浅析首都机场极值大风的论文

　　引言

　　航空上对风的定义是指：空气相对于地球表面的水平运动。地面风对航空器的影响主要是：逆风起降时，使航空器离地速度和着陆速度减小，便于稳定操纵飞机，并缩短滑跑距离；顺风起降时则相反；而侧风起降时，大风造成航空器两翼面的上升力不同，产生使飞机向逆风方向旋转的力，飞机无法平衡，容易冲出跑道；但逆风过大时，飞机增加油门使空速过大，容易冲出跑道。另外大风，尤其是极值大风常伴随有强烈的颠簸和风切变，严重危及飞行安全。

　　近年来，国内外学者对大风的研究较多，如：张宏升等对北京北郊冬季大风的湍流通量演变进行研究，结果表明：大风过程对近地面层的物质能量输送有着重要影响, 大风之前出现短时间动量上传和热量下传；俞飞等建立了洛阳机场大风预报的非线性回归方程；曲海涛等、孟齐辉等、谭波等分别总结了各自地区的大风天气形势和预报方法等。

　　但是对危害更大的极值大风天气，研究相对较少。因此本文对首都机场历史上的极值大风天气进行总结，提取预报经验，以利于更好地做好极值大风天气时的服务保障工作。

　　1. 资料和方法

　　使用的是 1976-2013 年共 37 年首都机场定点观测的资料，包括：风向、风速、能见度、天气现象、云、气温、气压、露点等要素。

　　本文中对大风的定义是平均风大于等于 10 米/秒；极值大风是平均风大于等于 17 米/秒的大风。

　　2. 首都机场大风气候统计

　　1976-2013 年，首都机场共发生： 平均风 10 米/秒以上大风 6524 时次，1645 日；平均风 17 米/秒以上极值大风 75 时次，46 日。最大平均风：2010 年 12 月 10 日，0600UTC，34020G25MPS；最大阵风：1991 年 7 月 9 日，1000UTC，29018G30MPS。

　　3. 首都机场极值大风的预报

　　3.1 极值大风分类

　　按照发生的季节不同，首都机场极值大风主要可分为春季大风、夏季大风和冬季大风三类。其中：春季地表含水量小，冷空气过境迅速，大风常伴有沙尘天气；夏季大风是与雷暴伴生的强对流天气；冬季温度低，地表含水量大，大风常伴有雨雪和冰冻等天气。

　　3.2 天气形势预报

　　首都机场易出现的极值大风的主要天气形势有：冷锋后的西北大风、东北低压后产生的偏北大风、动量下传大风、雷暴大风等。

　　统计资料表明，造成首都机场极值大风的主要天气系统是冷锋后的西北大风，占 73%。其天气形势表现为：高空有较深厚的冷槽，槽后有较强的冷平流，与之配合的地面冷锋后有非常强的冷高压。大风区位于冷锋后三个多纬距以外、冷高压东部前缘气压梯度最大的地方。通常锋面过境 2～3 小时后，首都机场风速迅速加大，在高空槽前倾时，大风来临更快。

　　东北低压是首都机场产生极值大风另一个重要原因，占 18%。东北低压是一个比较深厚的天气系统，高空冷平流从低压后部不断向华北平原侵入，地面图上表现有一条副冷锋，可造成首都机场的西北或偏北大风。东北低压极值大风通常可持续三天左右，其预报的重点是东北低压的发展趋势。

　　另外，大气中常有乱流或对流运动，使上层动量较大的空气传到下层，使下层风速加大。高空风速越大，冷平流越强，风的垂直切变越大，则动量传递作用越强。强冷空气过境时，动量下传作用使地面风速进一步增大，更易产生极值大风。

　　3.3 极值大风预报的物理基础

　　根据气压场、地表摩擦、温度层结、地形（主要表现在阻挡和狭管作用）及动量传递等因子的影响，结合高低层系统配置、天空状况等，综合考虑。

　　例如：风与气压场的关系中，冷高压梯度越大，则风越大，降温越猛；白天地面加热，空气层结变不稳定，铅直交换强，空气的动量下传较强，使地面风速加大等。

　　4. 小结

　　总之，统计分析表明：首都机场极值大风主要出现在春季 3-4 月或冬季 12-1 月。其频次午后到傍晚最多，夜间到上午最少，下午 2-3 时出现峰值。首都机场极值大风以冷锋后的西北大风为主，风向 330゜为最高发值。地面冷锋后强冷高压南下与高空横槽转竖的共同作用是造成首都机场极值大风的主要原因，高空 500hPa 以下的动量下传也对极值大风的产生起着非常重要的作用。