杜 星，王海霞，梁希豪，赵云鹏

（民航宁夏空管分局气象台，宁夏 银川 750009）

银川河东机场处于银川平原东部，是蒙古高原和黄土高原交汇地带，全年大部分时间受西风环流的控制，北方大陆气团影响的时间很长。银川河东机场地处黄河东侧，其东边、东北边与毛乌素沙漠、乌兰布和沙漠相连，西距贺兰山山脉50 km，银川河东机场地理位置如图1 所示。四周大范围开阔，西风环流和特殊的地理环境，银川河东机场每年春季多大风天气，易出现低空风切变。低空风切变[1]通常是指600 m 以下的风切变，具有变化时间短、范围小、强度大等特点，常常导致飞机航迹偏离，破坏飞机的稳定性，造成飞机速度、姿态不可控，被公认为是飞机起飞、降落过程中的重要危险因素。近年来，杨建华[2]、强晓西[3]、黄轩等[4]、张亚男等[5]分别对兰州、西安、西宁和贵阳机场的低空风切变个例和气候特征做了分析研究，张曦等[6]利用激光测风雷达对低空风切变的探测和识别做了深入研究，王海霞等[7]统计分析了银川河东机场2002-2010 年航空器报告的低空风切变，总结了关于低空风切变发生对应的5 种高空形势和3 种地面形势，近来银川河东机场气象台通过对机场周边低空风场变化的长期统计和研究，对其成因进行研究做了大量工作。本文继续统计了2010-2021 年银川河东机场航空器报告的低空风切变，统计气候特征，与以往环流分型不同角度分型研究，以期为日后低空风切变的预报和预警起到帮助作用。

图1 银川河东机场地理位置

1 大风气候特征

根据银川河东机场2010-2020 年的观测报告统计风向分布如图2 所示，从16 个方位的各风向频率来看，全年盛行风向为北到东北风和西南风，这主要是因为西风气流受南北走向的贺兰山山脉阻挡，在此分流后，从南边的青铜峡和北边的石嘴山绕流影响本场的原因。2011 年后启用自动观测系统，年平均风速明显增大，1998-2004 年平均风速为2.1 m/s，2005-2018 年平均风速为2.3 m/s。全年春季平均风速最大，冬季平均风速最小。二十年间银川河东机场最大风速极值为24 m/s（风向280°），出现在2017 年6 月22 日。

图2 银川河东机场大风风向统计

银川河东机场大风（10 min 平均风速大于等于8 m/s）集中出现在4-6 月，主要由于春季强冷锋过境引起的，其次是夏季强雷暴造成的。春季冷暖空气活动频繁，大风出现时间与冷锋过境时间基本吻合，风向一般以290～320°居多，由强西北气流直接翻越贺兰山山脉所致。而夏季出现大风时的风向不定，夏季银川河东机场的大风主要是由积雨云所产生的下沉气流导致的地面阵风锋引起的，特点为强度大，持续时间短。由于河东机场大风主要集中在春季和夏季，低空风切变主要集中在春夏两季，据业务统计发现，当风向往西北风转且风速明显增大时最易出现低空风切变。

2 低空风切变气候特征

据2010-2020 年银川河东机场低空风切变报告记录统计，共有123 次出现低空风切统计分析发现，造成58 架航班复飞。据图3 可知，本场发生的风切变导致的复飞或返航事件呈明显上升趋势，2018-2020 年增量明显，均超过了18 次，这与银川河东机场航班量的迅速增加有关，随着航班量和旅客吞吐量的增加，每年航班遭遇低空风切变而低高度复飞的时间就随之攀升，因此也表现出了非常明显的气候变化特征。图4 表明低空风切变易发生在3-5 月，达57 次，占全年的46.3%，其中5 月发生次数最多，达27 次，据统计3-5月份是银川河东机场大风最集中的季节，而低空风切变的发生和大风发生呈正相关，因此低空风切变和机场大风呈现了较为一致的气候特征，低空风切变的报告次数与航班量成正比，低空风切变次数和复飞次数成正比，其中47.2%的低空风切变伴随着飞机的复飞，根据航空器报告统计，大多数的复飞都是低高度复飞，因此，低空风场变化已成为银川河东机场威胁飞行器起降安全不容忽视的重要因素，开展低空风切变的深入研究工作十分迫切。

