广州白云国际机场近10年地面风的特征分析

林璇?袁帅?何钰清?范秀玲?林绍军

摘 要：利用广州白云国际机场2013—2022年气象地面观测资料，统计分析了近10年的地面风特征。结果表明：（1）白云机场近10年年均大风日数为9.5 d，76.9%的大风天气出现于春、夏季，87.4%的大风天气伴随着雷雨天气一并出现。（2）白云机场盛行风向为东风（E），对本场影响最大的3个风向为E、N和NEN，本场近10年最大平均风速为4.49 m/s，风向是NEN和N。（3）冬季是白云机场一年中平均风速最大的季节，最大的小时平均风速为11.08 m/s。（4）近10年的地面风速变化呈现出“一峰一谷”的大陆型特征，即白天风速大、夜间风速小，午后湍流旺盛时段也是平均风速最大时段，最大平均风速出现在17：00（北京时间），最小平均风速出现在日出前后。

关键词：地面风；变化特征；白云机场；大风天气

中图分类号：P425 文献标志码：B文章编号：2095–3305（2024）01–0-03

据统计，全球近一半的飞行事故发生在恶劣的天气情况下，超过80%的航班延误与天气影响有关。在影响航空安全的天气中，风的影响尤为突出[1-3]。

逆风、顺风、侧风及风切变都会对飞行造成影响，如侧风过大会使飞机起降阶段偏离跑道中线，一定等级的低空风切变带来的湍流则会给飞行安全带来较大的风险[4-6]。业内相关统计显示，发生在进近着陆或起飞爬升阶段的低空风切变造成的航班复飞情况较为严重，会给民航运行带来巨大经济损失和安全风险[7-9]。据悉，年均旅客吞吐量200余万人次的九寨黄龙机场2005—2010年因不正常航班造成的经济损失就超5 000万元，其中超55%是由于受到风的影响造成的后果。广州白云国际机场（以下简称白云机场）是全球最繁忙的机场之一，2020年更是以4 376.8万人次的旅客吞吐量，超越曾经的世界客流量“顶流”美国亚特拉大国际机场，问鼎全球第一。因此，了解和掌握其地面风变化特征，不仅能一定程度为相关民航企业挽回经济损失，还能为民航安全运行保障和后续气象科学研究提供参考。

根据民航气象观测规范中的定义，民航气象中的大风定义为瞬时风速≥17 m/s（或目测估计风力≥8级）的风。以北京时00：00作为日界，每日观测记录中只要出现大风天气，无论当日大风天气出现的时间长短及频次多少，当日记为1个大风日。

1 资料和方法

使用的资料来源为民航中南空管局气象中心2013—2022年的气象地面观测资料，该资料由自动观测系统记录与人工观测记录结合，记录连续、完整、可信度高。利用2013—2022年白云机场逐小时风速、风向资料统计了10年平均风速的日变化、月变化、季节特征，并绘制了风玫瑰图，分析了白云机场的地面风特征。利用白云机场大风资料及对应的天气现象资料研究了2013—2022年白云机场大风天气特征。

2 白云机场大风天气特征

2.1 大风天气的年际变化特征

据统计，白云机场2013—2022年年平均大风日数为9.5 d，其中，2013年大风日数达到23 d，为近10年最多；而2015、2022年仅有4 d出现大风，为近10年最少。从图1可以看出，尽管白云机场近年来大风日数呈下降趋势，但年际变化波动较大，有2个明显的波峰（2013、2016年），且其与相近年份的大风日在数量上差异较大，主要原因是当年均有超强台风登陆广东，对本场天气造成严重影响，如2013年的19号台风“天兔”（9月22日）和2016年的4号台风“妮妲”（8月2日）登陆时白云机场均记录到了大风天气，且与台风登陆时间一致。

2.2 大风天气的月际变化特征

经统计，2013—2022年大风天气的月际变化特征，发现夏季（6—8月）为白云机场大风天气出现最为频繁的季节，大风天气占全年比例为40%，其次为春季（3—5月）36.9%、秋季（9—11月）14.7%、冬季（12—翌年2月）8.4%（图2）。可以看出，近10年来白云机场的大风天气主要集中在雷雨、台风活动最为频繁的春、夏季，也是华南地区雷雨日数最多的2个季节。曾有研究指出，华南地区的雷暴大风一般发生在不稳定的大气环境中，春季雷暴的动力条件优于夏季，而夏季的热力强迫作用大于春季，一年中绝大多数雷暴都发生在这2个季节。

