风切变

台风_云娜_2004_的数值模拟_眼墙对流与环境风切变的关系

第46卷　第3期2010年5月 南京大学学报(自然科学) JOU RNAL OF NANJING UNIVERSIT Y (NA TU RA L SCIENCES) Vo l.46,No.3 May，2010 台风“云娜”(2004)的数值模拟:眼墙对流 与环境风切变的关系＊ 聂高臻,谈哲敏＊＊,仇　欣 (南京大学大气科学学院中尺度害性天气教育部重点实验室,南京,210093) 摘　要:　本文利用中尺度数值模式WRF,模拟了台风“云娜”(2004)在近海加强并登陆的过程.模拟的台风强度、路径、登陆时间和台风登陆前眼墙回波、水平风场的非对称性特征,以及登陆时台风眼墙的回波结构与实际观测结果相近.台风中不同高度的环境风切变方向有较大差异:登陆前风切变在低层指向西北,中层指向东北,高层指向东南.涡旋中心倾斜主要受风切变影响;同时眼墙对流发展与风切变方向有着较好的对应关系,而与涡旋倾斜的一致性较差.登陆前后,不同高度的环境风切变方向指向相应高度上的上升运动中心.地形敏感性试验表明地形高度对环境风切变的影响较小,而对台风涡旋倾斜有较大影响. 关键词:　环境风切变,眼壁对流,涡旋倾斜,地　形,登陆台风 中图分类号:　P435 A numerical simulation of typhoon Rananim(2004):The relationship between eyewall convection and the environmental vertical wind shear N ie Gao-Zhen,Tan Zhe-Min,Qiu X in (K ey Labo ra to ry of M eso scale Seve re Weather o f M inistry of Education,and School of A tmo spheric Science s, Nanjing U niver sity,N anjing,210093,China) A bstract:　In this study,the Wea ther Research and F orecasting model(W RF)is used to simulate the inte nsifica tion and landfall of ty pho on Rananim(2004).T he simulated sto rm ag rees w ell with o bser vatio ns in te rms of t rack, intensity and the time of https://www.wendangku.net/doc/2613348080.html,pariso n between simulatio n and available rada r/satellite o bserv atio ns,it is found that the simulatio n also successfully captured the asy mmetric str uctures in the radar echo a nd surface wind field,and e specially the eyew all echo structure during Rananim's landfa ll.T he simulatio n show s that the directions of environmenta l ve rtical wind shea r v ary remarkably with heig ht.Befo re its landing,the ve rtical shear vecto r in the low er level is no r thw estwar d;while in the middle level,the shear vecto r is no r theastwa rd and southeastwa rd in the ＊＊＊基金项目:国家重点基础研究发展规划项目(2009C B4251500),国家自然科学基金(40828005,40921160382),国家科技支撑计划重点项目(2006BAC02B03),国家公益行业科研专项(GYH Y200706020) 收稿日期:2010-01-06 通讯联系人,E-mail:zm tan@https://www.wendangku.net/doc/2613348080.html,

低空风切变对飞行的影响

关于低空风切变对飞行的影响 摘要：低空风切变是影响飞机起飞和进场着陆阶段的一个危险因素。由于目前对低空风切变探测难、预报难、航管难等一系列困难，因此，低空风切变在飞机起飞、着陆阶段中对飞行安全威胁极大，尤其是微下冲气流造成的事故特别严重。本文重点根据微下冲气流中心与飞机相对位置的几种情况，分析低空风切变对飞行的不同影响。 关键字：风切变；飞行；起飞；着陆；风切变中心；微下冲气流中图分类号：p425.5 文献标识码：a 文章编号： abstract: the wind shear at low-altitude is a risk factor effecting take-off and landing. because of the present difficulty of detecting and forecasting the wind shear at low-altitude and to air traffic control, the wind-shear in low-altitude threats take-off and landing stages greatly, while the micro-downburst causes flight mishaps. this paper analysis the different influence of the wind shear at low-altitude to flight, according the relative position between the center of micro-downburst and the airplane. key word: wind-shear; flight; take off; landing; center of the wind shear; micro-downburst 1 前言

风切变

风切变 日期：08-08-05 08:40:37 作者：摘抄中国民航维修网 据不完全统计，1970－1985年的16年间，在航班飞行中，至少发生了28起与地空风切变有关的飞行事故。近些年在我国也发生了由于低空风切变原因，造成的多起重着陆、低空复飞、不稳定进近等事件。由于低空风切变具有时间短、尺度小、强度大、发生突然等特点，要准确探测和预报还比较困难。因此，要求飞行员具备低空风切变的有关知识，在飞行中避开和正确操作，以确保飞行安全。 1、引言 飞行机组的意识和警惕性是成功运用规避及改出风切变技术的关键。本摘要将概括阐述在预报或怀疑有风切变或下冲气流的情况下如何操纵飞机以及相应的训练指南。 2、背景信息 2.1 统计数据 不利天气（除了低能见度和跑道条件之外）是导致近40% 进近及着陆事故的环境因素。 不利的风（即：大侧风、顺风和风切变）与30% 以上的进近及着陆事故和15% 的可控飞机撞地（CFIT ）事件分不开。 风切变是4%的进近及着陆事故的主要诱因，它也是造成重大伤亡事故的第九大原因。 这些统计数据总结在表1 中。 表1 天气因素在进近和着陆事故所占比重表 （数据来源，航空安全文摘17卷-18卷 1998-1999，飞行安全基金会）

