福州長樂國際機場大風天氣特征分析

張智超 程 巍

(中國民用航空華東地區(qū)空中交通管理局福建分局，福建 福州 350129)

0 引言

近年來，隨著民航事業(yè)的快速發(fā)展，飛行安全與航班正?；絹碓奖蝗藗兯P(guān)注。風是航空飛行的重要指標，在飛機起降過程中，風向、風速作為重要參數(shù)，由空中交通管制部門提供給機組人員[1]。大風主要影響飛機的起飛降落，危及停場飛機的安全，損壞地面設(shè)施，尤其是雷暴引起的大風及由此產(chǎn)生的低空風切變，直接影響飛機的起飛與著陸[2]。此外，大風造成進離場飛機顛簸，對飛行安全造成影響[3]。陳猛對昆明機場大風特征及對飛行的影響進行了研究，指出當風向與跑道方向有交角且風沿垂直于跑道方向的分量較大時，飛機起降會變得較為復雜。在側(cè)風中著陸時必須恰當?shù)匦拚?，否則易造成飛機沖出跑道或場外接地，飛機在強側(cè)風條件下接地，可能導致輪胎破裂、起落架折斷等嚴重事故[4]。丁江鈺等分析福州長樂國際機場雷暴及風切變天氣特征，指出福州長樂國際機場伴有風切變的雷暴天氣主要有4種環(huán)流類型，分別是南支槽型、華北槽型、副高控制型和熱帶氣旋型[5]。由上可知，大風是影響航空安全的重要災害性天氣，做好大風天氣的安全保障是航空氣象業(yè)務的重要工作內(nèi)容。

1 資料來源與方法

依照《民用航空氣象地面觀測規(guī)范》的規(guī)定，大風是指觀測時距內(nèi)瞬時風速≥17.0m/s的風。1日中只要出現(xiàn)大風天氣，記為1個大風日，跨日界的大風過程，次日同樣也記為大風日[1]。本文使用的資料為福州長樂國際機場1998—2019年的機場跑道自動觀測系統(tǒng)(AWOS)數(shù)據(jù)，地面風資料風向分辨率為1°，風速分辨率為0.1m/s，時間分辨率為3s。本文把原始資料平均成每分鐘的數(shù)據(jù)，并采用統(tǒng)計學方法對福州長樂國際機場大風天氣的年際變化特點、月季變化特點、日變化特點等進行分析。本文所提到的時間均為協(xié)調(diào)世界時(UTC)。

2 福州長樂國際機場概況

福州長樂國際機場處于福州市中心東南方向約39km的沿海位置，機場IATA代碼為FOC。福州長樂國際機場三面環(huán)海，距海岸線1.3km，東、南瀕臨東海(臺灣海峽西岸)。機場半徑5km之內(nèi)無高山，多為沿海丘陵，地勢較為平坦，再向西、西南、西北延伸，群山環(huán)抱，河流縱橫，地勢較為復雜[6]。

福州長樂國際機場屬亞熱帶海洋性氣候，機場三面環(huán)海，海陸熱力性質(zhì)差異顯著。受季風和海陸風的共同影響，除夏季盛行南風外，其他月份盛行東北風[7]。

福州長樂國際機場風的特點有：①平均風速大，年平均風速4.5m/s；大風日數(shù)多，年平均大風日數(shù)20.9天。②夏半年盛行西南季風，冬半年盛行東北季風，海陸風效應明顯，白天風速明顯大于夜間。夜間盛行西北風，晝間盛行偏東風，風向常于上午10時左右轉(zhuǎn)向偏東風，夜間20時左右轉(zhuǎn)向西北風[8]。

3 福州長樂國際機場大風日的氣候特征

3.1 福州長樂國際機場大風日數(shù)的年際變化特點

1998—2019年間福州長樂國際機場年累計大風日平均為20.9天，大風出現(xiàn)的日數(shù)較多，且年際變化較大，見圖1。年最多大風日數(shù)為35天(1999年)，年最少日數(shù)為9天(2019年)，年最多日數(shù)是最少日數(shù)的近4倍。福州長樂國際機場全年都可能出現(xiàn)大風，近年來大風日數(shù)有減少趨勢。機場大風比福州市區(qū)多，主要是機場地處海邊，海洋面上風比陸地大，機場極端最大瞬間風速為38m/s(分別發(fā)生在2001年6月24日、2015年8月8日)。

