风切变

风切变

风切变是指空间任意两点之间风矢量（风向和风速）的变化，表现为气流运动速度和方向的突然变化。出现在600米以下的叫做低空风切变，由于低空风切变具有变化时间短、范围小、强度大等特点，飞机在这种环境中飞行，相应地就要遇到空速突然减小的情况，而飞行员又未能立即采取措施，飞机就要掉高度，以致发生飞行事故。如2001年2月7日，西班牙航空公司一架空客A320飞机在西班牙毕尔巴鄂机场着陆时，在穿过200英尺高度时遇到强风切变，飞机空速突然迅速下降，飞机以1200英尺／分的下降速度着陆，3个起落架几乎同时接地，前起落架折断，飞机中度损坏，并有乘客受伤。近年我国也曾数次遭遇过低空风切变，有的险些造成机毁人亡的严重飞行事故。

一、风切变概念

风切变是指空间任意两点之间风矢量（风向和风速）的变化。它是风速在水平和垂直方向的突然变化。在航空气象学中，把出现在600米以下空气层中的风切变称为低空风切变。其中500米以下的低空风切变是目前国际航空和气象界公认的对飞行有重大影响的天气现象之一，是飞机在起飞和着陆阶段的“无形杀手”。

二、风切变的分类

从风场情况来看，风切变主要可由以下三种基本情况来表示：

（1）水平风的垂直切变。这是指水平风在垂直方向上两个不同高度点之间的风向和风速的变化。

（2）水平风的水平切变。这是指水平风在水平方向上两个不同距离点之间的风向和风速的变化。

（3）垂直风的切变。这是指上升或下降气流(垂直风)在水平方向(或航迹方向)上的变化。

三、空风切变的表现形式

飞机在大气中飞行，会遇到顺风、逆风、侧风和垂直风等因素的影响。因此，根据飞机相对于风矢量的方位不同，把风切变区分为：顺风切变、逆风切变、侧风切变和下冲气流等四种形式。

（1）顺风切变：是指飞机从静风到小顺风、小顺风到大顺风、逆风到静风、大逆风到小逆风区域内飞行，这是一种比较危险的风切变。在这种情形下飞行，由于顺风矢量增大，机体与空气的相对速度减少，升力随之减少，飞机从正常轨道下跌。如果目测高度低，不及时修正，在着陆过程中，飞机将会提前触地。

（2）逆风切变：是指飞机从顺风由大到小、顺风到静风、静风到小逆风、小逆风到大逆风。在这种情况下飞行，由于顺风矢量减小，逆风矢量增大，机体与空气的相对速度增加，升力随之增大，飞机将高于正常轨迹。在着陆过程中，如果目测过高，不及时修正，就会造成飞机着陆速度过大，滑跑距离增长，甚至会冲出跑道。

（3）侧风切变：是指飞机从一种侧风（或无侧风）状态进入另一种明显不同的侧风状态的情况。在着陆过程中，使飞机向左或向右偏航，对不准跑道。

（4）下冲气流切变：是指飞机从无明显的升降气流区域进入到强烈的下冲气流区域的情形，在这种情形下飞行的危害最大，也是最危险的。

四、产生风切变的天气背景和环境条件：

产生风切变的天气背景。能够产生有一定影响的低空风切变的天气背景主要有三类。

（1）强对流天气。通常指雷暴、积雨云等天气。在这种天气条件影响下的一定空间范

围内，均可产生较强的风切变。尤其是在雷暴云体中的强烈下降气流区和积雨云的前缘阵风锋区更为严重。对于特别强的下降气流称为微下冲气流，是对飞行危害最大的一种。它是以垂直风为主要特征的综合风切变区。

（2）锋面天气。无论是冷锋、暖锋或锢囚锋均可产生低空风切变。不过其强度和区域范围不尽相同。这种天气的风切变多以水平风的水平和垂直切变为主(但锋面雷暴天气除外)。一般来说其危害程度不如强对流天气的风切变。在这种情形下飞行，注意风向、风速的变化，及时修正，一般问题不大。

（3）辐射逆温型的低空急流天气。秋冬季睛空的夜间，由于强烈的地面辐射降温而形成低空逆温层的存在，该逆温层上面有动量堆集，风速较大形成急流，而逆温层下面风速较小，近地面往往是静风，故有逆温风切变产生。该类风切变强度通常更小些，但它容易被人忽视，（4）地形地物：当机埸周围山脉较多或地形较复杂时，常会遇到由于地形造成的低空风切变。

a. 当盛行风横越山脉时，在其迎风坡会形成上升气流，飞机会上升高度。而在背风坡出现下降气流时，飞机会掉高度，在山顶附近的风速将会增大。

b. 地形波是常常引起低空风切变的原因之一。当机埸位置处于山脉的下风方向时，常会遇到地形波的影响。

c. 峡谷风。当盛行风通过峡谷或山口时，由于狭窄的通道作用使气流的流速增大扩散，造成乱流，使飞机在起飞和着陆过程中，操纵困难。除此以外，还有高大的建筑群、高楼大厦等都会由于气流受阻而产生局地性风切变。

五、风切变对航空飞行的威胁

在航空飞行中，低空风切变已成为航空部门和气象界普遍关注的危及飞行安全的重要天气现象。由于目前对低空风切变探测难、预报难，因此低空风切变在飞机的起飞、着陆阶段中对飞行安全威胁极大。这是因为现在国际和国内的运输机，特别是民航飞机的质量越来越大（50—200吨），具有很大的惯性；另外，现代喷气式飞机发动机对推油门的反应比活塞式运输机慢得多，发动机增速所需时间较长。当遭遇到低空风切变时，往往来不及增加空速抵消风切变造成的升力损失，因此，当飞机起飞和着陆进入强低空风切变区域时，就会受到威胁，严重时就可能发生飞行事故。飞机进入低空风切变区域时所受影响的程度，主要取决于低空风切变的强度和飞机的飞行高度。下面按顺风切变、逆风切变、侧风切变三种情况来讨论低空风切变对飞机起飞和着陆（主要是着陆）的影响。

1、顺风切变对着陆的影响。

飞机着陆下滑进入顺风切变

区时（例如从强的逆风突然转为

弱逆风，或从逆风突然转为无风

或顺风），飞机指示空速就会迅速

降低，升力（假定迎角不变）就

会明显减小，从而使飞机不能保

持高度而向下掉。这时，因风切

变所在高度不同，有以下几种情

况：一是如果风切变层相对于跑道的高度较高，当飞机下滑进入风切变层后，机组及时加油门增大空速，并带杆减小下滑角，可以接近正常的下滑线。若飞机超过了正常的下滑线，可再松杆增大下滑角，并收小油门，减小多余的空速，沿正常下滑线下滑，完成着陆；二是如果风切变层相对于跑道的高度较低，机组只能完成上述修正动作的前一半，而来不及作增大下滑角、减小空速的修正动作，这时飞机就会以较大的速度接地，导致飞机滑跑距离增长，