從青少年角度淺談風(fēng)切變現(xiàn)象

薛清文

（北京市第六十五中學(xué) 北京 100000）

一、事例一

根據(jù)首都航空官方微博信息：2018年8月28日8：17，首都航空 JD5759在執(zhí)行北京首都——澳門（PEK-MFM）這一航線時(shí)，航班正常在北京首都起飛，在澳門機(jī)場(chǎng)降落時(shí)疑似遭遇風(fēng)切變，機(jī)組判斷可能起落架有損傷，并立即復(fù)飛并啟動(dòng)應(yīng)急程序，決定備降深圳寶安。當(dāng)天11：58，該航班安全降落在深圳寶安。

隨后，深圳機(jī)場(chǎng)也通過(guò)官方微博發(fā)布消息，稱 8月28日11：40，深圳機(jī)場(chǎng)運(yùn)行指揮中心接空管塔臺(tái)通報(bào)，首都航空北京首都—澳門的 JD5759航班因機(jī)械故障需備降深圳機(jī)場(chǎng)。深圳機(jī)場(chǎng)隨即啟動(dòng)航空器突發(fā)事件應(yīng)急處置預(yù)案。

根據(jù)當(dāng)時(shí)深圳機(jī)場(chǎng)的通報(bào)可以得知，在此次事件中，有5 名旅客輕傷，其余旅客和機(jī)組均安全撤離。受此影響，深圳機(jī)場(chǎng)16/34 跑道于12：30 -15：30臨時(shí)關(guān)閉。15：33 跑道運(yùn)行正常。此外，因該事件影響，深圳機(jī)場(chǎng)部分航班有不同程度延誤[1]。

二、事例二

從1964年到1985年，某國(guó)境內(nèi)因?yàn)轱L(fēng)切變共摔掉了26架民航客機(jī)，造成600多人喪生。

從上世紀(jì)90年代開(kāi)始，更強(qiáng)大的機(jī)載和地面多普勒氣象雷達(dá)，以及綜合的機(jī)上風(fēng)切變預(yù)警系統(tǒng)，已經(jīng)讓飛行員比以往更容易避開(kāi)危險(xiǎn)的風(fēng)切變。自從這些技術(shù)普及后，因?yàn)轱L(fēng)切變?cè)斐蓹C(jī)毀人亡的事故已經(jīng)從過(guò)去幾乎年年發(fā)生，減少到十年一遇的水平。然而，就像夏季的強(qiáng)對(duì)流天氣一樣，小尺度的類似于“微下?lián)舯┝鳌钡娘L(fēng)切變，依然難以準(zhǔn)確預(yù)測(cè)。

特別是夏季，強(qiáng)對(duì)流天氣多發(fā)，機(jī)場(chǎng)有時(shí)候會(huì)在運(yùn)行條件的邊緣徘徊。就像澳門機(jī)場(chǎng)，實(shí)際整個(gè)珠三角都籠罩在一片雷雨區(qū)里。正常起降，會(huì)積累一定的安全風(fēng)險(xiǎn)。暫停起降，在日常的航班密度下，壓力本身就很大再加上因?yàn)榻德錂C(jī)場(chǎng)種種氣象因素導(dǎo)致備降的情況出現(xiàn)時(shí)，這就考驗(yàn)著空管、機(jī)場(chǎng)、航空公司和飛行員四方面的能力和魄力。

通過(guò)對(duì)具體事例閱讀，了解了關(guān)于風(fēng)切變的具體現(xiàn)象后，接下來(lái)我將從青少年的角度淺談對(duì)于風(fēng)切變現(xiàn)象的認(rèn)識(shí)。

首先我們需要知道“風(fēng)切變”的定義是什么。其實(shí)風(fēng)切變是指在高空中風(fēng)力的矢量差。也就是說(shuō)在相同高度或各個(gè)高度區(qū)間距離內(nèi)，風(fēng)速或風(fēng)向所發(fā)生的改變。風(fēng)切變可以影響航空器迎角與速度，從而影響航空器的升力，最終造成航空器的航徑變化，下面三種情況會(huì)使得航徑發(fā)生改變。

（1）順風(fēng)切變的變化是將航徑降低；

（2）逆風(fēng)切變的變化是將航徑升高；

（3）側(cè)風(fēng)切變的變化是會(huì)產(chǎn)生偏航、側(cè)滑、滾轉(zhuǎn)等產(chǎn)生多種飛行過(guò)程中的安全問(wèn)題。

