飛行氣象學(xué)：第六章 低空風(fēng)切變

第六章低空風(fēng)切變2000年6月22日，武漢航空公司Y7/B3479號飛機執(zhí)行恩施—武漢（漢口）航班任務(wù)。13時37分飛機從恩施起飛。因遇雷雨天氣，飛機在漢口機場第一次降落不成功，復(fù)飛拉升，于14時54分失去聯(lián)系。16時左右接到報告，該機在武漢市漢陽區(qū)永豐鄉(xiāng)四臺村附近墜毀失事，機組4人，乘客38人全部遇難。事故經(jīng)過武航6.22空難

6月25日上午，武航6.22空難事故原因調(diào)查組請湖北省氣象局和民航局六位專家趕赴現(xiàn)場對空難事故現(xiàn)場進(jìn)行了物象考察。中新社照片

6月22日13:46時武漢天河機場氣象雷達(dá)顯示的雷暴云平面圖象

6月22日14:33時武漢天河機場氣象雷達(dá)顯示的雷暴云高度圖象據(jù)現(xiàn)場物象考察，并結(jié)合氣象資料初步分析認(rèn)為，此處是風(fēng)力最強之地，最大風(fēng)速達(dá)25m/s以上。飛機墜毀前40秒的高度曲線圖

綜合分析各種氣象資料，并參考物象情況，初步認(rèn)為22日14時至15時30分在飛機空難現(xiàn)場曾出現(xiàn)微下?lián)舯┝?，產(chǎn)生了強烈的低空風(fēng)切變。一、什么是低空風(fēng)切變

1.風(fēng)切變：

在同一高度或不同高度的短距離內(nèi)空間兩點間的風(fēng)向和（或）風(fēng)速的變化。2.低空風(fēng)切變：

在高度600米以下，同一高度或不同高度的短距離的空間兩點風(fēng)向和（或）風(fēng)速的變化。風(fēng)切變的空間表現(xiàn)形式

（一）水平風(fēng)的垂直切變

（二）水平風(fēng)的水平切變（三）垂直風(fēng)的切變水平風(fēng)的垂直切變

指在垂直方向上，一定距離內(nèi)兩點之間的水平風(fēng)速和（或）風(fēng)向的改變。水平風(fēng)的水平切變水平風(fēng)的水平切變：在水平方向上兩點之間的水平風(fēng)速和（或）風(fēng)向的改變

垂直風(fēng)的切變指上升或下降氣流（垂直風(fēng)）在水平方向上兩點之間的改變。二、低空風(fēng)切變的強度

1.水平風(fēng)的垂直切變強度

2.水平風(fēng)的水平切變強度3.垂直風(fēng)切變的強度標(biāo)準(zhǔn)

水平風(fēng)的垂直切變空氣層垂直厚度取30米，風(fēng)資料取2分鐘左右的平均值0.1以上的垂直切變就會對噴氣式運輸機帶來威脅。1.水平風(fēng)的垂直切變強度標(biāo)準(zhǔn)

強度等級

數(shù)值標(biāo)準(zhǔn)

米/秒/30米1/秒輕度0-20-0.07中度2.1-40.08-0.13強烈4.1-60.14-0.2嚴(yán)重>6>0.2

2.水平風(fēng)的水平切變水平風(fēng)水平切變值2.6（米·秒-1）／千米可作為能對飛行構(gòu)成危害的強度標(biāo)準(zhǔn)3.垂直風(fēng)切變的強度標(biāo)準(zhǔn)垂直風(fēng)的切變強度，在相同的空間距離內(nèi)主要由垂直風(fēng)本身的大小來決定是以下降氣流速度和到達(dá)地區(qū)的輻散值來確定的對飛行安全危害最大的是強下降氣流

