增大，飞机上升。

三是侧风切变，即飞机从一种侧风或无侧风状态进入另一种明显不同的侧风状态。这会使飞机侧面受力增加，发生侧滑、偏转甚至滚转。

四是垂直风的切变，即飞机从无明显的升降气流区进入强烈的升降气流区的情况。特别是遇到强力的下降气流，在这个过程中飞机先是经历了类似逆风切变的过程，紧接着又经历了类似顺风切变的过程，这往往使得飞机突然下沉。

为了使飞行员更好地应对风切变，气象工作者会不断更新天气信息；机组人员也会进行训练，对不同类型的风切变做出相应操作。随着研究人员对各类天气现象认知的加深，以及航空运输系统的不断进步，相信在未来，我们能更好地规避或减小风切变带来的不良影响。

（责任编辑/张丽静 美术编辑/周游）