郑州机场大风特征统计及对民航运行的影响

杨文浩

中国民用航空中南地区空中交通管理局河南分局 450000

摘要：本文利用郑州机场2004~2020年逐月大风日数资料，使用一元线性回归法对大风特征进行统计分析，并探讨了其对民航运行的影响。结果表明：2004~2020年郑州机场大风日数呈现出减少的趋势，减少趋势较为显著，且大风日数的年际变化波动幅度较大；2004~2020年郑州机场年内大风日数呈现出“w”型变化，有两个波谷和两个波峰；年内大风天气主要集中在春季，其次是冬季，夏季和秋季出现大风天气的频率相对较低；大风天气除了受地形特点影响外，郑州机场大风天气的出现与一定大气环流背景及天气系统活动也有很大关系。

关键词：大风特征 民航运行 影响 郑州机场

引言

大风是影响航空运行活动的重要天气因子之一，其中风向、风速则会直接影响飞机的起降、爬升、下滑、平飞、停放机坪等。一旦平均风速超过17m/s且风向与跑道方向之间有一定夹角，将会威胁着飞机的正常起降，尤其是低空风切变或高空强急流出现的情况下极易引发飞行事故。由此不难看出，大风是对民航运行威胁性最大的灾害性天气之一，将大风天气的监测和预报预警工作做好，是航空气象保障部门的主要任务。郑州机场位于中国河南省郑州市新郑市和中牟县交界处，为4F级国际民用机场，于1997年8月建成通航，因当地干燥多风气候的出现不利于航空运行的正常开展。基于此，本文利用郑州机场2004~2020年逐月大风日数资料，使用一元线性回归法对大风特征进行统计分析，以期为增强郑州机场天气预报准确率、保证民航运行活动的正常开展提供参考借鉴。

1、郑州机场大风特征统计

1.1年际变化特征

2004~2020年郑州机场大风日数呈现出减少的趋势（图1），减少趋势较为显著。近17年郑州机场年平均大风日数为11.1d，其中年大风日数的最大值为23d，出现在2004年，最小值为3d，出现在2019年，最大值和最小值之间相差20d，将近是年平均大风日数的2倍，说明郑州机场大风日数的年际变化波动幅度较大。另外，结合平均值曲线，在2010年之前，郑州机场大风日数在平均值以上，这段时间是大风天气的高发期；从2011年往后，郑州机场逐年大风日数在平均值以下，出现大风天气的频率相对较低。

图1 2004~2020年郑州机场逐年大风日数变化趋势

1.2月季变化特征

2004~2020年郑州机场年内大风日数呈现出“w”型变化（图2），有两个波谷和两个波峰。年内大风日数的两个波峰值分别出现在12月和3月，大风日数分别为31d、30d；最大波谷值出现在8月和9月，大风日数均为5d，次大波谷值出现在2月，大风日数为6d。另外，郑州机场近17年春季大风日数共出现72d，占38.1%；春季大风日数以3月份出现频率最高，占41.7%；夏季大风日数共出现27d，占14.3%；尤以6月份出现频率最高，占51.9%；秋季大风日数共出现37d，占19.6%；尤以11月份出现频率最高，占45.9%；冬季大风日数共出现53d，占28.0%；尤以12月份出现频率最高，占58.5%。由此不难发现，郑州机场年内大风日数具有明显的季节性变化特征，年内大风天气主要集中在春季，其次是冬季，夏季和秋季出现大风天气的频率相对较低。

图2 2004~2020年郑州机场逐月大风日数变化趋势图

2、郑州机场大风影响因素

2.1郑州机场地形特点

郑州机场西北方向是黄土高原，西南方则是秦岭山脉的河套出口处南岸，黄河中游则位于黄土高原和秦岭之间，从地形上组成了自西向东的峡谷地带，峡谷区出口下方则是郑州机场的位置，这种东西走向的狭长河谷地形，若是出现明显的天气系统，不管是西北路，还是东北路冷空气南侵，因狭管的影响，使得郑州机场大风强度比观测站监测到的大风强度高出2~3m/s，其持续时间也相对较长，是全国著名的大风区之一。