其次我們?cè)賮?lái)了解一下風(fēng)切變的成因和大致分類。

風(fēng)切變一般是在以下三種情況出現(xiàn)時(shí)所產(chǎn)生的：

1.地球在大氣運(yùn)動(dòng)過(guò)程中因自身改變而產(chǎn)生的。

強(qiáng)對(duì)流時(shí)產(chǎn)生的強(qiáng)烈鋒面氣候，輻射逆溫型的低空急流氣候。

2.由于不同的地域環(huán)境或是不同的地理因素引起的。

風(fēng)切變的狀況既與當(dāng)時(shí)的盛行風(fēng)力狀況（方位和強(qiáng)弱）相關(guān)，也與山地地形的高低、復(fù)雜化發(fā)展程度，以及迎風(fēng)背風(fēng)的狀況，航空器在海面的高低和飛行地點(diǎn)距海面的距離，以及建筑的高低、形狀等因素相關(guān)。通常由于山地高度大，且水域面積大、構(gòu)筑物高，不但易于形成強(qiáng)烈風(fēng)切變，同時(shí)也可使其強(qiáng)度發(fā)生很大的變化。

3.有的時(shí)候是由于上述兩種因素綜合而成的。

在空中對(duì)于航空器威脅最大的是出現(xiàn)于近地層的風(fēng)切變，正因如此人們將在高空500m以內(nèi)，風(fēng)速或風(fēng)向在空中一定距離上所出現(xiàn)的改變叫做低空風(fēng)切變，同時(shí)又將低空風(fēng)切變細(xì)分成四類，分別是：①順風(fēng)的切割、②逆風(fēng)的切離、③雙側(cè)風(fēng)的切變、④垂直風(fēng)向的切割；從風(fēng)場(chǎng)情況進(jìn)行分析，可以得知風(fēng)切變的情況大致可以按以下形式進(jìn)行描述：①水平風(fēng)的垂直風(fēng)切變、②水平風(fēng)的水平風(fēng)切變、③垂直風(fēng)的水平風(fēng)切變。有一點(diǎn)值得我們注意的是風(fēng)切變可在周圍空氣的任意方位發(fā)生。

作為一名航空愛(ài)好者關(guān)注的重點(diǎn)自然也就是放在風(fēng)切變對(duì)于航空器和機(jī)場(chǎng)的影響上了，首先我們先來(lái)說(shuō)說(shuō)風(fēng)切變對(duì)于航空器的影響。

當(dāng)航空器處于逆風(fēng)狀態(tài)時(shí)機(jī)長(zhǎng)會(huì)為了增加其升力從而驟然大幅度地增加其空速，進(jìn)而使航空器的飛行高度被迫上升，當(dāng)下沉的氣流出現(xiàn)時(shí)會(huì)使得航空器迎角度數(shù)增加，從而迫使其速度下降，并且改變了航空器的飛行路線和巡航高度，順風(fēng)的氣流同樣也是會(huì)降低航空器的空速，并減少其升力，從而使得航空器的飛行路線降低并且飛行速度減緩。晴空湍流、地形波和鋒面有關(guān)的風(fēng)切變現(xiàn)象往往會(huì)出現(xiàn)在較高空域的地方；而下?lián)舯┝鲃t由于出現(xiàn)在近地附近（或者可以理解成處在進(jìn)近模式時(shí)），所以往往會(huì)對(duì)空域安全形成很大的影響。飛行員關(guān)于風(fēng)切變的天氣報(bào)告應(yīng)在位于機(jī)場(chǎng)標(biāo)高不到FL10的空域，并且有大于20kts的風(fēng)切變或500ft/min內(nèi)的下滑氣流或上升氣流時(shí)，雷陣雨冷性外流氣流的沙暴堤、雷陣雨云體下的雨幡、滾軸狀云、飛行員可以在空中觀察地面風(fēng)力與地速變化和大風(fēng)吹倒果樹(shù)和農(nóng)作物。處于進(jìn)近狀態(tài)時(shí)，機(jī)組可以透過(guò)對(duì)比高空的頂風(fēng)或順風(fēng)份量和低空的頂風(fēng)或順風(fēng)分量，了解潛在的低空風(fēng)切變的大體力度。這一監(jiān)測(cè)系統(tǒng)能夠有效增強(qiáng)飛行員的意識(shí)?？偟膩?lái)說(shuō)，及早地發(fā)現(xiàn)風(fēng)切變有利于機(jī)組順利航行或者是更快地規(guī)避存在的飛行隱患，當(dāng)航空器出現(xiàn)了下面的誤差時(shí)，機(jī)組就應(yīng)該將其視為發(fā)生風(fēng)切變的前兆：①當(dāng)儀表指示速度變化差值大于15kts；②地速變化，當(dāng)垂直速度變化量超過(guò)500ft/min；③俯仰姿態(tài)變化量超過(guò)5°；④下滑道偏移一個(gè)點(diǎn)；⑤航空器航向左（右）轉(zhuǎn)向超過(guò)10°；⑥自動(dòng)油門的出現(xiàn)狀況或者是油門桿位置異常。

