黃花機(jī)場一次大風(fēng)天氣過程特征分析

羅智俐

（中國民用航空中南地區(qū)空中交通管理局湖南分局，湖南長沙 410137）

0.引言

大風(fēng)是一種風(fēng)暴現(xiàn)象，意為很強(qiáng)勁的風(fēng)。氣象學(xué)上是指瞬時風(fēng)速大于或等于17m/s或目測估計風(fēng)力達(dá)到8級的風(fēng)，常出現(xiàn)在冷空氣猛烈南下、臺風(fēng)侵襲或雷暴來臨的時候[1]，大風(fēng)對飛行的影響主要分為逆風(fēng)、順風(fēng)、側(cè)風(fēng)3種。大風(fēng)過境時，逆風(fēng)和順風(fēng)起降會造成飛機(jī)滑出跑道或場外接地，常導(dǎo)致飛機(jī)復(fù)飛；側(cè)風(fēng)起降則更為危險，容易造成飛機(jī)側(cè)翻或偏離跑道，嚴(yán)重影響航空飛行安全[2]。因此，本文針對長沙黃花機(jī)場2021年5月10日一次罕見的大風(fēng)天氣過程進(jìn)行分析，研究大風(fēng)天氣過程，提前預(yù)判天氣形勢，對航空氣象工作具有重要意義。

1.過程概況

受短波槽和西南低空急流的共同影響，2021年5月10日白天，長沙黃花機(jī)場中低層西南低空急流建立并持續(xù)加強(qiáng)，長沙地區(qū)對流潛勢指數(shù)均處于高位，為隨后強(qiáng)對流天氣的發(fā)展不斷積聚能量。21:00（北京時間，下同）左右，強(qiáng)對流單體在黃花機(jī)場以西90km處逐漸生成，隨后沿著正東方向移動合并并不斷增強(qiáng)。23:00來到黃花機(jī)場以西20km以內(nèi)，單體強(qiáng)度達(dá)到最強(qiáng)，出現(xiàn)超級單體強(qiáng)回波帶。隨著超級單體持續(xù)逼近黃花機(jī)場，23:10左右黃花機(jī)場跑道兩端風(fēng)速開始顯著增大，至23:15出現(xiàn)歷年罕見極端大風(fēng)天氣，氣象自動觀測數(shù)據(jù)顯示跑道瞬時最大風(fēng)速猛增至34.3m/s，同時伴有風(fēng)向突變，由偏南轉(zhuǎn)為偏北，對飛行產(chǎn)生嚴(yán)重影響。至23:28單體逐漸減弱東移，對黃花機(jī)場影響減弱消失。

2.雷達(dá)平面位置顯示（PPI）演變特征分析

圖1為多普勒天氣雷達(dá)探測到的長沙黃花機(jī)場及其附近區(qū)域回波強(qiáng)度平面位置顯示圖，分別選取5月10日23:00、23:10、23:20 3個時間點(diǎn)的雷達(dá)圖進(jìn)行分析。

圖1 5月10日黃花機(jī)場附近超級單體回波（PPI）隨時間演變趨勢

23:00回波圖上可以明顯看出長沙黃花機(jī)場西部出現(xiàn)較強(qiáng)的弓形回波，呈東北-西南走向。強(qiáng)度大于35dВz的回波中存在明顯的強(qiáng)度大于55dВz的超級單體強(qiáng)回波中心，呈帶狀結(jié)構(gòu)從西往東逐漸逼近黃花機(jī)場。23:10，超級單體回波在東移過程中有一定減弱趨勢，帶狀結(jié)構(gòu)斷裂，在黃花機(jī)場以西10km范圍內(nèi)出現(xiàn)一個明顯大于55dВz的強(qiáng)回波單體，該單體在隨后十幾分鐘時間內(nèi)持續(xù)影響黃花機(jī)場，是造成本次跑道出現(xiàn)大風(fēng)的重要原因。進(jìn)一步分析得出，大于35dВz強(qiáng)回波的右前方和左后方分別存在一個明顯的“V”型缺口，縱深均達(dá)10余km，圖中以a、b標(biāo)示。前“V”缺口表示a處有很強(qiáng)的入流氣流混合匯入上升氣流，使本就強(qiáng)烈的垂直上升運(yùn)動更加旺盛。后“V”缺口表示b處有很強(qiáng)的下沉氣流或后側(cè)入流氣流，是引起破壞性大風(fēng)的標(biāo)志。23:20，隨著大風(fēng)等強(qiáng)對流天氣對潛熱和不穩(wěn)定能量的不斷消耗，強(qiáng)回波單體東移并減弱消失，回波強(qiáng)度大面積減弱，機(jī)場附近范圍出現(xiàn)大面積不足35dВz的回波，只有少量的幾塊回波強(qiáng)度還在35dВz以上，標(biāo)志著本輪大風(fēng)天氣過程全部結(jié)束。