2.2 风切变定义 风切变被定义为风速和/或风向的突然改变。 风切变可以在空间的任何方向发生，但是为了研究方便，我们将风切变放置在垂直和水平坐标轴进行研究，因此就分为垂直和水平风切变两类： l 垂直风切变： —风的水平分量的垂直变化，它所产生的紊流，在飞机上升或下降穿过风切变层面时，会影响飞机的空速； —风的水平分量的垂直变化率通常在20节/1000英尺到30节/1000英尺之间，但垂直风切变可以高达10kt/100英尺。 l 水平风切变： —风分量的水平方向的变化（如：顶风减小或顺风增大，或者由顶风切变为顺风）； —风分量的水平变化率可以高达100kt/海里。 风切变通常与下列天气情况有关： l 高空急流； l 地形波； l 锋面； l 雷暴和对流云；

航空交通灾害分析及预警管理

航空交通灾害分析及预警管理 摘要：现今，民用航空业正在蓬勃发展，尽管飞行事故发生率很低，但是，一旦发生飞行事故，将造成人身伤亡和重大财产损失，影响社会稳定与和谐发展。因此，必须建立健全完善的灾害预警系统得到航空业的普遍认可，亟待解决。随着科技水平的进步，由于飞机技术原因引起的事故越来越少，人为因素导致的航空事故所占比例不断加重，已成为航空灾害发生的主要致灾因素。在对致灾因素进行综合分析的基础上，运用预警管理理论对航空交通灾害的诱因进行监测和识别诊断并对可控制因素加以预先控制，从而降低不安全事故的发生率，预防灾害发生，减少损失，促进航空业积极健康发展。 关键词：航空交通灾害致灾因素预警管理预警指标体系 前言：本文旨在分析航空灾害产生的原因，认为绝大部分是操作或管理的人为因素造成的，在此基础上，提出对灾害进行预警管理的指标体系建设。灾害预警涉及灾害学，管理科学，安全科学和统计科学等，不同学者的不同看法，形成了危机管理理论和预警管理理论。本文主要采用理论分析法和统计分析法等，通过对航空交通灾害的分析，运用预警管理对航空交通灾害的可控制诱因进行监测、识别、诊断和预先控制，防止和矫正航空事故和事件诱发因素的萌生和发展，预防和减少航空交通灾害造成的有形或无形危害，从而使民航运营系统处于有序的安全状态。 正文：民用航空是高科技、高风险的资本密集型服务性行业，在当代社会中已成为国民经济发展的重要驱动力量。然而，航空灾害所造成的人身财产安全和无形的危害，在人们心中投下沉重的阴影。航空交通灾害是指一切危及民航正常航空运营活动、运营秩序以及社会政治经济生活的航空交通事故或事件造成的灾难性后果。尽管现代航空的飞机失事率不断下降，但是由于航空灾害的难以预测性、突然性和极小的生还可能性，给人们的精神打击和带来的恐惧心理远远超过任何其他交通事故。中国民航亟待改善安全管理，进一步降低事故率，提高防灾减灾水平，促进民航业的健康持续发展。 自20世纪70年代中期以来，随着大型运输机逐渐增多，自动化程度越来越高，先进科技的进步使由技术引起的民航事故逐渐减少，而人为因素导致的航空事故所占比例不断增加，因而，从这一时期开始被列为“重视人为因素的时期”。 中国民航总局的统计数据表明，我国90年代机组直接责任事故占事故总数的52.2%，人为因素占事故总数的89%，可见人是航空安全最积极、最活跃、最主动的影响因素，机组成员对飞行安全起决定性作用，处在核心地位。另据在民航系统人员中以及机场内发放的问卷调查表明，人们认为近年来造成我国民航事故的原因中，居首位的是飞机机组因素，其中排在首位的机组因素是机组操纵不当，与实际情况相近，可见对于人为失误的致灾因素有较深刻认识。 机组人员致灾因素分析 一、机组个体行为因素 1、社会心理品质与行为失误：社会心理品质直接影响机组行为表现，与飞 行安全密切相关。在飞行环境中，机组人员具有良好的社会心理品质， 注重飞行安全，遵守飞行规则，则不易出现行为失误； 2、感知过程与行为失误：感知错误主要是心理准备不足、情绪过度紧张或 麻痹、飞行员反应迟钝或注意力分散等，往往导致判断错误，从而直接 导致操纵错误；

风电场风切变指数计算方法汇总

风电场风切变指数计算方法汇总 风电场开发建设和风力发电的前提是风能资源评估，对风能资源的正确评估是风电场取得良好经济效益的关键。风能资源评估的主要目的是确定风电场的装机容量、风力发电机组选型及布置等。而确定风电场合适风力发电机组选型及其安装高度的一个重要依据就是风切变指数。本文汇总了风切变指数的5种不同的计算方法，供大家根据风电场的实际情况选择合适的计算方法，减小风切变指数的计算误差。 1.风切变指数定义 在近地层中，风速随高度的变化显著。造成风在近地层中垂直变化的原因有动力因素和热力因素，前者主要来源于地面的摩擦效应，即地面的粗糙度，后者主要表现为与近地层大气垂直稳定度的关系。当大气层结为中性时，湍流将完全依靠动力原因来发展，这时风速随高度变化服从普朗特经验公式： *0 ()ln u z u z k z = （1） 式中：k 为von Karman 常数，k=0.4；u*为摩擦速度，u*=（τ/ρ）1/2，其中τ为表面剪切应力，ρ为空气密度。 假设混合长度随高度变化有简单指数关系，由此推导的风切变指数律为： ()n n i i z u u z α= （2） 式中：u n 和u i 分别为高度在z n 和z i 处的风速，α为风切变指数。