图3 低空风切变及其引起的复飞次数统计

图4 低空风切变及其引起的复飞次数月统计

2019-2021 年银川河东机场低空风切变的月变化如图5 所示，发现与过去十来年的变化基本一致，2019-2021 年仍然集中在3-5 月和7-10 月，3-5 月是机场大风季节易出现低空风切变，占总数的60.0%，7-10 月是对流性天气频发季节，对流性天气有携带低空风切变的必然属性，因此也是易发季节，占总数的25.0%，对流性天气消散阶段的下沉气流形成的下击暴流更是对飞行安全有严重的威胁，到达地面形成的辐散性大风会形成强烈的低空风切变。

图5 2019-2021 年低空风切变月变化

3 风切变典型个例汇总

根据形成低空风切变的直接系统或天气，从近几年航空器报告的低空风切变事件中选取了以下10 起典型事例作为分型研究样本，10 起低空风切变概述如下：

（1）2013 年4 月29 日14:46，某航班，在使用03 号跑道时，在距离本场2 海里的距离，91～122 m 的高度遇到风切变而复飞。

（2）2019 年4 月29 日17:38，某航班，使用03 号跑道时，距跑道头1～2 海里，152.4 m 高度遇风切变复飞。

（3）2021 年4 月29 日12:18，某航班，在银川河东机场距03 号跑道入口1～2 海里，高度约130 m 出遇到风切变复飞。

（4）2022 年3 月6 日15:03，某航班，在03 号跑道着陆过程中几乎接地时遇到风切变而复飞。

（5）2016 年7 月2 日14:54，某航班，在银川河东机场复飞点位置，决断高30 m 处遇到风切变而复飞。

（6）2017 年6 月18 日07:30 和07:33，某航班A和B，分别使用21 号跑道起飞时，在122～244 m 处遇到中度风切变和遇到20 节风切变。

（7）2017 年9 月21 日11:05，某航班在使用03 号跑道落地过程中跑道口遇到风切变复飞。

（8）2015 年5 月18 日21:45，某航班在使用03 号跑道时，在152 m 的高度遇到风切变而复飞。

（9）2018 年5 月18 日11:34-13:13 尘卷风天气，近两小时内银川河东国际机场有5 架航班因遭遇不稳定气流或风切变复飞，直到13:20 许才恢复正常。

（10）2019 年5 月18 日20：04，某航班，在03 号跑道入口3～4 海里处，高度213.36～243.84 m 遇到风切变复飞。

4 低空风切变分型研究

以上多个实例可以看出，机场跑道及周边区域低空风场变化对于飞行的影响很大，会导致飞机复飞、备降甚至返航，因此对低空风切变成因进行精细化研究有迫切的实际意义，将低空风切变分为不同的类型，提炼相应的预报指标，总结不同的影响系统有助于预报员在实际工作中有参考依据，从而提高预报准确率，提升服务水平。而以往的研究大多以500 hPa 环流为依据进行分型探讨，本文以造成低空风切变的直接原因入手，分为以下4 种，分别为动量下传型、锋面过境型、对流性天气型和局地湍流型。

4.1 动量下传型

500 hPa 以上的中高空，银川河东机场均处在槽后西北气流之中，在200 hPa 附近有明显的急流配合，往往温度槽落后高度槽，迫使槽发展加深，槽后西北气流加强。700 hPa 以下的低层往往配合有弱的切变或短波槽过境，低空风切变发生前银川河东机场往往处在偏南气流之中，午后高空动量下传风到达地面引起风向变化从而出现低空风切变。而地面形势配合有低压或倒槽，近地面层较不稳定，易引起湍流发展，此类型低空风切变在银川河东机场出现次数最多，其中个例（1）、（2）、（3），即2013 年4 月29 日，2019 年4 月29日，2021 年4 月29 日是典型的动量下传型低空风切变。

