九寨机场风分析

航空发表于 2010-7-25 01:11:25

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航空发表于 2010-7-25 01:13:08

1 九黄机场一次顺风天气过程的成因分析 徐海 （民航西南空管局气象中心工程师610202） 摘要 九黄机场的风是影响飞行安全与正常的重要因素。本文分析了 2004 年8 月5 日一次长时间顺风天气的成因，检验了部分数值天气 预报产品在九黄机场天气预报中的应用，提出了夏季九黄机场强顺风 预报中应着重考虑的问题。 Abstract The wind of Jiuhuang airport is related to the safety and regularity of flying. A tail wind weather event is analyzed occurred in August 5th 2004. The cause is found and the use of numeric prediction product in this process is tested .Then some keystones are brought out for the forecasting of the tail wind. 关键字：强顺风，急流，动量下传，地形 引言 风是影响飞行的一个重要因素，飞机在顺风中起降极为不利。因 此，对于各类机型与机场，都有自己飞行的最大顺风和侧风标准。九 寨黄龙机场（以下简称九黄机场）位于四川阿坝州松潘县城东北24 公里，跑道修建在红星乡西侧一南北走向的连续山腰上，海拔高度 3447.65 米，周边地势复杂，受地形影响，风向风速多变，对飞机起 降造成很大影响。九黄机场跑道方向为02º——20º，由于地形原因， 只宜使用20 号跑道从北向南起飞。九黄机场关于风的起降标准是顺 2 风不能大于3 米/秒，即20º风分量不能大于3 米/秒。2004 年8 月5 日，九黄机场出现偏北风，20º风分量连续6 个小时大于飞机起飞标 准，造成4 架次航班延误到晚上20 点以后，一个航班返航。九黄机 场地处高原，风向风速多变，这样长时间强北风，在九黄机场夏季并 不多见。本文对这次大风天气过程的成因进行分析，检验了部分数值 预报产品在九黄机场中的应用。 1、天气过程概况 图1 为2004 年8 月5 日08 时到22 时九黄机场自动测风仪测 得的20 号跑道每隔半点两分钟平均风向风速图。由图可见， 2004 年8 月5 日，九黄机场在13 点以前为偏南风，平均风速小于3 米/秒，12——14 点之间风向呈顺时针方向旋转为偏西北风，同时风 速增大，15：00 平均风速为8.4 米/秒，瞬时风速最大达12 米/秒（出 （a）平均风速(b) 平均风向 图1 2004 年8 月5 日九黄机场2 分钟平均风向风速图 现在15：30 时）。14：00——19：30，风向从西北风顺转到东北风， 2 分钟平均风速为5——9 米/秒。风速虽然不是很大，但其沿02 跑 道方向顺风分量一直大于3 米/秒，飞机不能正常起降，地面4 架飞 机未能起飞，即将降落的一个航班返航，严重影响了飞行的正常。20 3 时以后，风向顺转为东风，风速也逐渐减小。这次顺风影响过程基本 结束。 2、成因分析 2.1 环流形势分析 8 月2 日08 时，500hpa 在西西伯利亚有一冷槽，蒙古河套一线 为一冷槽，南段为一暖中心影响。8 月3 日08 时，500hpa 西西伯利 亚冷槽发展为低涡，另一冷槽开始断裂，北段移动到在115ºE 以东， 南段移到太原与郑州之间。在高原东北区域有一高压环流，伴随暖脊， 预示此高压将发展。九寨机场区域为偏南气流控制。8 月4 日08 时， 西西伯利亚的低涡减弱北退为一横槽，东边的冷槽北段东移动到125 ºE，同时，槽后的冷平流从东北方向入侵到河套以东地区，为南段槽 的发展提供了冷平流，使此低槽发展。高原东北部高压迅速发展为青 藏高压，中心位势高度达588 位势十米。九黄机场区域转为青藏高压 底部偏东气流控制。8 月5 日08 时，东槽北段东移减弱，青藏高压 向东北方向抬升增强，脊线呈东北西南向，南段也与南面切变线配合 加深，成为东北西南向一冷槽。在这两者配合下，一东北方向的急流 在青藏高压东南侧形成，从东北地区一直延升到四川地区西部，最大 风速达22 米/秒。九黄机场正处于此东北急流的控制下。此东北气流 引导东北地区的冷空气向西移动。在此冷空气的影响下,红原测站5 日20 时出现了-2ºC 的变温。400hpa 形势与500hpa 类似，在4、5 日维持两槽一脊的形势。脊区青藏高压发展，在其东侧形成东北西南 向急流，风速达28 米/秒。8 月5 日20 时，500hpa 东北急流继续维 4 持，8 月6 日08 时，随北面冷空气的入侵和东部冷槽的东移，青藏 高压南撤减弱，东北急流消失。 在此次过程中，高原东部，地面一直为一低压控制，九黄机场位 于低压底部控制下，按气压场来看应为西南风，但九黄机场海拔高度 高，受500hpa 的风影响很大，在强东北急流的影响下，表现为偏北 风。 