2.风切变指数的影响因素 风切变指数受大气稳定性的影响严重，在中性（neutral ）、稳定（stable ）与不稳定（unstable ）等不同大气条件下，风廓线的变化很大。此时，需要考虑大气稳定性的影响，式（1）表示的对数律公式需要进行大气稳定性的修正，修正后的表达式为 *0 ()ln()u z u z k z ?=- （3） 式中：φ为与大气稳定性相关的函数，不稳定条件时φ为正值，稳定条件时φ为负值，中性条件时φ为零。 大气稳定性可以采用Richardson 数来描述，其表达式为 2 ()i t g z R u T z ??=?? （4） 其中：g 为重力加速度，一般取g=9.81m/s 2；T 为计算层的平均温度，K ；t 为在高度z 处的温度；u 为在高度z 的风速。一般至少需要2个不同高度的温度值和风速来计算温差和风速差。大气稳定性一般可以按Richardson 数分为非常稳定、稳定、中性稳定、不稳定、非常不稳定等5类。 风切变指数受地面粗糙度的影响，不同地区的风切变指数是不同的，受大气稳定性的影响，即使同一地区在不同时间段内的风切变指数也是不同的。 3.风切变指数计算方法 （1）利用全部数据计算风切变指数

风切变

低空风切变对飞行的影响 学生：张健指导教师：段炼 摘要 本文分析了低空风切变产生的条件以及对飞行的危害性尤其对飞机着陆时的危害性。从飞行员的角度对防范低空风切变做了定性的研究，在预防和探测上进行了论述,并提出几点建议。 关键词：风切变飞行安全探测

The influence to flight of Low altitude wind shear Abstract： This text analyzes the condition of low altitude wind shear, and the harm to airplane, and particularly to the landing of airplane. The text does some qualitative study about preventing against the low altitude wind shear from the pilots’ standpoint, and discusses about how to prevent it and detect it, and gives some suggestions about it. Key word: Wind Shear Flight Safety detect

引言 随着航空事业的发展，大型运输机的不断增多。起飞着陆时发生的事故也有所增加。人们对这些事故分析后确认：低空风切变是这些失事飞机的主要原因。强的低空风切变对低空飞行安全有很大影响。尤其当飞机起降时，飞机速度小、高度低，风向风速的突变对低空飞行安全影响更大。容易造成严重事故。由于风切变现象具有时间短、尺度小、强度大的特点，从而带来了探测难、预报难、航管难、飞行难等一系列困难，是一个不易解决的航空气象难题。因此，目前对付风切变得最好办法就是避开它。因为某些强风切变是现有飞机的性能所不能抗拒的。进行针对风切变的飞行员培训和飞行操作程序设置，在机场安装风切变探测和报警系统，以及机载风切变探测、告警、回避系统，都是目前减轻和避免风切变危害的主要途径。

多变的风切变 不变的是安全

多变的风切变不变的是安全 2009年3月23日，一架联邦快递航班号为80次的MD11从广州白云机场起飞，在东京成田机场34L降落过程中，重着陆后三次跳起，最后前起落架先触地折断，左机翼触地折断，飞机失去控制，向左侧翻滚并起火，最终倒扣在34L左侧的草坪上，两名飞行员不幸遇难。事发时，成田机场报告的风向风速为320度26海里/时，阵风40海里/时。并且管制塔台向机组通报了600米以下有风切变。 低空风切变，作为威胁飞行安全的头号杀手之一，对飞行员来说并不陌生，不管针对何种机型，风切变改出都是必须牢记并且熟练掌握的必训科目。 常言道：知己知彼方可百战不殆。因此我们有必要通过了解风切变来理解相应的处置程序，从而在应对风切变时做到从容不迫、游刃有余。这里我们将对风切变及其成因，机载探测设备和机组应对方法进行简要分析。 低空风切变的认知 低空风切变是指大气底层的风在水平方向或垂直方向一定距离上风向或风速存在明显差异的现象。 根据空间的不同，可分为垂直风切变和水平风切变；根据与飞机相对位置的不同，又可分为顺风切变、逆风切变和

侧风切变。ICAO根据每30米高度风速的变化量将风切变划分为四个等级：0～4海里/时（含）为轻度；5～8海里/时（含）为中度；9～12海里/时（含）为强烈；超过12海里/时为严重。 在低空，风矢量的剧烈变化，直接导致飞机飞行轨迹的变化。在飞机纵轴方向上风速的改变直接影响飞机的空速，由空气动力原理可知，升力与空速的平方成正比，换言之：风速对升力的影响是成指数形式放大的，因此该方向小的风速变化也将带来垂直轨迹上的急剧偏离。侧风切变直接影响飞机的纵向轨迹，在进近着陆阶段，针对标准宽度为45米的跑道而言，飞机突然的横侧偏离是相当危险的。垂直风切变的表现形式一般都是突然的上升或下降气流，飞机遭遇时，会在瞬间被托起或被压下。若飞机高度低，顺风切变和下降气流还会造成飞机触地的危险。 风切变的成因 空间上大气压力的不同而形成了风，气压梯度的变化引起了风的切变，而气压的变化则是由温度的改变和地形的改变引起的。所以，风切变存在的区域必然会有产生大气压力变化的特定天气现象或特殊的地理环境。 雷暴低压的湿热空气被抬升，在能量足够大时，形成强对流天气，要经历积云期、积雨云期和消散期三个阶段。积云期为发展阶段，云内都是上升气流，等温线向上突，没

风切变意识

风切变意识 编者按：据不完全统计，1970－1985年的16年间，在航班飞行中，至少发生了28起与地空风切变有关的飞行事故。近些年在我国也发生了由于低空风切变原因，造成的多起重着陆、低空复飞、不稳定进近等事件。由于低空风切变具有时间短、尺度小、强度大、发生突然等特点，要准确探测和预报还比较困难。因此，要求飞行员具备低空风切变的有关知识，在飞行中避开和正确操作，以确保飞行安全。 1、引言 飞行机组的意识和警惕性是成功运用规避及改出风切变技术的关键。本摘要将概括阐述在预报或怀疑有风切变或下冲气流的情况下如何操纵飞机以及相应的训练指南。 2、背景信息 2.1 统计数据 不利天气（除了低能见度和跑道条件之外）是导致近40% 进近及着陆事故的环境因素。 不利的风（即：大侧风、顺风和风切变）与30% 以上的进近及着陆事故和15% 的可控飞机撞地（CFIT ）事件分不开。 风切变是4%的进近及着陆事故的主要诱因，它也是造成重大伤亡事故的第九大原因。 这些统计数据总结在表1 中。 表1 天气因素在进近和着陆事故所占比重表 （数据来源，航空安全文摘17卷-18卷1998-1999，飞行安全基金会）