4.2 锋面过境型

500 hPa 的高空图上，在低空风切变发生前为偏西气流控制，而中低空有弱槽过境，并没有明显的冷暖平流，锋区结构也不明显，水汽条件较差，而此时地面有清楚的冷锋结构，锋线压在河西走廊，以上系统相互作用并不会给相应的地区带来降水，雷暴等天气，往往是大风沙尘天气，随着500 hPa 及其以上转为强西北气流控制，从而带动低层偏北气流灌入河套地区，随之地面锋线东移到宁夏西部，银川河东机场地面风出现突变，风速急转，风速猛增，而此时若有进近着陆或开车离港的航班就会遭遇中度以上的低空风切变。个例（4），即2022 年3 月6 日是典型的锋面过境型低空风切变。

4.3 对流性天气型

由于对流性天气在发展阶段雷暴云中有强上升气流，从而造成周围区域减压，在雷暴云消散阶段有强下沉气流，即下击暴流，在地面辐散开来造成的地面大风会造成强低空风切变，因此对流性天气有携带低空风切变的必然性，所以对流性天气发生时少有飞机着陆或起飞，从而失去了验证低空风切变的机会，但是对流性天气包括雷暴、闪电、冰雹等天气现象，同时积雨云也属于雷暴，因此虽然没有明显的对流性天气现象发生，但是有积雨云时也会出现低空风切变，特别是其消散阶段。个例（5）、（6）、（7）是典型的对流性天气型低空风切变，当天均有积雨云发展。

4.4 局地湍流型

由于银川河东机场所处的地理位置三边有毛乌素沙漠、巴丹吉林沙漠、腾格里沙漠环绕，西北方向有贺兰山的绕流作用，另外紧靠黄河，独特的地形地貌造成银川河东机场近地面热力属性有很大的差异，加之近年来随着银川河东机场三期和四期扩展项目的推进，跑道两侧的植被也发生了变化，以上条件造成跑道周围多乱流发生，当乱流强度较强时可造成明显低空风切变。个例（9），即2018 年5 月18 日，银川河东机场出现了长时间间断性的尘卷风，造成多架次航班因低空风切变而低高度复飞，个例（10），即2019 年5 月18 日也发生了因地面湍流引起的低空风切变。

5 结束语

（1）银川河东机场大风主要集中在西北风，东北风和西南风，尤其以西北风为主，当风向往西北风转变且风速增大时往往有低空风切变。

（2）银川河东机场低空风切变主要发生在3-5 月，其次是7-10 月，并且呈逐年增长的趋势，在以上月份需要高度关注。

（3）银川河东机场复飞航班的时空特征和低空风切变成正相关。

（4）通过挑选的典型个例比较发现，不同年份的同一日发生风切变的可能性相当，如2018 和2019 年5月18 日，2013 年、2019 年和2022 年的4 月29 日均出现了低空风切变。

（5）分型研究发现：当银川河东机场满足强烈的动量下传条件时往往有低空风切变；当水汽条件配合较差的锋面过境时更应该关注大风沙尘天气是否发生，锋面过境引起地面风场突变时易出现低空风切变；对对流性天气的研究不应该仅停留在天气现象上，看似影响较小的积雨云消散也会造成地面辐散性大风，从而出现低空风切变；由于地面热力差异造成的乱流，最为典型的是尘卷风的出现肯定伴随有强烈的超低高度风切变。

（6）通过分型研究发现，动量下传型低空风切变是银川河东机场最主要的类型，值班人员在满足动量下传的天气背景下应高度关注出现低空风切变的可能性。