2.2天气背景

大风天气除了受地形特点影响外，郑州机场大风天气的出现与一定大气环流背景及天气系统活动也有很大关系。随着冷空气不断向南转移，台风侵袭和强烈的地方性雷雨天气都会引发大风天气，尤以冷空气活动带来的大风天气出现频率最多，也是形成郑州机场大风天气的主要原因。由于春季大气环流系统的不断变化调整，西风槽和冷锋活动进一步加剧，冷空气向南转移的过程中对郑州机场造成影响，直接造成郑州机场出现大风天气频率增加，另外西伯利亚冷空气南下的时间尺度增大，也是导致春季大风、低温天气频繁出现的原因之一；夏季郑州机场的大风以雷暴和龙卷大风天气为主，且是中、小尺度天气系统共同作用的结果，这种类型的大风天气具有极大的破坏性；秋季郑州机场出现大风天气的频率相对较低，有时台风北上侵入内陆对郑州机场产生影响，进而引发大风天气；冬季大风则是西伯利亚冷空气向南入侵造成的。

3、郑州机场大风对民航运行的影响

3.1大风天气对飞机起降的影响

根据机场跑道实际，风向表现为正侧向时，且大风的阵性特征较为明显的情况下，将会对飞机的起飞和降落产生影响。若是波音757-200机型正侧风标准最大为15m/s，郑州机场东南风的瞬时风速要比该标准大很多，且具有明显突出的阵性特点，进而对飞机的正常起飞和降落产生影响。若是飞机重心与侧风压力中心未保持一致，此时将会出现一个转弯力矩，迫使飞机朝着逆风方向旋转；若是侧风风速过大，在面对机轮反作用力的情况下，跑道上的飞机很难保持平衡，机头会朝着侧风方向偏转。因此，在出现侧风天气时，处于滑跑时机的飞机大都是朝着侧风方向压杆，使得一部分倾斜力矩消退，朝着侧风反方向登舵，进而造成转弯力矩消退。若是飞机在侧风条件下起飞，将会比着陆更加困难，为了避免飞机出现场外接地，需要机长第一时间修正偏流，若是侧风条件下飞机出现接地，将会折断起落架、损坏轮胎等事故，严重的情况下则威胁乘客及工作人员生命财产安全。

3.2风切变对飞行的影响

郑州机场地形条件较为复杂，峡谷地带的大风天气不仅会影响飞机的正常起飞和着陆，还会有湍流、乱流、低空风切变等天气出现。若是气流稳定性较差，飞行中的航空器很容易失衡，进而出现严重的颠簸，快速下降等现象，很难对机组进行正常操控，再加上地形条件的限制，极易引发飞行事故。

3.3风沙对航空器的影响

由于郑州春季气温回升较快，再加上大风天气出现频率较高，受到风力、气温、降水和土壤表面等因素的共同影响，大风很容易将裸露地表的表层土卷入空气中，进而形成风沙天气。风沙天气的出现会降低空气能见度和跑道视程，增加了机长操控航空器的难度，再加上风切变和乱流的出现会对机场的正常运行产生影响，进而导致行机场关闭、航班被迫取消等。另外，大风扬起的沙粒与航空器摩擦后会出现静电，进而干扰航空器和无线电，使得通讯失效或罗盘不准；若是沙粒经过航空器发动机而进入到气道，会磨损发动机空气、燃气通道中各部件，尤其是转子叶片和发动机内部压气机受损最为严重，极易引发航空飞行事故。

参考文献：

[1]谭波,赵志军.林芝机场地面大风特征分析极其对飞行的影响[J].资源开发与市场,2010,26(12):1071-1073,1092.

[2]陆翠琴.哈密机场大风特征及其对航空器的影响[J].农业与技术,2014(1):256.

作者简介：杨文浩（1992-）男，汉族，河南省信阳市潢川县人学历：大学本科，从事：民航气象地面观测或民航气象预报，职业：民航气象地面观测员。