同時(shí)，機(jī)組可以通過(guò)使用可預(yù)測(cè)式風(fēng)切變警告控制系統(tǒng)和反射式風(fēng)切變警告控制系統(tǒng)，來(lái)增加機(jī)載系統(tǒng)對(duì)風(fēng)切變的辨識(shí)率。大多數(shù)機(jī)型都可以使用wind shear 進(jìn)行預(yù)警提示。風(fēng)切變警示控制系統(tǒng)和航空器導(dǎo)航的速度基準(zhǔn)系統(tǒng)模式是有關(guān)聯(lián)的，所以可以理解成“風(fēng)切變警示控制系統(tǒng)”和“飛機(jī)導(dǎo)航的速度基準(zhǔn)系統(tǒng)模式”這二者共同構(gòu)成了RWS（即：反應(yīng)式風(fēng)切變控制系統(tǒng)）。

為了讓機(jī)組可以克服反應(yīng)式風(fēng)切變系統(tǒng)的缺陷，及時(shí)預(yù)警風(fēng)力切變的活動(dòng)，新一代天氣雷達(dá)已具有監(jiān)測(cè)航空器前方風(fēng)力變化區(qū)域的能力。這種新型設(shè)備稱之為PWS（即：預(yù)測(cè)式風(fēng)切變系統(tǒng)）。這種新型預(yù)測(cè)系統(tǒng)（PWS）相比反應(yīng)式風(fēng)切變控制系統(tǒng)（RWS）要提早幾分鐘對(duì)機(jī)組進(jìn)行風(fēng)切變的預(yù)警提示。對(duì)于機(jī)場(chǎng)方面來(lái)說(shuō)機(jī)載天氣雷達(dá)和機(jī)載風(fēng)切變的預(yù)警系統(tǒng)方面：部分機(jī)場(chǎng)已經(jīng)裝備了在中低空域強(qiáng)風(fēng)切變預(yù)警系統(tǒng)（高度在FL180/18000英尺），并且配有多普勒氣象雷達(dá)進(jìn)行輔助預(yù)警。我認(rèn)為標(biāo)準(zhǔn)的運(yùn)行措施應(yīng)當(dāng)強(qiáng)調(diào)下列關(guān)于風(fēng)切變的意識(shí)項(xiàng)目：①對(duì)于風(fēng)切變的意識(shí)與規(guī)避：當(dāng)機(jī)組正在執(zhí)行進(jìn)（離）場(chǎng)與進(jìn)近/復(fù)飛的指令和進(jìn)近的危險(xiǎn)意識(shí)（例如：低空風(fēng)切變等）；②對(duì)于風(fēng)切變的確定：根據(jù)機(jī)組分配，以確保合理的交叉檢查和配合，并且在PWS發(fā)出預(yù)警后要特別注意參數(shù)的誤差是否存在數(shù)值異常的情況；在進(jìn)近流程中的能量控制和管理；安全進(jìn)近和進(jìn)近關(guān)口的各要求；③風(fēng)切變改出程序：及時(shí)提供并果斷地處理反射式或預(yù)測(cè)型風(fēng)切變?cè)儐?wèn)及預(yù)警信號(hào)。

關(guān)于低空風(fēng)切變的探測(cè)，低空狀態(tài)下航空器一般是在執(zhí)行進(jìn)（離）場(chǎng)與進(jìn)近/復(fù)飛的指令，正因如此飛行員的目視探測(cè)變得尤為重要，目視探測(cè)風(fēng)切變現(xiàn)象應(yīng)有以下十種方式進(jìn)行探測(cè)；

