林璇?袁帥?何鈺清?范秀玲?林紹軍

摘 要：利用廣州白云國際機場2013—2022年氣象地面觀測資料，統(tǒng)計分析了近10年的地面風特征。結果表明：（1）白云機場近10年年均大風日數為9.5 d，76.9%的大風天氣出現(xiàn)于春、夏季，87.4%的大風天氣伴隨著雷雨天氣一并出現(xiàn)。（2）白云機場盛行風向為東風（E），對本場影響最大的3個風向為E、N和NEN，本場近10年最大平均風速為4.49 m/s，風向是NEN和N。（3）冬季是白云機場一年中平均風速最大的季節(jié)，最大的小時平均風速為11.08 m/s。（4）近10年的地面風速變化呈現(xiàn)出“一峰一谷”的大陸型特征，即白天風速大、夜間風速小，午后湍流旺盛時段也是平均風速最大時段，最大平均風速出現(xiàn)在17：00（北京時間），最小平均風速出現(xiàn)在日出前后。

關鍵詞：地面風；變化特征；白云機場；大風天氣

中圖分類號：P425 文獻標志碼：B文章編號：2095–3305（2024）01–0-03

據統(tǒng)計，全球近一半的飛行事故發(fā)生在惡劣的天氣情況下，超過80%的航班延誤與天氣影響有關。在影響航空安全的天氣中，風的影響尤為突出[1-3]。

逆風、順風、側風及風切變都會對飛行造成影響，如側風過大會使飛機起降階段偏離跑道中線，一定等級的低空風切變帶來的湍流則會給飛行安全帶來較大的風險[4-6]。業(yè)內相關統(tǒng)計顯示，發(fā)生在進近著陸或起飛爬升階段的低空風切變造成的航班復飛情況較為嚴重，會給民航運行帶來巨大經濟損失和安全風險[7-9]。據悉，年均旅客吞吐量200余萬人次的九寨黃龍機場2005—2010年因不正常航班造成的經濟損失就超5 000萬元，其中超55%是由于受到風的影響造成的后果。廣州白云國際機場（以下簡稱白云機場）是全球最繁忙的機場之一，2020年更是以4 376.8萬人次的旅客吞吐量，超越曾經的世界客流量“頂流”美國亞特拉大國際機場，問鼎全球第一。因此，了解和掌握其地面風變化特征，不僅能一定程度為相關民航企業(yè)挽回經濟損失，還能為民航安全運行保障和后續(xù)氣象科學研究提供參考。

根據民航氣象觀測規(guī)范中的定義，民航氣象中的大風定義為瞬時風速≥17 m/s（或目測估計風力≥8級）的風。以北京時00：00作為日界，每日觀測記錄中只要出現(xiàn)大風天氣，無論當日大風天氣出現(xiàn)的時間長短及頻次多少，當日記為1個大風日。

1 資料和方法

使用的資料來源為民航中南空管局氣象中心2013—2022年的氣象地面觀測資料，該資料由自動觀測系統(tǒng)記錄與人工觀測記錄結合，記錄連續(xù)、完整、可信度高。利用2013—2022年白云機場逐小時風速、風向資料統(tǒng)計了10年平均風速的日變化、月變化、季節(jié)特征，并繪制了風玫瑰圖，分析了白云機場的地面風特征。利用白云機場大風資料及對應的天氣現(xiàn)象資料研究了2013—2022年白云機場大風天氣特征。

2 白云機場大風天氣特征

2.1 大風天氣的年際變化特征

據統(tǒng)計，白云機場2013—2022年年平均大風日數為9.5 d，其中，2013年大風日數達到23 d，為近10年最多；而2015、2022年僅有4 d出現(xiàn)大風，為近10年最少。從圖1可以看出，盡管白云機場近年來大風日數呈下降趨勢，但年際變化波動較大，有2個明顯的波峰（2013、2016年），且其與相近年份的大風日在數量上差異較大，主要原因是當年均有超強臺風登陸廣東，對本場天氣造成嚴重影響，如2013年的19號臺風“天兔”（9月22日）和2016年的4號臺風“妮妲”（8月2日）登陸時白云機場均記錄到了大風天氣，且與臺風登陸時間一致。