垂直風(fēng)切變的強度標(biāo)準(zhǔn)下降氣流下沖氣流91米高度上的下降速度<3.6米/秒>3.6米/秒800米直徑內(nèi)的輻散值<144/時>144/時各類低空風(fēng)切變的時空尺度特征及其對飛行的危害程度類型水平尺度(km)時間尺度(h)對飛行危害程度微下沖氣流0.04～4.00.1～0.3大下沖氣流4～100.3～0.7大雷暴陣風(fēng)鋒101100中冷鋒102101中暖鋒102101中逆溫層附近急流10-1～100100中地形風(fēng)切變10-1～100100小水陸界面風(fēng)切變10-1～100100小三、產(chǎn)生低空風(fēng)切變的天氣條件（一）雷暴

（二）鋒面

（三）輻射逆溫型的低空急流（四）地形地物

（一）雷暴雷暴的下降氣流在不同的區(qū)域可造成兩種不同的風(fēng)切變：1.雷暴單體下面，由下?lián)舯┝髟斐傻娘L(fēng)切變2.下沖氣流到達(dá)地面后形成強烈的冷性外流（二）鋒面在鋒面系統(tǒng)的兩側(cè),除了有明顯的溫度差異,還有氣壓、風(fēng)速、風(fēng)向等的差異。風(fēng)向、風(fēng)速的差異就形成了風(fēng)切變,暖空氣沿著冷空氣方向爬升會形成許多云系。因此在這種情況下飛行,飛機除遭遇風(fēng)切變外,還會遇到低云和低能見度。鋒兩側(cè)的溫度差≥5℃或鋒面移速≥15km?h,都會有影響飛行的低空風(fēng)切變的產(chǎn)生。強冷鋒及鋒后大風(fēng)區(qū)存在嚴(yán)重的低空風(fēng)切變。（三）輻射逆溫型的低空急流秋冬季晴空的夜晚,由強烈的地面輻射而形成的低空逆溫層的存在,其上有動量堆集,風(fēng)速較大而形成急流,而逆溫層下風(fēng)速又較小,近地層往往又是靜風(fēng),故有逆溫風(fēng)切變產(chǎn)生。這種風(fēng)切變強度較小,容易被人忽視,一旦處置不當(dāng),也會給飛行造成危害。其次地形、地物也可能造成風(fēng)切變。輻射逆溫與夜間急流逆溫層阻擋了風(fēng)速向下的動量傳遞，使地面風(fēng)很弱，而且風(fēng)向多變，這樣就在地面附近與上層氣流之間形成了較大的風(fēng)切變

低空急流（四）地形地物機場周圍山脈較多或地形地物復(fù)雜處于盆地的機場大風(fēng)吹過跑道附近的高大建筑物時， 會產(chǎn)生局地性風(fēng)切變。機場正處在山脊的背風(fēng)一側(cè)地形復(fù)雜情況下的風(fēng)切變處于盆地的機場機場正處在山脊的背風(fēng)一側(cè)一、低空風(fēng)切變的事故特征1.風(fēng)切變事故都發(fā)生在飛行高度低于300米的起飛和著陸飛行階段，其中尤以著陸為最多。2.現(xiàn)代大、中型噴氣運輸機的風(fēng)切變飛行事故比重較大。3.風(fēng)切變事故與雷暴天氣條件關(guān)系密切。4.大雨風(fēng)切變飛行事故也不容忽視。5.風(fēng)切變飛行事故的出現(xiàn)時間和季節(jié)無一定的規(guī)律。

低空風(fēng)切變對飛行的影響二、風(fēng)切變對飛行的影響分析風(fēng)切變對噴氣飛機的影響要比對螺旋槳飛機的影響大飛機的重量越大，受風(fēng)切變的影響也越大風(fēng)切變對飛機的起飛著陸的影響最大，但以著陸影響最嚴(yán)重風(fēng)切變發(fā)生的高度越低，對飛行的危害就越大三、低空風(fēng)切變對飛機起飛著陸的影響