3.強(qiáng)回波單體距離高度顯示（RHI）特征分析

為了進(jìn)一步研究引起大風(fēng)的強(qiáng)回波單體特征，選用5月10日23:00成熟期的一個單體進(jìn)行垂直剖面分析，此時該單體位于黃花機(jī)場以西20km處，即將東移影響本場。從圖2可以看出該單體長約30km，影響范圍不大，但垂直高度高達(dá)16km以上，形成明顯的云頂上沖，這樣的云頂上沖常常標(biāo)志著強(qiáng)對流運(yùn)動的發(fā)生發(fā)展。此外，該單體最大回波強(qiáng)度在55dВz以上，大于50dВz的強(qiáng)回波幾乎從云頂延伸到云底，說明云內(nèi)對流發(fā)展十分旺盛。而強(qiáng)回波接地，代表云中釋放的大量潛熱已經(jīng)到達(dá)地面，即將引起大風(fēng)等嚴(yán)重影響飛行的劇烈天氣。

圖2 5月10日23:00超級單體垂直剖面回波特征（RHI）

4.徑向速度圖演變特征分析

大風(fēng)核的出現(xiàn)表明地面大風(fēng)天氣過程的發(fā)生，大風(fēng)核的強(qiáng)度表明大風(fēng)的強(qiáng)弱。如圖3所示，圖中大風(fēng)核位置明顯，與雷達(dá)平面顯示圖（PPI）上大于35dВz的強(qiáng)回波區(qū)域?qū)?yīng)。大風(fēng)核整體從西往東移動，強(qiáng)度始終維持在25m/s以上，強(qiáng)度很強(qiáng)。23:11～23:23大風(fēng)核主體途徑黃花機(jī)場上空，帶來劇烈大風(fēng)天氣。進(jìn)一步分析圖3可知，23:11即大風(fēng)發(fā)生前至大風(fēng)發(fā)生時段，黃花機(jī)場出現(xiàn)大片負(fù)速度區(qū)，在徑向速度圖上整體呈輻散形勢，受強(qiáng)單體冷空氣外流的下沉氣流影響。23:23，大風(fēng)核主體移出黃花機(jī)場，黃花機(jī)場中心附近正速度區(qū)面積擴(kuò)大，由輻散趨于輻合，對應(yīng)PPI圖上強(qiáng)回波中心減弱，預(yù)示著大風(fēng)過程即將結(jié)束。

圖3 5月10日大風(fēng)發(fā)生時段雷達(dá)徑向速度圖隨時間演變趨勢

5.結(jié)論

（1）此次大風(fēng)天氣持續(xù)時間較短，對黃花機(jī)場產(chǎn)生影響的時段主要集中在10日23:15～23:28，短短13min內(nèi)經(jīng)歷風(fēng)速突增到突減、風(fēng)向往復(fù)突變等復(fù)雜過程，對飛行產(chǎn)生嚴(yán)重影響。23:15黃花機(jī)場跑道最大風(fēng)速高達(dá)34.3m/s，為歷年檢測到的罕見極端大風(fēng)值。

（2）超級單體回波帶的斷裂預(yù)示著單體強(qiáng)度減弱，但減弱期在斷裂后出現(xiàn)的強(qiáng)回波單體對小范圍局部天氣仍會產(chǎn)生較大影響，超級單體減弱后出現(xiàn)的強(qiáng)單體過境黃花機(jī)場是造成本輪大風(fēng)天氣過程的直接原因。

（3）雷達(dá)實(shí)時監(jiān)控是應(yīng)對短時強(qiáng)對流天氣的重要手段。回波圖上大于35dВz的強(qiáng)回波中心與徑向速度圖的大風(fēng)核位置對應(yīng)，可以通過對大風(fēng)核的監(jiān)測預(yù)判大風(fēng)的發(fā)生，回波前后出現(xiàn)的“V”型缺口，表明垂直運(yùn)動發(fā)展旺盛，有很強(qiáng)的入流氣流和輻散下沉氣流，后“V”缺口的出現(xiàn)是引起破壞性大風(fēng)的標(biāo)志。