2.2 风切变定义 风切变被定义为风速和/或风向的突然改变。 风切变可以在空间的任何方向发生，但是为了研究方便，我们将风切变放置在垂直和水平坐标轴进行研究，因此就分为垂直和水平风切变两类： ●垂直风切变： —风的水平分量的垂直变化，它所产生的紊流，在飞机上升或下降穿过风切变层面时，会影响飞机的空速； —风的水平分量的垂直变化率通常在20节/1000英尺到30节/1000英尺之间，但垂直风切变可以高达10kt/100英尺。 ●水平风切变： —风分量的水平方向的变化（如：顶风减小或顺风增大，或者由顶风切变为顺风）； —风分量的水平变化率可以高达100kt/海里。 风切变通常与下列天气情况有关： ●高空急流； ●地形波； ●锋面；

浅谈风切变对飞行的影响

浅谈风切变对飞行的影响 摘要：近些年我国发生了多起由风切变造成的多起重着陆、低空复飞、不稳定进近等事件。为此，航空界和气象界进行了大量的研究工作，但由于风切变具有时间短、尺度小、强度大、发生突然等特点，要准确探测和预报还比较困难。因此，飞行员应当具备风切变的有关知识，在飞行中采取正确操作，以确保飞行安全。 关键词：风切变飞行影响成因避免 严重的风切变，常发生在低空急流即狭长的强风区，对飞行安全威胁极大。这种风切变气流常从高空急速下冲，像向下倾泻的巨型水龙头，当飞机进入该区域时，先遇强逆风，后遇猛烈的下沉气流，随后又是强顺风，飞机就像狂风中的树叶被抛上抛下而失去控制，因此，极易发生严重的坠落事件。目前，国内外大型机场利用雷达及预警系统监测机场上空的状况；机载风切变雷达监测预警系统，用于长途飞行安全导航，可免除沿途各种风切变的干扰和威胁。 1.风切变定义、分类及其成因 1.1风切变定义。风切变是指空间两点之间风的矢量差，即在同一高度或不同高度段距离内风向或风速的变化。 1.2分类。（1）对飞行威胁最大的是发生在近地面层的风切变，我们把高度500m以下，风向风速在空间一定距离上的变化称为低空风切变，低空风切变分为四种为顺风切变、逆风切变、侧风切变、垂直风的切变。（2）从风场情况来看，风切变主要可由以下三种基本情况来表示：水平风的垂直切变、水平风的水平切变、垂直风的切变。（3）风切变可以在空间的任何方向发生，我们将风切变放置在垂直和水平坐标轴进行研究，分为垂直风切变和水平风切变两类。 1.3成因。产生风切变的原因主要有两大类，一类是大气运动本身的变化所造成的；另一类则是地理环境因素所造成的。有时是两者综合而成。(1)产生风切变的天气背景。包括：强对流天气、锋面天气、辐射逆温型的低空急流天气。 (2)地理、环境因素引起的风切变。其风切变状况与当时的盛行风状况(方向和大小)有关，也与山地地形的大小、复杂程度，迎风背风位置，水面的大小和起飞地点离水面的距离，建筑物的大小、外形等有关。一般山地高差大，水域面积大、建筑物高大，不仅容易产生风切变，而且其强度也较大。 2.风切变对飞行的影响 2.1逆风会突然加大飞机空速，提高升力，从而使飞机运行路线提升并且加速。 2.2下沉气流会增加飞机迎角，并使飞机下沉，改变飞行路线。 2.3顺风气流降低飞机空速，减小升力，从而使飞机的运行路线偏低并且减速。与晴空湍流、地形波和锋面相关的风切变经常发生在高空，而下击暴流则由于发生在近地面附近，因此会对飞行安全产生较大的危害。 3.风切变意识和避免 3.1天气报告和预报。某些机场已经装备有低空风切变警告系统(LLWAS)，或多普勒气象雷达(TDWR)。 3.2飞行员天气报告。根据飞行员天气报告（PIREPS ），在高于机场标高不足1000 英尺的高度，有超过20 kt 的风切变或500 ft/min的下降气流/上升气流，就应该引起机组警觉。（1）目测观察：雷暴冷性外流气流的沙暴堤、雷暴云体下

测风经验介绍

风能资源测量与评估 一、风资源测量和评价的通用方法 风能资源评估方法可分为统计分析法和数值模拟方法两类，其中统计分析法又可分为基于气象站历史观测资料的统计方法和基于测风塔观测资料统计分析法两种。我国目前主要采用基于气象站历史观测资料的统计分析法和数值模拟方法对风能资源进行评估。 在一个给定的地区内调查风能资源时可以划分为三种基本的风能资源评估的规模或阶段：区域的初步识别、区域风能资源估计和微观选址。 （1）区域的初步识别这个过程是从一个相对大的区域中筛选合适的风能资源区域，筛选是基于气象站测风资料、地貌、被风吹得倾向一侧的树木和其他标志物等。在这个阶段，可以选择新的测风位置。 （2）区域风能资源估计这个阶段要采用测风计划以表征一个指定区域或一组区域的风能资源，这些区域已经考虑发展风电。在这个规模上测风最基本的目标是： 1、确定和验证该区域内是否存在充足的风能资源，以支持进一步的具体场址调查； 2、比较的区域以辨别相对发展潜力； 3、区域调查对既定区域风场的送出和土地属性等等客观因素进行调研，究其对建设风场的可行性； 4、获得代表性资料来估计选择的风电机组的性能及经济性； 5、筛选潜在的风电机组安装场址。 微观选址风能资源评估的第三步是微观选址，用来为一台或更多风力发电组定位，以使风电场全部电力输出最大，风力发电机组排布最佳。 二、风资源测评程序 （1）风资源测平程序风能资源评估的目标是确定该区域是否有丰富(或者较好)的风能资源，通过数据估算选择合适的风电机组，提高经济性，并为微观选址提供依据。 （2）测风步骤现场测风的目地是获取准确的风电场选址区的风况数据，要求数据具有代表性、精确性和完整性。因此，应制定 1

