黄花机场一次大风天气过程特征分析

2021-03-02罗智俐

中国科技纵横 2021年24期

罗智俐

（中国民用航空中南地区空中交通管理局湖南分局，湖南长沙 410137）

0.引言

大风是一种风暴现象，意为很强劲的风。气象学上是指瞬时风速大于或等于17m/s或目测估计风力达到8级的风，常出现在冷空气猛烈南下、台风侵袭或雷暴来临的时候[1]，大风对飞行的影响主要分为逆风、顺风、侧风3种。大风过境时，逆风和顺风起降会造成飞机滑出跑道或场外接地，常导致飞机复飞；侧风起降则更为危险，容易造成飞机侧翻或偏离跑道，严重影响航空飞行安全[2]。因此，本文针对长沙黄花机场2021年5月10日一次罕见的大风天气过程进行分析，研究大风天气过程，提前预判天气形势，对航空气象工作具有重要意义。

1.过程概况

受短波槽和西南低空急流的共同影响，2021年5月10日白天，长沙黄花机场中低层西南低空急流建立并持续加强，长沙地区对流潜势指数均处于高位，为随后强对流天气的发展不断积聚能量。21:00（北京时间，下同）左右，强对流单体在黄花机场以西90km处逐渐生成，随后沿着正东方向移动合并并不断增强。23:00来到黄花机场以西20km以内，单体强度达到最强，出现超级单体强回波带。随着超级单体持续逼近黄花机场，23:10左右黄花机场跑道两端风速开始显著增大，至23:15出现历年罕见极端大风天气，气象自动观测数据显示跑道瞬时最大风速猛增至34.3m/s，同时伴有风向突变，由偏南转为偏北，对飞行产生严重影响。至23:28单体逐渐减弱东移，对黄花机场影响减弱消失。

2.雷达平面位置显示（PPI）演变特征分析

图1为多普勒天气雷达探测到的长沙黄花机场及其附近区域回波强度平面位置显示图，分别选取5月10日23:00、23:10、23:20 3个时间点的雷达图进行分析。

图1 5月10日黄花机场附近超级单体回波（PPI）随时间演变趋势

23:00回波图上可以明显看出长沙黄花机场西部出现较强的弓形回波，呈东北-西南走向。强度大于35dВz的回波中存在明显的强度大于55dВz的超级单体强回波中心，呈带状结构从西往东逐渐逼近黄花机场。23:10，超级单体回波在东移过程中有一定减弱趋势，带状结构断裂，在黄花机场以西10km范围内出现一个明显大于55dВz的强回波单体，该单体在随后十几分钟时间内持续影响黄花机场，是造成本次跑道出现大风的重要原因。进一步分析得出，大于35dВz强回波的右前方和左后方分别存在一个明显的“V”型缺口，纵深均达10余km，图中以a、b标示。前“V”缺口表示a处有很强的入流气流混合汇入上升气流，使本就强烈的垂直上升运动更加旺盛。后“V”缺口表示b处有很强的下沉气流或后侧入流气流，是引起破坏性大风的标志。23:20，随着大风等强对流天气对潜热和不稳定能量的不断消耗，强回波单体东移并减弱消失，回波强度大面积减弱，机场附近范围出现大面积不足35dВz的回波，只有少量的几块回波强度还在35dВz以上，标志着本轮大风天气过程全部结束。

3.强回波单体距离高度显示（RHI）特征分析

为了进一步研究引起大风的强回波单体特征，选用5月10日23:00成熟期的一个单体进行垂直剖面分析，此时该单体位于黄花机场以西20km处，即将东移影响本场。从图2可以看出该单体长约30km，影响范围不大，但垂直高度高达16km以上，形成明显的云顶上冲，这样的云顶上冲常常标志着强对流运动的发生发展。此外，该单体最大回波强度在55dВz以上，大于50dВz的强回波几乎从云顶延伸到云底，说明云内对流发展十分旺盛。而强回波接地，代表云中释放的大量潜热已经到达地面，即将引起大风等严重影响飞行的剧烈天气。

图2 5月10日23:00超级单体垂直剖面回波特征（RHI）

4.径向速度图演变特征分析

大风核的出现表明地面大风天气过程的发生，大风核的强度表明大风的强弱。如图3所示，图中大风核位置明显，与雷达平面显示图（PPI）上大于35dВz的强回波区域对应。大风核整体从西往东移动，强度始终维持在25m/s以上，强度很强。23:11～23:23大风核主体途径黄花机场上空，带来剧烈大风天气。进一步分析图3可知，23:11即大风发生前至大风发生时段，黄花机场出现大片负速度区，在径向速度图上整体呈辐散形势，受强单体冷空气外流的下沉气流影响。23:23，大风核主体移出黄花机场，黄花机场中心附近正速度区面积扩大，由辐散趋于辐合，对应PPI图上强回波中心减弱，预示着大风过程即将结束。