风切变是指风速矢量或其分量沿垂直方向或某一水平方向的变化。风切变是向量值,它反映了所研究的两点之间风速和风向的变化。在航空气象学中,低空风切变通常是指近地面600米高度以下的风切变。[1]
低空风切变的形成需要一定的天气背景和环境条件。雷暴、积雨云、龙卷等天气有较强的对流,能形成强烈的垂直风切变;强下击暴流到达地面后向四周扩散的阵风,能形成强烈的水平风切变;锋面两侧气象要素差异大,容易产生较强的风切变。
(一)风切变的分类
1、风的垂直切变:指在垂直方向上两点之间风速和(或)风向的改变。
2、风的水平切变:只在水平方向上两点之间风速和(或)风向的改变。
3、垂直气流的切变:指上升或下降气流(垂直风)在水平方向上两点之间的改变。
(二)低空风切变的分类
根据飞机的运动相对于风矢量之间的各种不同情况,把风切变分为:
1、顺风切变:顺着飞机飞行方向顺风增大或逆风减小,以及飞机从逆风区进入无风或顺风区。顺风切变使飞机空速减小,升力下降,飞机下沉,是比较危险的一种低空风切变。
2、逆风切变:顺着飞机飞行方向逆风增大或顺风减小,以及飞机从顺风区进入无风或逆风区。逆风切变使飞机空速增加,升力增加,飞机上升,其飞行危害比顺风切变轻些。
3、侧风切变:飞机从一种侧风或无侧风状态进入另一种明显不同的侧风状态。侧风切变可使飞机发生侧滑、滚转或偏航。
4、垂直风的切变:飞机从无明显的升降气流区进入强烈的升降气流区域的情形。
3强度
1、 风的垂直切变
国际民用航空组织(ICAO)建议采用的强度标准如表1。空气层垂直厚度取30米,风资料取2分钟左右的平均值,风速的垂直切变值在0.1s以上时就会对喷气式运输机带来威胁。
表1 风的垂直切变强度标准
等级 | 数值标准 | 对飞行的影响 | |
(m/s)/30m | ![]() |
||
轻 | 0~2.0 | 0~0.07 | 飞机航迹和空速稍有变化 |
中度 | 2.1~4.0 | 0.08~0.13 | 对飞机的操纵有较大困难 |
强烈 | 4.1~6.0 | 0.14~0.20 | 对飞机的操纵有很大困难 |
严重 | >6.0 | >0.20 | 对飞机失去操纵,造成严重危害 |
2、风的水平切变
水平风切变值为时,可作为能对飞机造成伤害的强度标准。
3、垂直气流切变
垂直风的切变强度,在相同的空间距离内主要由垂直风本身的大小来决定,对飞行安全危害最大的是强下降气流,是以下降气流速度和到达地区的辐散值来确定的。
根据藤田和拜尔斯(1978)的建议,提出一种称之为下冲气流的数值标准,它从下降气流速度和到达地区的辐散值来确定。[1]
表2 下沉气流和下冲气流的数值标准
下降气流 | 下冲气流 | |
91米高度以上的下降速度 | <3.6m/s | ≥3.6m/s |
800米直径内的辐散值 | <144km/h | ≥144km/h |
等级 | 数值标准 | 对飞行的影响 | |
(m/s)/30m | ![]() |
||
轻 | 0~2.0 | 0~0.07 | 飞机航迹和空速稍有变化 |
中度 | 2.1~4.0 | 0.08~0.13 | 对飞机的操纵有较大困难 |
强烈 | 4.1~6.0 | 0.14~0.20 | 对飞机的操纵有很大困难 |
严重 | >6.0 | >0.20 | 对飞机失去操纵,造成严重危害 |