风切变

风切变 据不完全统计，1970－1985年的16年间，在航班飞行中，至少发生了28起与地空风切变有关的飞行事故。近些年在我国也发生了由于低空风切变原因，造成的多起重着陆、低空复飞、不稳定进近等事件。由于低空风切变具有时间短、尺度小、强度大、发生突然等特点，要准确探测和预报还比较困难。因此，要求飞行员具备低空风切变的有关知识，在飞行中避开和正确操作，以确保飞行安全。 1、引言 飞行机组的意识和警惕性是成功运用规避及改出风切变技术的关键。本摘要将概括阐述在预报或怀疑有风切变或下冲气流的情况下如何操纵飞机以及相应的训练指南。 2、背景信息 2.1 统计数据 不利天气（除了低能见度和跑道条件之外）是导致近40% 进近及着陆事故的环境因素。 不利的风（即：大侧风、顺风和风切变）与30% 以上的进近及着陆事故和15% 的可控飞机撞地（CFIT ）事件分不开。 风切变是4%的进近及着陆事故的主要诱因，它也是造成重大伤亡事故的第九大原因。 这些统计数据总结在表1 中。

表1 天气因素在进近和着陆事故所占比重表 （数据来源，航空安全文摘17卷-18卷 1998-1999，飞行安全基金会） 2.2 风切变定义 风切变被定义为风速和/或风向的突然改变。 风切变可以在空间的任何方向发生，但是为了研究方便，我们将风切变放置在垂直和水平坐标轴进行研究，因此就分为垂直和水平风切变两类： l 垂直风切变： —风的水平分量的垂直变化，它所产生的紊流，在飞机上升或下降穿过风切变层面时，会影响飞机的空速； —风的水平分量的垂直变化率通常在20节/1000英尺到30节/1000英尺之间，但垂直风切变可以高达10kt/100英尺。 l 水平风切变： —风分量的水平方向的变化（如：顶风减小或顺风增大，或者由顶风切变为顺风）； —风分量的水平变化率可以高达100kt/海里。 风切变通常与下列天气情况有关： l 高空急流；

飞行中风切变的处置

飞行中风切变的判断及处置 作者：中国国际航空股份有限公司西南分公司运行分控中心张序（610202）引言 国际航空界公认风切变是飞机起飞和着陆阶段的一个重要危险因素。据统计,航空事故死亡人数中的40 %为风切变所造成,与风切变有关的飞行事故都发生在300m 以下的起飞和着陆阶段,尤以着陆阶段为甚,占78 %。风切变是指空间两点之间风的矢量差，即在同一高度或不同高度短距离内风向和（或）风速的变化。低空风切变常指高度600m 以下风向风速突然变化的现象。航空气象上根据风场的结构,把风切变分为水平风的垂直切变、水平风的水平切变和垂直气流切变等三种类型。根据飞机相对于风矢量间的不同情况,又可把风切变分为顺风切变、逆风切变、侧风切变和垂直气流切变等四种形式。可见，我们在飞行中会遇到各种类型，各种程度的风切变，是否准确地判断并作出正确的处置将直接关系到我们的飞行安全。 1产生风切变的天气背景 1.1强对流天气 通常指雷暴、积雨云等天气。在这种天气条件影响下的一定空间范围内,均可产生较强的风切变,尤其是在雷暴云体中的强烈下降气流区和积雨云的前缘阵风锋区更为严重。特别强的下降气流称为微下击暴流,是对飞行危害最大的一种,它是以垂直风为主要特征的综合风切变区。 下击暴流中的冷下沉空气在到达地面后向四周经向辐散开，形成轴对称的出流。出流层厚度约在500-2000m之间。图2(a)是下击暴流流场结构图，可以看到在出流前沿有一水平环状涡管存在，在涡环下方近地面水平速度达到极大值。图4(b)中还同时给出了典型龙卷的结构特征，可以看到两者之间的显著差别。