圖1 福州長樂國際機場大風日年變化

3.2 福州長樂國際機場大風日的月季變化特點

圖2為福州長樂國際機場大風日的月變化統(tǒng)計結(jié)果，從圖2可以看出，福州長樂國際機場大風日的月變化非常明顯，大風主要活動期為7～11月。全年各月中，10月份大風出現(xiàn)日數(shù)最多，平均為4.2天；其次是9月份，平均為3.4天；7月、11月平均出現(xiàn)日數(shù)均為2.5天，5月出現(xiàn)日數(shù)最少，僅為0.4天。月大風最多出現(xiàn)日數(shù)為11天(2001年9月)，大風最多出現(xiàn)日數(shù)最少的僅為2天(2004年6月)。連續(xù)出現(xiàn)大風日數(shù)為9天(2001年9月)。

圖2 福州長樂國際機場大風日月變化

由福州長樂國際機場大風日季度變化的統(tǒng)計結(jié)果可知，春季大風出現(xiàn)日數(shù)最少，平均出現(xiàn)2.1天，占全年大風日的10.1%。春季冷暖空氣勢均力敵，交匯于武夷山脈至南嶺一線，常形成武夷山靜止鋒，在武夷山脈附近南北擺動，造成機場天氣不穩(wěn)定，日變化大。低層切變線和低渦是造成春季機場強對流天氣的主要系統(tǒng)，包括西風槽在東移過程中轉(zhuǎn)變形成的切變線、東南沿海構(gòu)成的暖式切變、西南渦東移或長江中下游地區(qū)降水產(chǎn)生的低渦東移。春季是雷雨大風出現(xiàn)最多的季節(jié)，特別是出現(xiàn)強雷雨時，有時會伴有雷雨大風，福州長樂國際機場最大雷雨大風風速達32m/s(2005年5月5日)。因此，在飛行保障中，要特別注意強雷雨天氣。

夏季大風日少于秋季，多于其他季節(jié)，平均出現(xiàn)5.2天，占全年大風日的24.9%。福州長樂國際機場夏季主要受副熱帶高壓控制，并受副熱帶高壓南側(cè)的東南信風影響。夏季近海熱帶氣旋活動頻繁，尤其在8月，副高中心脊線北跳到北緯30°～35°，受副高南側(cè)偏東氣流引導，臺風沿副高南部邊緣西進，影響福建地區(qū)。據(jù)1997—2019年資料統(tǒng)計，夏季臺風在福建登陸29次，2次在近海轉(zhuǎn)向或消失，1次縱穿臺灣海峽而未登陸。熱帶氣旋在福建沿海登陸時，給機場帶來暴雨或大暴雨、短時低能見度、大風、低空風切變等危險天氣，通常會造成大量航班延誤，影響飛行正常。2001年6月24日凌晨，“飛燕”臺風登陸時最大風速達38m/s；2015年8月8日臺風“蘇迪羅”登陸時中心附近最大風力13級(風速38m/s)，中心最低氣壓970hPa。大風和強降水導致大量航班延誤、取消，對福州長樂國際機場的運行造成了重要影響。

秋季是全年大風出現(xiàn)最多的季節(jié)，平均出現(xiàn)10.1天，占全年大風日的48.3%。進入秋季，副熱帶高壓強度明顯減弱，西風帶氣流開始加強，南支急流開始生成，北方冷空氣活動開始增多并加強，以擴散形式南下影響機場。同時，菲律賓附近洋面上熱帶氣旋仍十分活躍。9月上、中旬，臺風在副高的牽引下容易在福建沿海登陸。從9月下旬開始，熱帶氣旋活動位置緯度偏低，北方冷空氣與臺風外圍環(huán)流共同作用，福州長樂國際機場受其影響經(jīng)常出現(xiàn)大風天氣。據(jù)1997—2019年資料統(tǒng)計，秋季臺風在福建登陸20次。秋季臺風登陸后，若有北方冷空氣的嵌入，容易在臺風的東北部產(chǎn)生強雷暴和暴雨，嚴重影響飛行安全。2005年10月2日，在福建登陸的“龍王”臺風與冷空氣結(jié)合，登陸時最大大風風速達37m/s。

冬季大風平均出現(xiàn)3.5天，占全年大風日的16.7%。冬季北方冷鋒活動頻繁，從東路、中路、西路三條路徑南下影響福州長樂國際機場。其中沿海岸線南下的東路路徑較多，天氣惡劣，常伴有大風、降溫、低云及連續(xù)性降水，有時出現(xiàn)低空風切變，持續(xù)時間3～5天，有時達一周以上。冷空氣從海上回流影響機場，造成風向突變，風速急增。冷鋒過后，福州長樂國際機場連續(xù)數(shù)日吹東北風，平均風速達10 m/s以上，偏北大風可造成起降飛機顛簸，使駕駛員操作困難。冬季較強冷空氣過境后，風速較大，最大大風風速22m/s(1999年2月27日)。