2.2 大風天氣的月際變化特征

經統(tǒng)計，2013—2022年大風天氣的月際變化特征，發(fā)現(xiàn)夏季（6—8月）為白云機場大風天氣出現(xiàn)最為頻繁的季節(jié)，大風天氣占全年比例為40%，其次為春季（3—5月）36.9%、秋季（9—11月）14.7%、冬季（12—翌年2月）8.4%（圖2）?？梢钥闯?，近10年來白云機場的大風天氣主要集中在雷雨、臺風活動最為頻繁的春、夏季，也是華南地區(qū)雷雨日數最多的2個季節(jié)。曾有研究指出，華南地區(qū)的雷暴大風一般發(fā)生在不穩(wěn)定的大氣環(huán)境中，春季雷暴的動力條件優(yōu)于夏季，而夏季的熱力強迫作用大于春季，一年中絕大多數雷暴都發(fā)生在這2個季節(jié)。

2.3 大風天氣伴隨的其他天氣現(xiàn)象

從表1可以看出，白云機場大風天氣主要伴隨2種天氣現(xiàn)象，其中雷雨（TSRA）占87.4%，無雷暴（TS）的降水天氣占12.6%。雷雨天氣是對飛行影響最大的極端天氣之一，白云機場2019—2020全年雷雨天數分別為80、68 d，連續(xù)兩年成為全國雷雨日數最多的機場。雷雨伴隨大風形成的極端天氣，往往會帶來顛簸、風切變、下?lián)舯┝骱偷湍芤姸鹊扔绊戯w行安全的負面因子，對飛行安全造成嚴重威脅。

3 白云機場地面風的向風速特征

3.1 盛行風特征

利用白云機場2013—2022年的平均地面風數據對各風向作風玫瑰圖，白云機場近10年的盛行風向是東風（E），頻率為11.4%（圖3）。對白云機場影響最大的3個風向分別為E、N和NEN，占全部風向的比例為31.7%。白云機場西面為01跑道，東面為02L、02R兩條跑道，東風風速較高時可能會造成02L、02R跑道側風超標，影響起降安全，應予以重點關注。

從風速上來看，最大風速出現(xiàn)的風向是NEN和N（兩者僅小數點后第4位不同），取小數點后兩位，最大平均風速均為4.49 m/s，出現(xiàn)頻率為20.3%；其次為NWN，最大風速為4.3 m/s。這是因為白云機場處于南嶺山脈的南緣地區(qū)，在冬、春季，強冷空氣自北方南下，冷空氣越過南嶺后處于下山峰的狀態(tài)，風速往往會急劇增大。

3.2 地面風的季節(jié)變化特征

通過對白云機場2013—2022年的地面風數據進行季節(jié)分析，白云機場春冬季節(jié)近10年均以偏北風為主導風向，而夏秋季節(jié)以偏東風為主，其次為偏南風。

春季（3—5月），本場受北方冷空氣與南支槽的疊加影響，天氣變化顯著，常有低溫陰雨、低云低能見度等天氣出現(xiàn)，其在主導風向上仍以偏北風為主（N、NEN、NWN），占所有風向的33.7%；其次為偏東風，為本場的對流天氣提供水汽條件。此季節(jié)應著重關注低云低能見度給飛行帶來的不利影響。

夏季（6—8月），本場受鋒面低槽、熱帶氣旋、季風云團等天氣系統(tǒng)的影響，暴雨、雷暴、臺風等強對流天氣頻發(fā)，主導風向以偏東風和偏南風為主，占所有風向的50.6%，但平均風速較小。雖然夏季本場平均風速不大，但雷暴大風、強降水等極端天氣出現(xiàn)概率是一年中最高。據統(tǒng)計，本場近10年大風天氣有40%出現(xiàn)在夏季，高于其他3個季節(jié)。

秋季（9—11月），本場常以高溫晴好天氣為主，有時因處于副高邊緣或北風弱冷空氣南下，也會出現(xiàn)陣雨、雷陣雨等天氣。主導風向以東風為主，占比17.1%。

冬季（當年12月—翌年2月），受自北向南的強冷空氣影響，本場平均氣溫會在短時間內急劇下降達到寒潮標準。強冷空氣翻過本場北部的南嶺后處于下山峰狀態(tài)，因此，近10年本場冬季主導風為偏北風（N、NEN、NWN），占49.1%，且平均風速為一年四季中最大，小時平均風速最大值為11.08 m/s。根據《中國民用航空空中交通管理規(guī)則》要求，航空器應逆風起降。若確實需采用順風起降，風速原則上不得超過3 m/s。因此，空管氣象部門在冬季應加強與管制部門、航司的溝通協(xié)調，及時切換為向北運行。

