淺析首都機場極值大風的論文
引言
航空上對風的定義是指：空氣相對于地球表面的水平運動。地面風對航空器的影響主要是：逆風起降時，使航空器離地速度和著陸速度減小，便于穩(wěn)定操縱飛機，并縮短滑跑距離；順風起降時則相反；而側(cè)風起降時，大風造成航空器兩翼面的上升力不同，產(chǎn)生使飛機向逆風方向旋轉(zhuǎn)的力，飛機無法平衡，容易沖出跑道；但逆風過大時，飛機增加油門使空速過大，容易沖出跑道。另外大風，尤其是極值大風常伴隨有強烈的顛簸和風切變，嚴重危及飛行安全。
近年來，國內(nèi)外學者對大風的研究較多，如：張宏升等對北京北郊冬季大風的湍流通量演變進行研究，結(jié)果表明：大風過程對近地面層的物質(zhì)能量輸送有著重要影響, 大風之前出現(xiàn)短時間動量上傳和熱量下傳；俞飛等建立了洛陽機場大風預報的非線性回歸方程；曲海濤等、孟齊輝等、譚波等分別總結(jié)了各自地區(qū)的大風天氣形勢和預報方法等。
但是對危害更大的極值大風天氣，研究相對較少。因此本文對首都機場歷史上的極值大風天氣進行總結(jié)，提取預報經(jīng)驗，以利于更好地做好極值大風天氣時的服務保障工作。
1. 資料和方法
使用的是 1976-2013 年共 37 年首都機場定點觀測的資料，包括：風向、風速、能見度、天氣現(xiàn)象、云、氣溫、氣壓、露點等要素。
本文中對大風的定義是平均風大于等于 10 米/秒；極值大風是平均風大于等于 17 米/秒的大風。
2. 首都機場大風氣候統(tǒng)計
1976-2013 年，首都機場共發(fā)生： 平均風 10 米/秒以上大風 6524 時次，1645 日；平均風 17 米/秒以上極值大風 75 時次，46 日。最大平均風：2010 年 12 月 10 日，0600UTC，34020G25MPS；最大陣風：1991 年 7 月 9 日，1000UTC，29018G30MPS。
3. 首都機場極值大風的預報
3.1 極值大風分類
按照發(fā)生的季節(jié)不同，首都機場極值大風主要可分為春季大風、夏季大風和冬季大風三類。其中：春季地表含水量小，冷空氣過境迅速，大風常伴有沙塵天氣；夏季大風是與雷暴伴生的強對流天氣；冬季溫度低，地表含水量大，大風常伴有雨雪和冰凍等天氣。
3.2 天氣形勢預報
首都機場易出現(xiàn)的極值大風的主要天氣形勢有：冷鋒后的西北大風、東北低壓后產(chǎn)生的偏北大風、動量下傳大風、雷暴大風等。
統(tǒng)計資料表明，造成首都機場極值大風的主要天氣系統(tǒng)是冷鋒后的西北大風，占 73%。其天氣形勢表現(xiàn)為：高空有較深厚的冷槽，槽后有較強的冷平流，與之配合的地面冷鋒后有非常強的冷高壓。大風區(qū)位于冷鋒后三個多緯距以外、冷高壓東部前緣氣壓梯度最大的地方。通常鋒面過境 2～3 小時后，首都機場風速迅速加大，在高空槽前傾時，大風來臨更快。
東北低壓是首都機場產(chǎn)生極值大風另一個重要原因，占 18%。東北低壓是一個比較深厚的天氣系統(tǒng)，高空冷平流從低壓后部不斷向華北平原侵入，地面圖上表現(xiàn)有一條副冷鋒，可造成首都機場的西北或偏北大風。東北低壓極值大風通常可持續(xù)三天左右，其預報的'重點是東北低壓的發(fā)展趨勢。
另外，大氣中常有亂流或?qū)α鬟\動，使上層動量較大的空氣傳到下層，使下層風速加大。高空風速越大，冷平流越強，風的垂直切變越大，則動量傳遞作用越強。強冷空氣過境時，動量下傳作用使地面風速進一步增大，更易產(chǎn)生極值大風。
3.3 極值大風預報的物理基礎
根據(jù)氣壓場、地表摩擦、溫度層結(jié)、地形（主要表現(xiàn)在阻擋和狹管作用）及動量傳遞等因子的影響，結(jié)合高低層系統(tǒng)配置、天空狀況等，綜合考慮。
例如：風與氣壓場的關系中，冷高壓梯度越大，則風越大，降溫越猛；白天地面加熱，空氣層結(jié)變不穩(wěn)定，鉛直交換強，空氣的動量下傳較強，使地面風速加大等。
4. 小結(jié)
總之，統(tǒng)計分析表明：首都機場極值大風主要出現(xiàn)在春季 3-4 月或冬季 12-1 月。其頻次午后到傍晚最多，夜間到上午最少，下午 2-3 時出現(xiàn)峰值。首都機場極值大風以冷鋒后的西北大風為主，風向 330゜為最高發(fā)值。地面冷鋒后強冷高壓南下與高空橫槽轉(zhuǎn)豎的共同作用是造成首都機場極值大風的主要原因，高空 500hPa 以下的動量下傳也對極值大風的產(chǎn)生起著非常重要的作用。
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