图1 微下击暴流流场结构图 下击暴流冲击地面后在接地点会形成一个冷性的高压区，这个高压区被称之为"气压鼻"。同雷暴高压相比，气压鼻的水平尺度要小一些，一般不超过8km，持续时间约为几分钟。一般在雷暴单体的成熟初期可以观测到气压鼻，这个时候往往也是雷暴单体开始形成降水的时候。另外，越来越多的探测表明，微下击暴流内部其实还存在这气压值的下降。微下击暴流爆发时形成的强烈阵风表明：微下击暴流在冲击地表向外伸展时不会因摩擦作用减弱反而是变得更加强大,这是因为微下击暴流底部存在着一个水平涡度环结构，这一结构可以使下沉气流在垂直剖面上产生涡度环流。 1.2锋面天气 锋面是产生风切变最多的气象条件。无论是冷锋、暖锋或锢囚锋均可产生低空风切变, 不过其强度和区域范围不尽相同。锋两侧气象要素有很大的差异，穿过锋面时，将碰到突然的风速和风向变化。一般来说，在锋两侧温差大（≥5℃）和（或）移动快（≥55km/h）的锋面附近，都会产生较强的风切变。这种天气的风切变多以水平风的水平和垂直切变为主(但锋面雷暴天气除外) ,一般来说其危害程度不如强对流天气的风切变。 1.3辐射逆温型的低空急流天气 秋冬季晴空的夜间,由于强烈的地面辐射降温而形成低空逆温层,该逆温层上面有动量堆集,风速较大形成急流,而逆温层下面风速较小,近地面往往是静风,故有逆温风切变产生。该类风切变强度通常更小些,但它容易被人忽视,一旦遭遇若处置不当也会发生危险。 1.4地理环境因素引起的低空风切变 特殊的山地地形、水陆界面、高大建筑物、成片树林等自然的或人为的因素,有时也能引起风切变现象,其风切变状况与当时的盛行风状况（方向和大小）有关,也与山地地形的大小、复杂程度、迎风背风位置,水面的大小、与机场的距离,建筑物的大小、外形等有关。一般山地高差大,水域面积广,建筑物高大,不仅容易产生风切变,而且其强度也较大。处于盆地的机场，如果配合低空逆温层的作用，就更容易产生水平风的垂直切变；如果机场跑道一侧靠山，另一侧地势开阔，在某种盛行风情况下，可以产生明显的水平风的水平切变。 2风切变导致的事故及分析 1985年8月2日晚上6时05分19秒，美国一架Delta航空公司的L-1011飞机在达拉斯－沃思堡机场坠毁。135人死亡，伤23人。国家运输安全委员会(NTSB)无法查明在飞机坠毁的时候机组是否使用机载天气雷达。然而，NTSB在报告中声称，"关于使用机载天气雷达的证词是相互矛盾的。尽管在事故发生前后至少有3架与其非常接近的飞机扫描到了这个雷暴，但是仍然有人提供了这样的证言：在飞机处在低高度并且与雷暴单体十分接近时，机载天气雷达不能发挥作用……" 这个事故可能是由一个孤立的强雷暴单体产生的微下击暴流引起的，这说明了天气常常在没有任何严重警告的情况下，也会发生急剧变化。当雷暴距离机场只有10到20miles

浅谈风切变对飞行的影响

浅谈风切变对飞行的影响 杨树林（中国民航飞行学院广汉分院四川广汉 618307） 摘要：近些年我国发生了多起由风切变造成的多起重着陆、低空复飞、不稳定进近等事件。为此，航空界和气象界进行了大量的研究工作，但由于风切变具有时间短、尺度小、强度大、发生突然等特点，要准确探测和预报还比较困难。因此，飞行员应当具备风切变的有关知识，在飞行中采取正确操作，以确保飞行安全。 关键词：风切变；飞行；影响；成因；避免。 严重的风切变，常发生在低空急流即狭长的强风区，对飞行安全威胁极大。这种风切变气流常从高空急速下冲，像向下倾泻的巨型水龙头，当飞机进入该区域时，先遇强逆风，后遇猛烈的下沉气流，随后又是强顺风，飞机就像狂风中的树叶被抛上抛下而失去控制，因此，极易发生严重的坠落事件。目前，国内外大型机场利用雷达及预警系统监测机场上空的状况；机载风切变雷达监测预警系统，用于长途飞行安全导航，可免除沿途各种风切变的干扰和威胁。 1、风切变定义、分类及其成因 1.1风切变定义。风切变是指空间两点之间风的矢量差，即在同一高度或不同高度段距离内风向或风速的变化。 1.2分类。（1）对飞行威胁最大的是发生在近地面层的风切变，我们把高度500m以下，风向风速在空间一定距离上的变化称为低空风切变，低空风切变分为四种为顺风切变、逆风切变、侧风切变、垂直风的切变。（2）从风场情况来看，风切变主要可由以下三种基本情况来表示：水平风的垂直切变、水平风的水平切变、垂直风的切变。（3）风切变可以在空间的任何方向发生，我们将风切变放置在垂直和水平坐标轴进行研究，分为垂直风切变和水平风切变两类。 1.3成因。产生风切变的原因主要有两大类，一类是大气运动本身的变化所造成的；另一类则是地理环境因素所造成的。有时是两者综合而成。(1)产生风切变的天气背景。包括：强对流天气、锋面天气、辐射逆温型的低空急流天气。(2)地理、环境因素引起的风切变。其风切变状况与当时的盛行风状况(方向和大小)有关，也与山地地形的大小、复杂程度，迎风背风位置，水面的大小和起飞地点离水面的距离，建筑物的大小、外形等有关。一般山地高差大，水域面积大、建筑物高大，不仅容易产生风切变，而且其强度也较大。 2.风切变对飞行的影响 2.1逆风会突然加大飞机空速，提高升力，从而使飞机运行路线提升并且加速。 2.2下沉气流会增加飞机迎角，并使飞机下沉，改变飞行路线； 2.3顺风气流降低飞机空速，减小升力，从而使飞机的运行路线偏低并且减速。与晴空湍流、地形波和锋面相关的风切变经常发生在高空，而下击暴流则由于发生在近地面附近，因此会对飞行安全产生较大的危害。 3.风切变意识和避免 3.1天气报告和预报。某些机场已经装备有低空风切变警告系统(LLWAS)，或多普勒气象雷达(TDWR)。 3.2飞行员天气报告。根据飞行员天气报告（PIREPS ），在高于机场标高不足1000 英尺的高度，有超过20 kt 的风切变或500 ft/min的下降气流/上升气流，就应该引起机组警觉。（1）目测观察：雷暴冷性外流气流的沙暴堤、雷暴云体下的雨幡、滚轴状云、强风吹倒树木和庄稼。（2）空中监视风分量和地速：进近时，通过比较高空的顶风或顺风分量与地面的顶风或顺风分量可以知道潜在的风切变的大致强度。这一监测可以有效地提高情景意识。机载气象雷达和机载风切变预测系统。 3.3增强风切变识别。及时发现风切变对成功实施改出风切变至关重要。下列偏差可以看作可能出现风切变的征兆：指示空速变化值超过15 kt；地速改变；垂直速度改变量达到500 英尺/分钟；俯仰姿态改变量达到5 度；下滑道偏差1 个点；航向改变10 度； 自动油门的状况或油门杆位置异常。同时，通过使用预测式和反应式风切变警告系统也可以提高风切变的识别度。大多数机型可选用WINDSHEAR （风切变）警告提示。风切变警告

