中国民航网 通讯员赵西伟 报道:进入2014年,极端天气仍旧加速刷新着一项又一项的历史记录。3月以来,华北地区寒潮、暴雨、极端高温相继出现。北京地区原本春季多见的大风及低空风切变,在夏季频频现身,再加上雷雨前多发的低空风切变,首都机场自5月初至6月中,已出现超过25日次的低空风切变,造成大量航班的终止进近或复飞,严重影响了航班的正常与安全。
何为风切变?
风切变俗称风剪,是指风矢量(风速、风向)的空间(水平和垂直)不连续变化,对于在气流中获取支撑力的航空器危害巨大,尤其是低空风切变(500米以下),人们常冠之以空中“隐形杀手”的称号。
风切变从成因上来看可分为两大类:一是气流本身的不规则运动,一是地理、环境对气团的影响。气流本身的不规则运动总是伴随着天气系统的发展,能够引起低空风切变的典型天气系统有:(1)强对流天气,如雷暴;(2)锋面天气,如冷暖锋;(3)逆温层,使得上下不同性质气层产生切变;(4)寒潮大风天气,使得局部气流的不连贯产生切变。地理环境因素产生的风切变有明显的催生环境,如:(1)海陆风造成的气流切变;(2)山体截断下层气流;(3)高大的建筑;(4)成片的高大树林,首都国际机场西跑道即为典型事例,每当首都国际机场出现西北风,西跑道外侧成片的高大树木就会使得西跑道低空风切变频频出现。
风切变的强度划分
风切变的强度划分主要从运动学上界定,从运动学上来看,风切变还可分为水平风的垂直切变、水平风的水平切变、垂直风切变。
根据国际民航组织颁布的标准,一般认为0.1米/秒以上的水平风垂直切变会对运输机带来严重影响。对于民航系统,我们取垂直方向上一定高度范围内(如30米),当两个界面风速差在2-4米/秒(相当于0.1米/秒左右)之间,我们认为是中度风切变;4-6米/秒,我们认为是强烈风切变;6米/秒以上为严重风切变。
水平风的水平切变国际民航组织未给出标准,但多数情况下会选择参考美国的警报标准,利用五个与中央测风站相距3公里的外测站,在风矢量差达到一定值时发出警报。一般情况下,2.6米/秒/公里以上的水平风水平切变会对飞行造成严重危害。
垂直气流更具偶然性,时空分布差异巨大,使得垂直风切变的测量更加困难。它的强度主要取决于垂直对流的强度,其划分通常与下击暴流的强度划分相结合,我们认为危险气流最大直径大于四公里时为下击暴流,小于四公里为微下击暴流。
风切变对飞行的危害
在民航发展的初期,由于条件的限制,人们无法获取空中风切变的实际有效数据,也无法了解风切变对飞行的具体危害。1985年8月2日,达美航空191航班在达拉斯-沃斯堡国际机场因风切变失事,造成了机上137人全部死亡的惨剧,此后,风切变对飞行的影响迅速成为了一项国际课题。
正如道面之于汽车,航空器在大气中获取支撑力,气流的稳定性即为飞行器“路面的平坦程度”。风切变造成气流的不连续,常常造成飞机的操控性下降、严重失速、方向不稳、甚至无法进近或造成飞机失事,严重威胁着飞行的安全。
民航部门对风切变的应对及技术发展
随着科技的发展,风切变的识别与应对水平正在逐步提升,飞机工业的发展,机载设备不断升级完善,近地警告系统(EGPWS)风切变警告系统和气象雷达(WXR)的前视风切变(PWS)探测系统均装备了飞机。机组人员应熟练掌握系统的使用及警告信息的处理。机组在发现风切变时,还应及时通报给管制部门,以便管制部门及时提醒或指挥其他航班,及时避开风切变区域,保障飞行安全。此外,飞机空速表、升降速度表、姿态表也是判别风切变存在的重要手段,一旦发现这些仪表显示飞机严重异常,机组应该当即立断,复飞或终止进近。
风切变无法从肉眼直接识别,而且其出现的随机性很大,存在时间也较短,因此,风切别识别与应对已成为一个国际难题。民航气象部门需要加大研究力度,气象预报需要提高对风切变天气的预报准确度,及时发布风切变预警信息;气象观测在获取(任何方式来源)风切变信息时,及时报告管制、预报部门。
欧美各国对风切变的研究较早,科技也较为先进,是我国民航部门学习的榜样。在我国香港国际机场,建设有一套完整的风廓线雷达阵,对于风切变的监测效果很好,技术应用也较为成熟。在大陆地区,仅有首都国际机场建设有地面风切变探测雷达,但应用还不成熟,有待于进一步提升。总之,大陆地区民航部门对于风切变这一“空中杀手”的研究和应对手段还相对落后,需要民航管理部门提高重视,民航各部门携手努力,保障航空飞行的安全。