①通過(guò)觀察空中向不同方向移動(dòng)的鄰近云層；

②觀察颮線前面的滾軸云（滾軸云可以按照它的字面進(jìn)行描述，“滾軸”就是像管子形狀一樣的云彩，滾軸云的出現(xiàn)預(yù)示著暴風(fēng)雨的到來(lái)，因?yàn)樗@種下沉氣流的威力是十分之巨大的，它不但能夠襲擊陸地表面而且所形成的強(qiáng)烈氣流能夠抵達(dá)非常遠(yuǎn)的距離）；

③風(fēng)感探測(cè)的強(qiáng)地面陣風(fēng)；

④機(jī)場(chǎng)跑道四周指示不同方向的風(fēng)袋飄動(dòng)情況（風(fēng)袋就是常設(shè)在機(jī)場(chǎng)的指示風(fēng)向和大致表示風(fēng)速的裝置；有風(fēng)時(shí)風(fēng)吹進(jìn)袋內(nèi)，風(fēng)袋的錐底指示風(fēng)的去向；布袋的傾角越小，表示風(fēng)速越大；當(dāng)風(fēng)袋被風(fēng)吹平時(shí)，風(fēng)速大約為6m/s-10m/s左右）；

⑤觀察處在對(duì)流云下方的下沉氣流所揚(yáng)起的微塵；

⑥在陣風(fēng)鋒里揚(yáng)起的微塵（陣風(fēng)鋒就是當(dāng)下沉冷氣流作為一股冷空氣的時(shí)候在近地面的底層由內(nèi)向外擴(kuò)展，與單體運(yùn)動(dòng)前方的暖濕氣流交匯而形成颮鋒）；

⑦雨幡，特別是伴隨對(duì)流云的（雨幡就是雨滴在下落過(guò)程中由于不斷蒸發(fā)，而在云層底部形成的絲縷狀懸垂物）；

⑧標(biāo)示駐波的莢狀云（其莢狀云經(jīng)常會(huì)在濕潤(rùn)空氣經(jīng)過(guò)山脈上空時(shí)出現(xiàn)，如果空氣在經(jīng)過(guò)山脈上空時(shí)溫度下降，空氣中的水分就會(huì)凝結(jié)成莢狀云）；

⑨漏斗云（在水龍卷或陸龍卷的渦旋中心形成的云，它本身具有迅速旋轉(zhuǎn)的漏斗形結(jié)構(gòu)，有時(shí)由于渦旋中心氣壓的降低，云可直接向下伸展至地面）；

⑩龍卷風(fēng)

金城銀行與圣彌厄爾教堂位于肥城路兩端，相距不足300 m(圖6)，分別采用正對(duì)對(duì)景和側(cè)對(duì)對(duì)景進(jìn)行設(shè)計(jì).因彼此鄰近，又通過(guò)對(duì)景與隔景結(jié)合的手法將它們聯(lián)系起來(lái).

下沉氣流

下沉氣流是因?yàn)榇髿鈱拥慕Y(jié)構(gòu)不穩(wěn)定從而引起的對(duì)流現(xiàn)象，在對(duì)流運(yùn)動(dòng)發(fā)生的過(guò)程中，和周圍環(huán)境中大氣所發(fā)生的熱量、動(dòng)量、質(zhì)量（含水汽）進(jìn)行了交換，因而改變了環(huán)境大氣的狀態(tài)。

因?yàn)槲覀儾荒芡耆蕾嚹恳曁綔y(cè)，所以也需要儀器探測(cè)來(lái)輔助飛行員對(duì)于風(fēng)切變現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)與探測(cè)。

①可以通過(guò)低空風(fēng)切變的警告系統(tǒng)進(jìn)行探測(cè)；

②在終端區(qū)多普勒天氣雷達(dá)可以對(duì)風(fēng)切變進(jìn)行探測(cè)；

③可以通過(guò)激光雷達(dá)來(lái)探測(cè)風(fēng)切變現(xiàn)象；

④可以通過(guò)風(fēng)廓線雷達(dá)來(lái)對(duì)風(fēng)切變現(xiàn)象進(jìn)行探測(cè)；

⑤可以通過(guò)集成式低空風(fēng)切變告警系統(tǒng)進(jìn)行風(fēng)切變現(xiàn)象的探測(cè)。

下?lián)舯┝?/p>

下?lián)舯┝?，是一種在雷暴云中發(fā)生的局部性強(qiáng)下沉氣流，當(dāng)該氣流到達(dá)地面后會(huì)產(chǎn)生一股直線型大風(fēng)，越接近地面風(fēng)速會(huì)越大，最大地面風(fēng)力可達(dá)十五級(jí)，可以完全將其概括成“突發(fā)”“局地”“小概率”“強(qiáng)對(duì)流”。