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飞行中风切变的判断及处置 国际航空界公认风切变是飞机起飞和着陆阶段的一个重要危险因素。据统计,航空事故死亡人数中的40 %为风切变所造成,与风切变有关的飞行事故都发生在300m 以下的起飞和着陆阶段,尤以着陆阶段为甚,占78 %。风切变是指空间两点之间风的矢量差，即在同一高度或不同高度短距离内风向和（或）风速的变化。低空风切变常指高度600m 以下风向风速突然变化的现象。航空气象上根据风场的结构,把风切变分为水平风的垂直切变、水平风的水平切变和垂直气流切变等三种类型。根据飞机相对于风矢量间的不同情况,又可把风切变分为顺风切变、逆风切变、侧风切变和垂直气流切变等四种形式。可见，我们在飞行中会遇到各种类型，各种程度的风切变，是否准确地判断并作出正确的处置将直接关系到我们的飞行安全。 1产生风切变的天气背景 1.1强对流天气 通常指雷暴、积雨云等天气。在这种天气条件影响下的一定空间范围内,均可产生较强的风切变,尤其是在雷暴云体中的强烈下降气流区和积雨云的前缘阵风锋区更为严重。特别强的下降气流称为微下击暴流,是对飞行危害最大的一种,它是以垂直风为主要特征的综合风切变区。 下击暴流中的冷下沉空气在到达地面后向四周经向辐散开，形成轴对称的出流。出流层厚度约在500-2000m之间。图2(a)是下击暴流流场结构图，可以看到在出流前沿有一水平环状涡管存在，在涡环下方近地面水平速度达到极大值。图4(b)中还同时给出了典型龙卷的结构特征，可以看到两者之间的显著差别。 图1 微下击暴流流场结构图 下击暴流冲击地面后在接地点会形成一个冷性的高压区，这个高压区被称之为"气压鼻"。同雷暴高压相比，气压鼻的水平尺度要小一些，一般不超过8km，持续时间约为几分钟。一般在雷暴单体的成熟初期可以观测到气压鼻，这个时候往往也是雷暴单体开始形成降水的时候。另外，越来越多的探测表明，微下击暴流内部其实还存在这气压值的下降。微下击暴流爆发时形成的强烈阵风表明：微下击暴流在冲击地表向外伸展时不会因摩擦作用减弱反而是变得更加强大,这是因为微下击暴流底部存在着一个水平涡度环结构，这一结构可以使下沉气流在垂直剖面上产生涡度环流。

第18章 风垂直切变和理查逊数

第18章 风垂直切变和理查逊数 §18.1环境风的垂直切变 环境风的垂直切变是预报强对流风暴的一个重要参数。在有些文献中，有时称风的垂直切变为垂直风切变或简称风切变。但需注意的是，只有在不与水平风切变混淆的情况下，才可将垂直风切变简称风切变。 很多文献指出，在给定的大气热力条件下，环境风场的垂直切变特征对雷暴的结构、形态、生命史及活动有着重要的影响：要形成生命期长的对流风暴，需要在风的垂直切变和大气不稳定能量之间达到某种平衡状态，即粗理查逊数(简记BRN ，见后面)的大小要适中。 Rasmussen 与Blanchard(1998)认为，0～3km 高度范围内风随高度顺转是风暴形成、发展的一个关键因子；大多数强风暴发生在0～3km 内风暴相对风速大于10m·s 1-、风向随高度顺转角度大于90 的环境中。 对于环境风的垂直切变，目前有两种理解：(i)算术平均风垂直切变：上下两层Z 1与Z 2(Z 2＞Z 1)间的风矢(或风速)差(12V V -)除以(2Z －1Z )；(ii)上下两 个厚度的加权平均风矢（或风速）差。 §18.1.1 ) (12V V -/(2Z －1Z ）与? ? ??21 21 z z z z dz dz z V 当遇到数学表达式中出现z V ?? 时，人们往往称之为环境风的垂直切变。因 此，当把z V ?? 视作被积分函数，而且在1Z ～2Z 之间对z V ?? 可积分时有： ?? ??2 1 21 z z z z dz dz z V ＝) (12V V -/(2Z －1Z ) (18.1.1) 式(18.1.1)表明，把环境风的垂直切变理解为) (12V V -/(2Z －1Z )似乎还是 合乎常理的。在日常业务中，对于1Z 与2Z 的取法，则有较大差异。 Rasmussen 和Wilhelmson(1983)把下式定义平均切变： ? ? ??= z o z o dz dz z S V (18.1.2) §18.1.2 密度加权平均风切变

