淺析首都機場極值大風的論文

　　引言

　　航空上對風的定義是指：空氣相對於地球表面的水平運動。地面風對航空器的影響主要是：逆風起降時，使航空器離地速度和著陸速度減小，便於穩定操縱飛機，並縮短滑跑距離；順風起降時則相反；而側風起降時，大風造成航空器兩翼面的上升力不同，產生使飛機向逆風方向旋轉的力，飛機無法平衡，容易衝出跑道；但逆風過大時，飛機增加油門使空速過大，容易衝出跑道。另外大風，尤其是極值大風常伴隨有強烈的顛簸和風切變，嚴重危及飛行安全。

　　近年來，國內外學者對大風的研究較多，如：張宏升等對北京北郊冬季大風的湍流通量演變進行研究，結果表明：大風過程對近地面層的物質能量輸送有著重要影響, 大風之前出現短時間動量上傳和熱量下傳；俞飛等建立了洛陽機場大風預報的非線性迴歸方程；曲海濤等、孟齊輝等、譚波等分別總結了各自地區的大風天氣形勢和預報方法等。

　　但是對危害更大的極值大風天氣，研究相對較少。因此本文對首都機場歷史上的極值大風天氣進行總結，提取預報經驗，以利於更好地做好極值大風天氣時的服務保障工作。

　　1. 資料和方法

　　使用的是 1976-2013 年共 37 年首都機場定點觀測的資料，包括：風向、風速、能見度、天氣現象、雲、氣溫、氣壓、露點等要素。

　　本文中對大風的定義是平均風大於等於 10 米/秒；極值大風是平均風大於等於 17 米/秒的大風。

　　2. 首都機場大風氣候統計

　　1976-2013 年，首都機場共發生：平均風 10 米/秒以上大風 6524 時次，1645 日；平均風 17 米/秒以上極值大風 75 時次，46 日。最大平均風：2010 年 12 月 10 日，0600UTC，34020G25MPS；最大陣風：1991 年 7 月 9 日，1000UTC，29018G30MPS。

　　3. 首都機場極值大風的預報

　　3.1 極值大風分類

　　按照發生的季節不同，首都機場極值大風主要可分為春季大風、夏季大風和冬季大風三類。其中：春季地表含水量小，冷空氣過境迅速，大風常伴有沙塵天氣；夏季大風是與雷暴伴生的強對流天氣；冬季溫度低，地表含水量大，大風常伴有雨雪和冰凍等天氣。

　　3.2 天氣形勢預報

　　首都機場易出現的極值大風的主要天氣形勢有：冷鋒後的西北大風、東北低壓後產生的偏北大風、動量下傳大風、雷暴大風等。

　　統計資料表明，造成首都機場極值大風的主要天氣系統是冷鋒後的西北大風，佔 73%。其天氣形勢表現為：高空有較深厚的冷槽，槽後有較強的冷平流，與之配合的地面冷鋒後有非常強的冷高壓。大風區位於冷鋒後三個多緯距以外、冷高壓東部前緣氣壓梯度最大的地方。通常鋒面過境 2～3 小時後，首都機場風速迅速加大，在高空槽前傾時，大風來臨更快。

　　東北低壓是首都機場產生極值大風另一個重要原因，佔 18%。東北低壓是一個比較深厚的天氣系統，高空冷平流從低壓後部不斷向華北平原侵入，地面圖上表現有一條副冷鋒，可造成首都機場的西北或偏北大風。東北低壓極值大風通常可持續三天左右，其預報的'重點是東北低壓的發展趨勢。

　　另外，大氣中常有亂流或對流運動，使上層動量較大的空氣傳到下層，使下層風速加大。高空風速越大，冷平流越強，風的垂直切變越大，則動量傳遞作用越強。強冷空氣過境時，動量下傳作用使地面風速進一步增大，更易產生極值大風。

　　3.3 極值大風預報的物理基礎

　　根據氣壓場、地表摩擦、溫度層結、地形（主要表現在阻擋和狹管作用）及動量傳遞等因子的影響，結合高低層系統配置、天空狀況等，綜合考慮。

　　例如：風與氣壓場的關係中，冷高壓梯度越大，則風越大，降溫越猛；白天地面加熱，空氣層結變不穩定，鉛直交換強，空氣的動量下傳較強，使地面風速加大等。

　　4. 小結

　　總之，統計分析表明：首都機場極值大風主要出現在春季 3-4 月或冬季 12-1 月。其頻次午後到傍晚最多，夜間到上午最少，下午 2-3 時出現峰值。首都機場極值大風以冷鋒後的西北大風為主，風向 330゜為最高發值。地面冷鋒後強冷高壓南下與高空橫槽轉豎的共同作用是造成首都機場極值大風的主要原因，高空 500hPa 以下的動量下傳也對極值大風的產生起著非常重要的作用。