根據(jù)飛機的運動相對于風(fēng)矢量之間的各種不同情況，把風(fēng)切變分為：

順風(fēng)切變逆風(fēng)切變側(cè)風(fēng)切變垂直風(fēng)的切變

影響飛機升力的因素設(shè)為空氣密度，為飛機的空速為機翼面積，飛機的升力為，則

這里是升力系數(shù)。（一）順風(fēng)切變及其對著陸的影響1、順風(fēng)切變飛機在起飛或著陸過程中，水平風(fēng)的變量對飛機來說是順風(fēng)例如：從小順風(fēng)進(jìn)入大順風(fēng)從逆風(fēng)進(jìn)入無風(fēng)或順風(fēng)從大逆風(fēng)進(jìn)入小逆風(fēng)1.順風(fēng)切變順風(fēng)切變使飛機空速減小，升力下降，飛機下沉。順風(fēng)切變示意圖不同高度的順風(fēng)切變著陸2、順風(fēng)切變對著陸的影響（二）逆風(fēng)切變及其對著陸的影響1、逆風(fēng)切變水平風(fēng)的變量對飛機來說是逆風(fēng)例如：飛機從小逆風(fēng)進(jìn)入大逆風(fēng)從順風(fēng)進(jìn)入無風(fēng)或逆風(fēng)從大順風(fēng)進(jìn)入小順風(fēng)1.逆風(fēng)切變飛機的空速突然增大，升力也增大，飛機抬升。逆風(fēng)切變示意圖不同高度的逆風(fēng)切變著陸2、逆風(fēng)切變對著陸的影響（三）側(cè)風(fēng)切變及其對飛行的影響1、側(cè)風(fēng)切變指的是飛機從一種側(cè)風(fēng)或無側(cè)風(fēng)狀態(tài)進(jìn)入另一種明顯不同的側(cè)風(fēng)狀態(tài)側(cè)風(fēng)切變示意圖2、側(cè)風(fēng)切變對著陸的影響飛機發(fā)生側(cè)滑、滾轉(zhuǎn)或偏轉(zhuǎn)而對不準(zhǔn)跑道（四）垂直風(fēng)的切變飛機從無明顯的升降氣流區(qū)進(jìn)入強烈的升降氣流區(qū)域的情形垂直風(fēng)切變示意圖垂直風(fēng)切變 飛機突然下沉容易發(fā)生事故下?lián)舯┝髦械娘L(fēng)切變對起落構(gòu)成嚴(yán)重威脅的是雷暴云下的下?lián)舯┝?，其中不僅有明顯的垂直風(fēng)切變，還有強烈的水平風(fēng)切變，常出現(xiàn)嚴(yán)重事故。雷暴云下的著陸昆明機場低空風(fēng)切變事故1991年4月25日,B757/2801號飛機在昆明機場著陸過程中,因遇到低空風(fēng)切變,導(dǎo)致飛機重著陸,飛機嚴(yán)重?fù)p壞，修復(fù)費用達(dá)330萬美元。風(fēng)切變舉例低空風(fēng)切變的判斷和應(yīng)采取的措施

一、低空風(fēng)切變的判斷1.目視判別2.進(jìn)近中的風(fēng)切變預(yù)測3.座艙儀表判別4.用專用設(shè)備探測低空風(fēng)切變目視判別

（1）雷暴冷性外流氣流的沙暴堤（2）雷暴云體下的雨幡（3）滾軸狀云（4）強風(fēng)吹倒樹木和莊稼雷暴冷性外流氣流的沙暴堤雷暴冷性外流氣流前緣的強勁氣流會把地面的塵土吹起相當(dāng)?shù)母叨龋㈦S氣流移動。陣風(fēng)鋒，比微下?lián)舯┝鞣秶鷱V，常?？蓴U展到數(shù)十公里雷暴云體下的雨幡雷暴云體下的雨幡是有強烈下降氣流的征兆。雨幡下垂高度越低，個體形狀越大，色澤越暗，預(yù)示著風(fēng)切變和下?lián)舯┝饕苍綇娎妆┰葡碌挠赆downburstdevelopmentassociatedwithanheavyrainshowerisclearlyvisibleonthisserialofthreesuccessivepictures滾軸狀云在雷暴型和強冷鋒型風(fēng)切變中，強的冷性外流往往有明顯的渦旋運動結(jié)構(gòu)，并伴有低空滾軸狀云。滾軸狀云的形成滾軸狀云強風(fēng)吹倒樹木和莊稼