從大風的季節(jié)變化規(guī)律可知，夏、秋兩季大風出現(xiàn)的日數(shù)比冬、春兩季多，主要是由于福州長樂國際機場的特殊地理位置和季風的影響共同作用所致。機場東臨大海，夏秋季節(jié)受臺風及臺風外圍影響大，尤其當臺風在福州以南(福州至晉江之間)沿海登陸，機場會出現(xiàn)東北大風。另外，秋季北方冷空氣頻頻南下，與熱帶氣旋外圍環(huán)流共同作用，造成沿海氣壓梯度加大，出現(xiàn)東北大風。冬季，冷鋒常于福州長樂國際機場北面過境，冷空氣入海從海上回流影響機場，常出現(xiàn)風向突變、風速急增現(xiàn)象。

3.3 福州長樂國際機場大風的日變化特點

福州長樂國際機場出現(xiàn)大風的天氣系統(tǒng)不同，大風的日變化情況也不同。中小尺度等強對流系統(tǒng)產(chǎn)生的局地大風主要集中在午后到上半夜(07～12)時，其特點是風向變化大，持續(xù)時間短，最長為40分鐘，最短僅幾秒鐘。熱帶氣旋產(chǎn)生的大風日變化不明顯，大風出現(xiàn)的時間與熱帶風暴中心位置、中心強度及是否與其它天氣系統(tǒng)配合有關(guān)。

4 產(chǎn)生大風的天氣形勢和對飛行的影響

福州長樂國際機場產(chǎn)生大風的主要天氣系統(tǒng)有：臺風、中小尺度天氣系統(tǒng)、強冷空氣或者冷臺結(jié)合型，其中臺風是本場產(chǎn)生大風天氣最主要的天氣系統(tǒng)。

4.1 臺風

每年6月，臺風開始影響福建沿海地區(qū)。臺風在西太平洋生成后，一般有兩種路徑，一是在臺灣島東部沿太平洋北上，另一路徑則是在臺灣島南部進入南海。向臺灣海峽方向移動的臺風距離福州長樂國際機場1000km左右時，機場就會出現(xiàn)6～10m/s的東北風；距離機場500km時，機場受臺風風圈影響，平均風速可達11～16m/s，陣風達20～25m/s。臺風在霞浦或連江登陸，機場瞬間最大風速能達到33m/s。臺風登陸后進入閩北地區(qū)，機場仍可能出現(xiàn)偏南大風。

臺風導致的大風出現(xiàn)頻率較高，持續(xù)時間長，風速較大，瞬間極大風速可達40m/s。有時風向與跑道夾角大，使側(cè)風超過飛行標準，因此對飛行影響最大。

4.2 中小尺度天氣系統(tǒng)

中小尺度天氣系統(tǒng)引起的大風與天氣形勢密切相關(guān)。春季冷鋒或靜止鋒過境前，福州長樂國際機場有時會出現(xiàn)強回暖，特別是午后至上半夜過境的冷鋒，冷鋒過境前1～3小時，常產(chǎn)生強雷雨，當強對流系統(tǒng)達到MCC或颮線標準時會出現(xiàn)雷雨大風，雷雨大風的風向以西北方向為主，由于側(cè)風角度大，對飛行有嚴重影響。據(jù)統(tǒng)計，1998—2019年間，福州長樂國際機場共出現(xiàn)29次雷雨大風，雷雨大風主要出現(xiàn)在4～9月，出現(xiàn)時間主要集中在下午07～12時，其特點是風向變化大，持續(xù)時間短。在颮線移過機場時，曾出現(xiàn)32m/s的雷暴大風。2005年10月2日，“龍王”臺風登陸后，由于北風冷空氣的侵入，機場出現(xiàn)強雷雨和雷暴大風，大風持續(xù)時間長達1小時23分鐘，最大風速37m/s。

4.3 強冷空氣或冷空氣與熱帶氣旋共同作用

秋季，北方冷空氣頻頻南下，此時南海北部或菲律賓北部海域若有熱帶低值系統(tǒng)相配合，冷空氣與熱帶氣旋外圍環(huán)流共同作用，造成沿海氣壓梯度加大，再加上臺灣海峽的狹管效應，福州長樂國際機場常出現(xiàn)東北大風。冬季，強冷空氣沿海岸線南下影響本場，沿海東北季風增強，機場常出現(xiàn)東北大風。這兩種天氣形勢導致的大風風向穩(wěn)定，與跑道夾角較小，極大風速很少超過25m/s，對飛行影響不大。

5 結(jié)論

①福州長樂國際機場大風活動期主要集中在7～11月，夏、秋兩季大風日數(shù)占全年總?cè)諗?shù)的73.2%。

②福州長樂國際機場大風年際變化大，日變化不明顯。

③福州長樂國際機場產(chǎn)生大風的主要天氣系統(tǒng)是臺風、中小尺度天氣系統(tǒng)、強冷空氣或冷臺結(jié)合型。