2.3 大风天气伴随的其他天气现象

从表1可以看出，白云机场大风天气主要伴随2种天气现象，其中雷雨（TSRA）占87.4%，无雷暴（TS）的降水天气占12.6%。雷雨天气是对飞行影响最大的极端天气之一，白云机场2019—2020全年雷雨天数分别为80、68 d，连续两年成为全国雷雨日数最多的机场。雷雨伴随大风形成的极端天气，往往会带来颠簸、风切变、下击暴流和低能见度等影响飞行安全的负面因子，对飞行安全造成严重威胁。

3 白云机场地面风的向风速特征

3.1 盛行风特征

利用白云机场2013—2022年的平均地面风数据对各风向作风玫瑰图，白云机场近10年的盛行风向是东风（E），频率为11.4%（图3）。对白云机场影响最大的3个风向分别为E、N和NEN，占全部风向的比例為31.7%。白云机场西面为01跑道，东面为02L、02R两条跑道，东风风速较高时可能会造成02L、02R跑道侧风超标，影响起降安全，应予以重点关注。

从风速上来看，最大风速出现的风向是NEN和N（两者仅小数点后第4位不同），取小数点后两位，最大平均风速均为4.49 m/s，出现频率为20.3%；其次为NWN，最大风速为4.3 m/s。这是因为白云机场处于南岭山脉的南缘地区，在冬、春季，强冷空气自北方南下，冷空气越过南岭后处于下山峰的状态，风速往往会急剧增大。

3.2 地面风的季节变化特征

通过对白云机场2013—2022年的地面风数据进行季节分析，白云机场春冬季节近10年均以偏北风为主导风向，而夏秋季节以偏东风为主，其次为偏南风。

春季（3—5月），本场受北方冷空气与南支槽的叠加影响，天气变化显著，常有低温阴雨、低云低能见度等天气出现，其在主导风向上仍以偏北风为主（N、NEN、NWN），占所有風向的33.7%；其次为偏东风，为本场的对流天气提供水汽条件。此季节应着重关注低云低能见度给飞行带来的不利影响。

夏季（6—8月），本场受锋面低槽、热带气旋、季风云团等天气系统的影响，暴雨、雷暴、台风等强对流天气频发，主导风向以偏东风和偏南风为主，占所有风向的50.6%，但平均风速较小。虽然夏季本场平均风速不大，但雷暴大风、强降水等极端天气出现概率是一年中最高。据统计，本场近10年大风天气有40%出现在夏季，高于其他3个季节。

秋季（9—11月），本场常以高温晴好天气为主，有时因处于副高边缘或北风弱冷空气南下，也会出现阵雨、雷阵雨等天气。主导风向以东风为主，占比17.1%。

冬季（当年12月—翌年2月），受自北向南的强冷空气影响，本场平均气温会在短时间内急剧下降达到寒潮标准。强冷空气翻过本场北部的南岭后处于下山峰状态，因此，近10年本场冬季主导风为偏北风（N、NEN、NWN），占49.1%，且平均风速为一年四季中最大，小时平均风速最大值为11.08 m/s。根据《中国民用航空空中交通管理规则》要求，航空器应逆风起降。若确实需采用顺风起降，风速原则上不得超过3 m/s。因此，空管气象部门在冬季应加强与管制部门、航司的沟通协调，及时切换为向北运行。

3.3 地面风的日变化特征

将白云机场2013—2022年平均逐小时风速的日变化特征进行统计分析，白云机场地面平均风速出现“一峰一谷”的显著变化特征，即日间风速较大、夜间风速较小，风速自08：00（北京时间）开始随着气温逐步升高，大气层结逐渐变为不稳定状态，上下层的动量增强交换导致地面风速也随之增大；午后湍流最旺盛的时段同时也是本场地面平均风速最大的时段，12：00至18：00（北京时间）平均风速均超过3 m/s，最大值出现在17：00（北京时间），为3.37 m/s；夜间随着气温的逐渐降低，大气层结越来越稳定，上下层动量交换减少，地面风速也随之减弱，最小风速出现在06：00和07：00（北京时间），即每天日出前后。