低空风切变的形成过程及对飞行安全的影响

低空风切变的形成过程及对飞行安全的影响 发表时间：2018-11-15T13:19:48.240Z 来源：《科技新时代》2018年9期作者：许火根 [导读] 低空风切变是机场的危险天气之一，经常会造成飞机复飞、返航或备降，严重威胁着航空飞行安全。 （民航江西空管分局气象台，江西南昌330114） 摘要：低空风切变是机场的危险天气之一，经常会造成飞机复飞、返航或备降，严重威胁着航空飞行安全。对此本文着重分析低空风切变的形成过程及对飞行安全的影响，并给出了低空风切变防范措施，以确保航空飞行安全。 关键词：低空风切变飞行安全影响防范措施 引言 低空风切变是指发生在高度500m以下气层中风向风速突然变化的现象，被航空界公认为飞行过程中最重要的“隐形杀手”，严重危害飞机的起降安全。统计结果表明，与低空风切变有关的飞行事故大都出现在300m以下的起飞爬升和下滑着陆阶段，特别是在进近着陆区域，风切变是导致重大伤亡事故的主要原因。因低空风切变受多尺度天气系统的影响，其主要特点是空间尺度小、时间短、强度大、突发性强，在探测、研究和预报预警过程中存在不确定性和很大的难度。 1、低空风切变的成因及分类 1.1低空风切变的成因 低空风切变产生的原因主要有两种类型：一种是大气运动变化所产生；另一种是地理、环境因素的作用，或是两者共同的影响。前者产生低空风切变的主要天气背景是锋面系统、强对流天气和辐射逆温条件下的低空急流。通常情况下，强对流天气是指积雨云、雷暴等天气，受到该种天气条件的影响，在一定空间范围内产生的风切变强度较大，特别是出现在雷暴云中下降气流区和积雨云前缘的阵风锋内的破坏程度更大，而强度很大的下冲气流属于下击暴流，对航空飞行安全的危害最为严重；不管是锋面天气系统中的冷锋或暖锋均会产生低空风切变，但强度和范围却有一定的差异，这种类型的风切变以水平和垂直切变为主，相对于强对流天气条件下的风切变而言，其危害程度要小些；特别是在秋冬季节晴朗的夜间，近地低层辐射冷却强、降温明显和急流作用而形成的逆温层，称之为辐射逆温型低空急流，逆温层上面堆积着一定的风动量，当风速达到一定程度时会形成急流，而逆温层下面的风速较小，地面主要以静风为主，此时将会产生逆温风切变。由于这种类型的风切变强度相对较小，容易忽视，若机组人员麻痹大意很可能产生危机。地理、环境因素诱发的低空风切变，主要是指自然或人为因素所引起，这种风切变与当地盛行风的方向和大小关系密不可分。 1.2低空风切变分类 根据风切变的类型可以将其划分为水平和垂直风切变两种，即水平或垂直方向上两点间的风向、风速在瞬时发生变化的现象。根据航迹方向的不同，可以将低空风切变划分为顺风切变、逆风切变和侧风切变。飞机从小的顺风区进入到大的顺风区，或从大的逆风区进入到小的逆风区，以及从逆风区进入到无风区或顺风区的现象，称之为顺风切变。它使飞行速度减小，升力下降，飞机会出现下降，严重威胁着飞行安全；逆风切变同顺风切变恰好相反，会使飞行速度增加、升力加大，飞机将会出现上升，相对于顺风切变，对航空飞行的危害程度要小些；而侧风切变则是飞机从有/无侧风状态进入无/有侧风状态，往往会导致飞机侧滑、偏流、翻转，特别对起降飞行危害最大。 2、低空风切变对飞行安全的影响 2.1逆风切变的影响 逆风切变出现在飞机下降过程中，一般相对气流增加航速也随之增加，此时会产生附着力，也就是在进近时高出正常下滑线。若变切气层比跑道高出很多的话，飞行员为飞机改出提供了充足的时间，可以正常完成着陆；若距跑道还有一定的高度，飞行员以减小推力并进行压杆，会导致飞机在下滑线以下重新切入，此时离道面较近，即使重新修正也没有足够的时间，易导致飞机提前触地；若相对于跑道的高度更低，飞行员没来得及修正之前飞机就有落地的危险，再加上逆风切变的影响，飞机接地时间过早，此时极易导致飞机滑出跑道。 2.2顺风切变的影响 若顺风切变出现在飞机着陆时，航速突然减小，升力会成倍下降，飞机很难保持正常高度下滑；若顺分切变较为严重，航速减小幅度偏大，飞机要失速，会出现明显的掉高现象，严重威胁着飞行安全。若切变气层相对于跑道有一定高度的话，飞行员就有充足的时间来操纵飞机，完全可以加大油门，提升空速等动作；当速度增到一定数值时，随后进行拉杆就能保证飞机回到正常的下滑线上；若切变气层相对于跑道的高度较低，飞行员只能进行增速、提拉，根本没有充足的时间来增加下滑角、减小空速等等一系列的修正要领，飞机将会以较大的地速飞行，使得接地时间过晚，从而增加滑跑距离，如果跑道剩余距离达不到要求，就很容易冲出跑道；若切变气层相对于跑道的高度更低，飞行员根本没有时间改进动作，此时飞机在没有到达跑道之前就已经触地，一旦处置不当，后果不堪设想。 2.3侧风切变的影响 若飞机在进近着陆阶段遇到侧风切变，极易出现侧滑、带坡度摇晃，导致飞机同预定的下滑方向发生偏流，需要飞行员及时修正；若侧风切变气层相对于跑道高度较低，飞行员根本没法进行修正，飞机会带坡度和侧翻的情况下接地，极易造成飞机偏离跑道或者机翼折断。 2.4垂直风切变的影响 若垂直风切变作用在机体上，会出现气动作用力矩，破坏飞机的平衡状态，对飞机有效荷载及巡航高度带来不利，因空速过快，飞行人员根本不能改出。在飞行过程中受垂直风切变干扰明显，特别是飞机在强雷电中起降，遭受到极强的阵风锋和严重的下击暴流威胁，侧风突变以及大大降低空、地速的顺风切变影响，甚至造成机匪人亡的飞行等级事故。 3、低空风切变的防范措施 一方面，航空气象部门应积极引入现代化的仪器设备，提高对低空风切变的探测能力；气象业务人员应对低空风切变加强研究，同时要与部队和地方融合，提升风切变警报的预报水准；另一方面，管制员和飞行员应对低空风切变制定防范措施。若风切变出现在飞行过程中，要确保飞机在预定航线高度上万无一失；若风切变出现在飞机起降阶段，需改变爬升、盘旋和下滑的姿态，调配间隔时间，为了响应