3.3 地面風的日變化特征

將白云機場2013—2022年平均逐小時風速的日變化特征進行統(tǒng)計分析，白云機場地面平均風速出現(xiàn)“一峰一谷”的顯著變化特征，即日間風速較大、夜間風速較小，風速自08：00（北京時間）開始隨著氣溫逐步升高，大氣層結逐漸變?yōu)椴环€(wěn)定狀態(tài)，上下層的動量增強交換導致地面風速也隨之增大；午后湍流最旺盛的時段同時也是本場地面平均風速最大的時段，12：00至18：00（北京時間）平均風速均超過3 m/s，最大值出現(xiàn)在17：00（北京時間），為3.37 m/s；夜間隨著氣溫的逐漸降低，大氣層結越來越穩(wěn)定，上下層動量交換減少，地面風速也隨之減弱，最小風速出現(xiàn)在06：00和07：00（北京時間），即每天日出前后。

4 結論

通過對廣州白云國際機場2013—2022年氣象觀測資料的地面風進行統(tǒng)計、分析，從年月日等不同時間維度討論了白云機場近10年大風天氣、地面風特征及其伴隨天氣，主要得出以下結論：

（1）白云機場近10年的年均大風日數為9.5 d，盡管大風日數整體呈下降趨勢但年際差異較大，最高一年出現(xiàn)了23 d，最少一年僅有4 d。從月際變化上看，白云機場的大風天氣主要出現(xiàn)于夏季，其次為春季，春夏季節(jié)的大風日數占全年的76.9%。

（2）白云機場近10年87.4%的大風天氣出現(xiàn)均伴隨著雷雨天氣，且大風天氣主要出現(xiàn)的春夏季節(jié)同時也是華南地區(qū)雷雨、臺風活動最為頻繁的季節(jié)，此時要格外關注雷雨大風天氣帶來的顛簸、風切變、下?lián)舯┝骱偷湍芤姸鹊扔绊戯w行安全的不利因子。

（3）從風向上來看，白云機場近10年的盛行風向是東風（E），本場出現(xiàn)頻率最高的3個風向是E、N和NEN。白云機場東面現(xiàn)有02L、02R兩條跑道，起降時需重點關注是否會出現(xiàn)側風超標的情況。從風速上看，白云機場近10年最大平均風速為4.49 m/s，風向為NEN和N，主要是因為本場處于南嶺山脈的南緣地區(qū)，冷空氣南下后越過南嶺時處于下山峰的狀態(tài)導致風速急劇增大。該情況多出現(xiàn)于冬春季節(jié)，此時要注意加強與管制部門、航司的溝通協(xié)調，及時通報相關信息，避免出現(xiàn)順風超標的情況。

（4）白云機場受亞熱帶季風性氣候的影響，四季風向均有顯著特征。白云機場近10年春冬季節(jié)均以偏北風為主導風向，夏秋季節(jié)則以偏東風為主，其次為偏南風。不同季節(jié)天氣均會對機場運行產生影響，春季需關注低云低能見度，夏季需提防雷暴大風、強降水天氣，秋季弱冷空氣帶來的小擾動也會對飛機飛行造成影響。冬季風速較大，易超過3 m/s，起降時應及時切換為向北運行。

（5）白云機場地面風速變化呈現(xiàn)出“一峰一谷”的大陸型特征，白天隨著氣溫升高、上下層動量交換增強，風速也逐步增大，最大風速出現(xiàn)在17：00（北京時間），最大平均風速為3.37 m/s；夜間隨著氣溫降低，大氣層結越來越穩(wěn)定，風速也逐漸減弱，最小平均風速出現(xiàn)在日出前后，即06：00和07：00（北京時間）。本場午后湍流最旺盛的時段同時也是地面平均風速最大的時段（12：00～18：00），平均風速均＞3 m/s。

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