強風(fēng)或下?lián)舯┝魉档沟某善瑯淞趾颓f稼，其倒伏方向會呈現(xiàn)出氣流的流動狀況強風(fēng)吹倒樹木和莊稼座艙儀表判別

（1）空速表（2）高度表（3）升降速率表（4）俯仰角度指示器空速表

飛機遭遇風(fēng)切變時空速表指示一般都會發(fā)生急劇變化。美國波音公司規(guī)定，當(dāng)空速表指示值突然改變28～37千米／小時，應(yīng)中止起飛或不作進(jìn)近著陸。

高度表飛機在下滑過程中高度表指示出現(xiàn)異常，大幅度偏離正常高度值時，必須立即采取措施，及時拉起。

升降速率表如果見到升降速率表指示異常，特別是下沉速率明顯加大時，必須充分注意。美國波音公司建議在下降速度短時內(nèi)改變值達(dá)164米／分（500英尺／分）時，即認(rèn)為遇到強風(fēng)切變，飛行員應(yīng)采取復(fù)飛等相應(yīng)措施。俯仰角度指示器一旦遭遇風(fēng)切變，俯仰角指示將迅速發(fā)生變化，變化越快、越大，則危害越大。美國波音公司規(guī)定，俯仰角指示突然改變超過5°時，即認(rèn)為遭遇強風(fēng)切變，應(yīng)停止進(jìn)近而復(fù)飛。

用機載專用設(shè)備探測機載風(fēng)切變警報系統(tǒng)紅外輻射計機載風(fēng)切變探測系統(tǒng)機載脈沖多普勒雷達(dá)機載風(fēng)切變警報系統(tǒng)

（the?LowLevelWindshearAlertSystem?socalledLLWAS）使用垂直、縱向加速度計，把風(fēng)切變對飛機影響的垂直部分和縱向部分結(jié)合起來，結(jié)合機上可供使用的其他數(shù)據(jù)來計算飛機的推力余量。當(dāng)推力余量下降到規(guī)定值以下時，該系統(tǒng)就發(fā)出警報。紅外輻射計機載風(fēng)切變探測系統(tǒng)利用裝在機頭部位的前視紅外輻射計和側(cè)視紅外輻射計，分別探測出前方10～20

km和側(cè)方200

m范圍內(nèi)的溫度值加以比較，根據(jù)兩者的溫度差確定風(fēng)切變的大小。它可用于測定雷暴外流氣流的陣風(fēng)鋒。

機載脈沖多普勒雷達(dá)用于強風(fēng)暴研究時的空中測風(fēng)。雷達(dá)可以探測到風(fēng)暴中降水粒子的運動方向和速度。二、遭遇低空風(fēng)切變時應(yīng)采取的措施

1．首先要有思想準(zhǔn)備2．要與雷暴云和大的降水區(qū)保持適當(dāng)距離。3．不要有意識地穿過嚴(yán)重風(fēng)切變區(qū)或強下降氣流區(qū)4．在著陸時刻遇到風(fēng)切變，只要難以改出，就應(yīng)立即復(fù)飛5．飛機遭遇風(fēng)切變時，應(yīng)報告飛行管制部門進(jìn)近中的風(fēng)切變預(yù)測用飛機上觀測到的溫度和風(fēng)向風(fēng)速，與地面觀測的實際溫度和風(fēng)向風(fēng)速進(jìn)行比較，從而來預(yù)測在下滑過程中是否有風(fēng)切變出現(xiàn)。二者數(shù)值差別較大，就有可能有切變。差值越大切變就越嚴(yán)重。Anemometer(風(fēng)速計)Weatherbuoy(氣象浮標(biāo))Windprofiler(氣流剖析儀)TDWR