| 词条 | 风切变 |
| 释义 | § 简介 风切变图风矢量(风向、风速)在空中水平和(或)垂直距离上的变化。对飞机和着陆安全威胁最大的是低空风切变，即发生在着陆进场或起飞爬升阶段的风切变。它不仅能使飞机航迹偏离，而且可能使飞机失去稳定。如果驾驶员判断失误和处置不当，则常会产生严重后果。世界上曾因此发生多起机毁人亡的。风切变还严重影响火箭飞行的稳定性，火箭设计和发射时的环境限制条件包括风切变。风切变主要由锋面（冷暖空气的交界面）、逆温层、雷、复杂地形地物和地面摩擦效应等因素引起。为了确保安全，国际航空、航天和气象界都积极开展低空风切变的研究。 § 分类 风切变常分为以下几种： ①风的水平切变是水平风向和（或）风速在水平距离上的变化。 ②风的垂直切变是水平风向和（或）风速在垂直距离上的变化。 ③垂直风的切变是垂直风（即升降气流）在水平或航迹方向上的变化。下冲气流是垂直风的切变的一种形式，呈现为一股强烈的下降气流。范围小而强度很大的下冲气流称为微下冲气流。 § 成因 风切变 产生风切变的原因主要有两大类，一类是大气运动本身的变化所造成的；另一类则是地理、环境因素所造成的。有时是两者综合而成。 (1) 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。 a. 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。 b．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。 c. 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，一旦遭遇若处置不当也会发生危险。 (2) 地理、环境因素引起的风切变。这里的地理、环境因素主要是指山地地形、水陆界面、高大建筑物、成片树林与其它自然的和人为的因素。这些因素也能引起风切变现象。其风切变状况与当时的盛行风状况(方向和大小)有关，也与山地地形的大小、复杂程度，迎风背风位置，水面的大小和机场离水面的距离，建筑物的大小、外形等有关。一般山地高差大，水域面积大、建筑物高大，不仅容易产生风切变，而且其强度也较大。 § 强度标准 风切变事故 低空风切变的强度直接关系到飞行安全。它表示了对飞行的危害程度，目前推出使用的有下列三种。 (1) 水平风的垂直切变强度标准。国际民航组织颁布这一标准。一般认为0.1米/秒以上的垂直切变会对喷气运输机带来威胁。 (2) 水平风的水平切变强度标准。该项尚无统一标准。但美国在机场低空风切变警报系统中采用了一个水平风切变强度报警标准值。该系统在机场平面有六个测风站，即中央站和五个外站。各外站和中央站间距离平均约为3公里。系统规定每一分钟与中央站的风向量差达7.7米/秒以上时系统即发出报警信号，以此推算，2.6米/秒/公里可作为能对飞行构成危害的水平风的水平切变强度标准。 (3) 垂直风的切变强度标准。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变化来决定。对飞行安全危害最大的是强下降气流。根据著名气象学家藤田和科尔斯的建议，提出了一种称之为下冲气流数值的标准。它以下降气流速度和到达地面的辐散值来确定。后来对于危害最大的直径小于4公里的下冲气流称之为微下冲气流。 § 危害 由风切变的本身特性造成的。以危害性最大的微下冲气流为例，它是以垂直风切变为主要特征的综合风切变区。由于在水平方向垂直运动的气流存在很大的速度梯度，也就是说垂直运动的风速会出现突然的加剧，就产生了特别强的下降气流，被称为微下冲气流。这个强烈的下降气流存在一个有限的区域内，并且与地面撞击后转向与地面平行而变成为水平风，风向以撞击点为圆心四面发散，所以在一个更大一些的区域内，又形成了水平风切变。如果飞机在起飞和降落阶段进入这个区域，就有可能造成失事。比如，当飞机着陆时，下滑通道正好通过微下冲气流，那么飞机会突然的非正常下降，偏离原有的下滑轨迹，有可能高度过低造成危险。当飞机飞出微下冲气流后，又进入了顺风气流，使飞机与气流的相对速度突然降低，由于飞机在着陆过程中本来就在不断减速，我们知道飞机的飞行速度必须大于最小速度才能不失速，突然的减速就很可能使飞机进入失速状态，飞行姿态不可控，而在如此低的高度和速度下，根本不可能留给飞行员空间和时间来恢复控制，从而造成飞行事故。 风切变飞行事故都发生在300米以下的起飞和着陆飞行阶段，尤其以着陆阶段为甚。占78％。风切变说到底是一个飞机能量管理问题。如当遇到使飞机性能降低的风切变时，飞机如具有机动的能量能加速以克服风切变而改出，就可以转危为安。若飞行高度很低，机动能量余量不足，飞机抗拒不了突然袭来的风切变，则只能失速掉高度以致坠机。反之，飞行高度较高，飞机机动能量余量较大，则往往不易发生不可抗拒的机毁人亡事故。 由于风切变现象具有时间短、尺度小、强度大的特点，从而带来了探测难、预报难、航管难、飞行难等一系列困难，是一个不易解决的航空气象难题。因此，目前对付风切变得最好办法就是避开它。因为某些强风切变是现有飞机的性能所不能抗拒的。进行风切变的飞行员培训和飞行操作程序设置，在机场安装风切变探测和报警系统，以及机载风切变探测、告警、回避系统，都是目前减轻和避免风切变危害的主要途径。[1] § 事件 风切变事故 1985年，美国达拉斯-福斯机场飞机坠毁， 137人死亡。 从此，风切变被当作一项国际课题开始研究。据美国博尔德全国大气研究中心的负责人科尔曼说， 1985年以后，美国所有的飞机都安装了风气变检测仪。加拿大1990年代开始安装，但安装的具体数目不太清楚。 上一次最严重的风切变飞机事故发生在2001年。 美国航空公司587喷气式飞机在空中忽然失速，冲进纽约一个居民区，造成265人死亡。 垂直风切变是指垂直于地面方向上风速或风向随高度的剧烈变化，强烈的垂直风切变的存在会对桥梁、高层建筑、航空飞行等造成强烈的破坏作用，可造成桥梁楼房坍塌、飞机坠毁等恶性事故，给人类生活造成严重影响。 风切变(Wind Shear)简单的定义是空间任意两点之间风向和风速的突然变化，属于气象学范畴的一种大气现象。这里所说的风是三维的，即不仅包括水平风还包括垂直风。由于风切变对飞机飞行的危害，世界各国都十分重视对它的研究。 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。 在实际大气中，这三种风切变既可单独存在并影响飞行，也可综合并存以影响飞行。对飞行影响最严重的是发生在离地高度600米以下的低空风切变。[2] |
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