4 结论

通过对广州白云国际机场2013—2022年气象观测资料的地面风进行统计、分析，从年月日等不同时间维度讨论了白云机场近10年大风天气、地面风特征及其伴随天气，主要得出以下结论：

（1）白云机场近10年的年均大风日数为9.5 d，尽管大风日数整体呈下降趋势但年际差异较大，最高一年出现了23 d，最少一年仅有4 d。从月际变化上看，白云机场的大风天气主要出现于夏季，其次为春季，春夏季节的大风日数占全年的76.9%。

（2）白云机场近10年87.4%的大风天气出现均伴随着雷雨天气，且大风天气主要出现的春夏季节同时也是华南地区雷雨、台风活动最为频繁的季节，此时要格外关注雷雨大风天气带来的颠簸、风切变、下击暴流和低能见度等影响飞行安全的不利因子。

（3）从风向上来看，白云机场近10年的盛行风向是东风（E），本场出现频率最高的3个风向是E、N和NEN。白云机场东面现有02L、02R两条跑道，起降时需重点关注是否会出现侧风超标的情况。从风速上看，白云机场近10年最大平均风速为4.49 m/s，风向为NEN和N，主要是因为本场处于南岭山脉的南缘地区，冷空气南下后越过南岭时处于下山峰的状态导致风速急剧增大。该情况多出现于冬春季节，此时要注意加强与管制部门、航司的沟通协调，及时通报相关信息，避免出现顺风超标的情况。

（4）白云机场受亚热带季风性气候的影响，四季风向均有显著特征。白云机场近10年春冬季节均以偏北风为主导风向，夏秋季节则以偏东风为主，其次为偏南风。不同季节天气均会对机场运行产生影响，春季需关注低云低能见度，夏季需提防雷暴大风、强降水天气，秋季弱冷空气带来的小扰动也会对飞机飞行造成影响。冬季风速较大，易超过3 m/s，起降时应及时切换为向北运行。

（5）白云机场地面风速变化呈现出“一峰一谷”的大陆型特征，白天随着气温升高、上下层动量交换增强，风速也逐步增大，最大风速出现在17：00（北京时间），最大平均风速为3.37 m/s；夜间随着气温降低，大气层结越来越稳定，风速也逐渐减弱，最小平均风速出现在日出前后，即06：00和07：00（北京时间）。本场午后湍流最旺盛的时段同时也是地面平均风速最大的时段（12：00～18：00），平均风速均＞3 m/s。

参考文献

[1] 刘政，张开.大连机场风特征分析及签派放行应用[J].民航学报，2023，7（5）：80-84.

[2] 李瑶婷，王钦.广汉机场2018—2022年春季地面风的特征分析[J].民航学报，2022，6（6）：94-97.

[3] 王钦，潘微多，李瑶婷，等.地面突风对通航飞行器的影响及数值模拟研究[J].科学技术与工程，2023，23（20）：8552-8559.

[4] 冯树祥.云、能见度以及风三种气象要素对飞行活动的影响分析[J].科技资讯，2013（24）：224.

[5] 潘卫军，罗昊天，罗玉明，等.不同侧风类型影响下的飞机尾涡数值模拟研究[J].科学技术与工程，2023，23（4）：1747-1759.

[6] 朱凯全，梁甍.大风的预报及其对飞行安全的影响分析[J].民航科技，2008（1）：27-28.

[7] 胡家美，李萍.国际航空气象预报的发展趋势[J].广东气象，2009，31（4）：11-13，19.

[8] 李健，肖海平，黄奕铭.极端天气气候事件认知及民航气象服务变革思考[J].民航管理，2022（6）：28-33.

[9] 孙少明，张茜，朱雯娜，等.乌鲁木齐国际机场典型低空风切变事件分析[J].民航学报，2021，5（6）：81-88.