2.2 动量下传 下式为固定空间空气总动能平衡的表达式。式中* m K 为总动 能，p 为大气压， i  为风速， 为体积，T 为温度。                         s s s n j nj nj n m i i ij i i ij i i * m p ds ( T )ds K ds d x d T x d x g d p t K                   由上式可知，引起固定空间平均运动动能改变的物理过程有7 项，在这里，我们不考虑空间内部分子粘性的作用以及固定空间与外 部的能量交换，只考虑内部能量的转换，因而只讨论以下几项对空气 运动速度的影响： （1）       g d 它表示，在单位时间内，固定空间内的空气由于垂直 运动使平均动能转化。当 <0，即空气中有下沉运动时，全位能转换 为平均运动动能。在此次过程中，九黄机场处于青藏高压控制下，有 较强的下沉气流。8 月5 日08 时和20 时T213500hpa 垂直速度分析 场中，九黄机场为下沉运动，说明位能转换为平均运动动能，使整层 平均风速加大。 5 （2）    d x p i  i   表示当空气体积膨胀时，固定空间内空气位能减少，平 均运动动能增加。T213500hpa 散度分析场中，08 时为辐散，20 时为 辐合，表明在早上位能转换为动能，但逐渐此项的作用为负。 （3）         d xi i ij 是由于平均速度空间分布不均匀而引起的空气各层 之间有相对运动。8 月5 日08 时，红原测站400hpa 为18 米/秒，500hpa 为6 米/秒，地面风速为偏北静风。从高空到地面有较大的风速垂直 切变。此项使高空动量向下传递，使地面风速加大。 以上分析表明，空气的下沉运动与辐散使空气平均运动动能增 加，并且由于空气各层之间的相对运动，使高层动量下传，同时， 500hpa 的弱冷空气在下沉过程中，位能转化为动能，使地面风速加 大。 2.3 地形影响 九黄机场位于一连续山腰上，附近为一 走向近南北由东往西约偏北而展开的扇形 斜坡上，属于缓坡地形，场区自然地势是北 高南低。图是1：650000 的地形图，从此 图看，机场位于一近南北向山谷的边缘。山 谷的作用有3 个，一是对风向产生阻挡、绕 流作用，使风向沿着山谷走向为偏北风，二 是当风从上游吹来，进入山谷后，产生狭管 效应，使风速增大，三是局地环流山谷风的图2 九黄机场地形图 6 影响。在当日在10 时前，九黄机场有雾与低云，10 时以后转为少云 天气。九黄机场位于南北向山谷东侧的斜坡上，在晴空少云天气条件 下，容易造成在斜坡上其附近空气与同一高度上的自由大气之间产生 较大的温差而产生山谷风。白天，风从平地向坡上吹，叫谷风，晚上 风从坡上向谷里吹，叫山风。在这里，谷风为西风，山风为东风。此 山谷风迭加在环境风场上，使15 点前风向保持偏西，并且从20 点以 后加大了东风分量。 3．数值预报的运用 T213500hpa 风场预报较好的报出了500hpa 风向的变化情况。在 8 月4 日20 时对风场的预报中，500hpa 在5 日14 时以前偏北气流最 强，到20 时转为东北偏东，6 日02 时已转为偏东气流。同时，通过 比较700hpa 风场预报，发现地面风向变化与700hpa 风向变化在时间 上更趋向一致（图3）。我们认为，虽然九黄机场纬度高于700hpa 高 度，但在数值预报中充分考虑了各高层对3000 位势高度米的影响。 因而可以利用700hpa 的流场预报对地面风向做出初步预计。 (a) 08 时(b)14 时(c) 20 时 图3: 8 月5 日700hpaT213 流场数值预报图 4．小结 7 综上所述，这次九黄机场的偏北大风是在青藏高压向东北发展， 在其底部东北急流的影响下，高空动量下传，配合九黄机场特殊地形 的影响所造成的，500hpa 的弱冷平流对风速增大起了一定的作用。 在预报过程中，可考虑以下几点： 4.1 500hpa 偏北急流的形成 夏季九黄机场一般位于西太平洋副热带高压后部，为西南气流控 制，偏北急流的形成是青藏高压向东北方向发展加强与东北冷空气回 流共同作用的结果。 4.2 500hpa 与700hpa 的风场预报对九黄机场的地面风场预报有较好 的指导意义。 4.3 500hpa 冷平流 4.4 地形的影响 环境风场与机场所处山谷走向一致的情况下，有狭管效应。在晴 空天气下，易出现局地环流。本文由于地图比例太大，对机场附近地 形描绘得比较粗糙，还需进一步探讨。 参考文献： 杨大升,刘余滨,刘式适.动力气象学.北京:气象出版社,1980:P312_315. 寿绍文主编.中尺度气象学.北京:气象出版社,2003:P32. 杨军.熟悉九寨,挑战九寨.中国民航报,2703 期:第4 版.

wjj137404 发表于 2011-2-8 13:49:10

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