（1）空間尺寸特別小，用常規(guī)檢測(cè)系統(tǒng)根本無(wú)法檢測(cè)；

（2）風(fēng)切變的生命史很短，一般將會(huì)在10分鐘內(nèi)達(dá)到最強(qiáng)；

（3）強(qiáng)度大；

（4）伴有或不伴有降水；

（5）常和強(qiáng)烈雷陣雨有關(guān)，但所有對(duì)流性云都可以形成微下?lián)舯┝鳎?/p>

關(guān)于飛行員報(bào)告風(fēng)切變的情況：

在任何情形下，在經(jīng)過(guò)風(fēng)切變之后，每個(gè)當(dāng)值機(jī)組都必須要把有關(guān)風(fēng)切變問(wèn)題的詳細(xì)情況向ATC（空中交通管制）做出一個(gè)詳盡的匯報(bào)，從而可以增強(qiáng)ATC（空中交通管制）對(duì)于該空域情況的掌握并且可以及時(shí)通知通過(guò)此空域的機(jī)組提前進(jìn)行預(yù)見(jiàn)以便于機(jī)組提前做好準(zhǔn)備，最大程度地將安全隱患降至最低。我認(rèn)為在關(guān)于風(fēng)切變的匯報(bào)過(guò)程中應(yīng)該包含以下三類內(nèi)容：

（1）ATC（空中交通管制）向該空域內(nèi)或同航向的機(jī)組匯報(bào)信息。

（2）此次風(fēng)切變強(qiáng)度。

對(duì)于飛行員而言，在空中航行過(guò)程中最常使用且最為依賴的便是雷達(dá)，同時(shí)雷達(dá)對(duì)于風(fēng)切變現(xiàn)象預(yù)警與發(fā)現(xiàn)也有著重要的作用：①終端區(qū)多普勒天氣雷達(dá)（TDWR）；②在晴空探測(cè)的條件下進(jìn)行風(fēng)切變探測(cè)時(shí)可以用激光雷達(dá)；③風(fēng)廓線雷達(dá)。

關(guān)于風(fēng)廓線雷達(dá)

①風(fēng)廓線雷達(dá)可以提供高時(shí)空分辨率的探空資料；

②風(fēng)廓線雷達(dá)可以探測(cè)和監(jiān)視與低空急流有關(guān)的風(fēng)切變；

③風(fēng)廓線雷達(dá)可以探測(cè)地形誘導(dǎo)的風(fēng)切變。

（3）此次風(fēng)切變的垂直度數(shù)和水平位置。

寫在最后：

對(duì)于一個(gè)國(guó)家來(lái)說(shuō)，科技能夠引領(lǐng)社會(huì)的進(jìn)步，經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，科技是立國(guó)之本，一個(gè)國(guó)家的科技發(fā)展程度直接決定了一個(gè)國(guó)家的強(qiáng)盛與否。

對(duì)于一個(gè)社會(huì)來(lái)說(shuō)，科技發(fā)展推動(dòng)了社會(huì)的前進(jìn)和人類進(jìn)步，如第一次工業(yè)革命中蒸汽將人類推進(jìn)到了蒸汽時(shí)代；第二次工業(yè)革命中電力的應(yīng)用使人類進(jìn)入到電氣時(shí)代：如電話，促進(jìn)了人類電子通訊事業(yè)的發(fā)展，讓人們的交流變得更加便捷，同時(shí)也促進(jìn)了社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展；第三次科技革命中電子計(jì)算機(jī)的發(fā)明應(yīng)用、信息技術(shù)的應(yīng)用，使人類進(jìn)入了信息時(shí)代。

對(duì)于一個(gè)中學(xué)生來(lái)說(shuō)，可以通過(guò)這樣一句話來(lái)概括：“科技點(diǎn)燃?jí)粝耄瑒?chuàng)新成就未來(lái)。”我們只有不斷地進(jìn)取，努力地創(chuàng)新，才能夠通過(guò)自己的努力為國(guó)家的發(fā)展貢獻(xiàn)出一份微薄之力。

結(jié)語(yǔ)

這篇文章雖然選題是我自己選擇，但是具體的寫作過(guò)程中，王慧老師多次為我解答疑問(wèn)，幫助我開(kāi)拓研究的思路，在此對(duì)王慧老師深表感謝。