高原机场地面阵性大风预报分析

高原机场地面阵性大风预报分析

1高原机场的特点中国西南部有许多高原机场。不仅有4000米以上的康定和邦达高原机场，还有超过1000米的大理、丽江和昆明高原。高原的地理位置和地形特点决定了高原机场有着更加复杂的气象条件。冬春季节的阵性大风是最常见的天气现象。由于青藏高原的多波动形势和山区的不稳定气流常常导致高高原机场午后有着很强的西风,并伴随着阵性大风;而云南地区受低空急流或热低压的作用,常常在午后至夜间产生很强的地面阵风。地面阵风对飞行安全有重大威胁,直接造成航空器在进近区域遭受中到严重的颠簸,航空器起飞和降落时候则容易受到风切变的影响,经常会造成航班的延误、备降和取消高原机场阵风具有出现频率高,阵风风速大,阵性强,最大阵风风速可以达到20-25m/s,并且持续时间长,最大风速出现时间集中等特点2地面阵风的预报利用GFS提供的水平分辨率为1°x1°,时间间隔为3小时的预报场为基础,选取其中关于阵风的气象要素场,通过数据解码、误差订正等方法,得到地面阵风的预报产品。通过对2012年11月21日西南地区高原机场地面强阵风天气过程进行预报和对比实况分析,讨论GFS地面阵风数值预报产品对地面阵风的预报效果,特别是高原机场地面阵风的预报,机场主要包括云南中西部的昆明机场、大理机场、丽江机场和迪庆机场;青藏高原的拉萨机场、康定机场和林芝机场。天气实况为高原机场气象台每小时的风速观测(METAR,SPECI报)实况报。3地面阵风的特征2012年11月21日,我国连续遭受冷空气南下影响,两次冷锋位置分别位于华南和新疆地区。08时开始(北京时,图1),云南地区地面热低压开始逐渐发展,配合700hPa南支槽前西南气流的加强,云南区域,特别是中西部地区地面风速开始逐渐加大,开始出现了地面阵风。从各机场逐小时的实况折线图(图2)看出,由于热低压中心位置位于云南中北部,云南昆明、大理、丽江和迪庆四个机场阵风出现和持续时间有所差异。昆明机场地面阵风出现时间最早,持续时间最长:从08时开始出现10m/s的阵性大风,一直持续到傍晚17时,才缓慢减小到10m/s以下,最大阵风风速在14时,达到了17m/s;位于云南西北部的大理机场、丽江机场和迪庆机场阵风出现时间较晚,其中,丽江机场在11时、13时前后分别出现了11m/s、10m/s的两次地面阵风极大值,15时至20时,地面风速维持在5-7m/s;迪庆机场和大理机场,强阵风出现的时间比较晚,迪庆机场在13时前后有14m/s的阵性大风,此后逐渐减小,其中16时和19时,出现了另外两次13m/s和11m/s的大风,阵风发生强度呈“M”型分布;大理机场由于濒临高原湖泊——洱海,海陆风效应加强了地面的阵风强度,改变了强阵风发生的时间,较强的阵风一般出现在午后14时,风速强度形态与太阳辐射日变化比较一致,风速改变速度迅速,从6m/s增加到11m/s只用了1个小时,并且于16-17时,出现了19-20m/s的最大阵风,阵风风速同样减小迅速,18时至19时,1小时内从13m/s减小到3m/s。青藏高原的地面阵风一般是因为高原槽的波动及太阳辐射共同作用而形成的。青藏高原机场的风速分布形态均比较相似,都呈单峰分布,强阵风常出现在槽过境或者午后14-17时,阵风风速非常大。11月21日,康定和林芝机场在14时前后,地面阵风开始增强,分别在15时和16时出现了19m/s的最强风速。由于拉萨机场位于东西向的河谷,特殊地理位置一定程度上阻挡了西北方向的风强,拉萨机场在16时阵风达到最大,为9m/s。4地面阵风影响范围逐步扩由于11月21日,昆明机场从08时开始出现了10m/s的地面阵风,因此,此次过程的数值预报产品选取的是以11月20日20时作为初始场,每3小时一次输出结果的地面阵风的数值预报。从GFS数值预报产品对地面阵风的预报图可以看出(图3a),21日08时,昆明附近区域开始预报出现8-10m/s的阵性大风,预报结果较实况偏小1-2m/s。青藏高原北部有较强阵风,其他的高原机场阵风风速都低于6m/s,这与实况比较接近(图2a)。14时前后,云南区域的地面阵风大值区范围逐渐扩大,主要分布于昆明、迪庆和丽江区域,其中,昆明区域的阵风预报有所加强,最大为11-12m/s,迪庆、丽江区域阵风风速为6-8m/s,该时间段的数值预报能较好地模拟出云南地区热低压的发展,强阵风影响范围的扩大,对云南西北部地面阵风的加强预报有较好的警示,但由于该数值预报产品的时间和空间分辨率还不能够对西南地区地形和水源特点有很好的描述,因此GFS地面阵风预报昆明机场、迪庆机场的最大阵风风速偏小,不能对丽江机场11时发生的13m/s的阵性大风做出很好预警。西藏地区的强阵风影响范围逐渐扩大,并向南、向东发展,模式能很好地预报出拉萨和康定机场有6m/s以上的阵性大风,但对林芝机场的阵风预报误差较大,预报阵风低于6m/s,实况则开始出现14m/s的阵风(图3b)。17时前后,西南地区的地面阵风的影响范围达到最大,数值模式对大理机场阵性大风的开始时间做出了很好的预报,但8-10m/s的风速预计极大值与20m/s的实际风速有很大误差。拉萨机场的阵风风速预报有所偏大,达到8-10m/s,与实况相比,有1-2m/s的增加。林芝机场并没预报出大于6m/s的阵风,这是由于西藏地区的林芝机场2000多米的海拔相对较低,全球模式GFS对该区域的模拟误差较大(图3c、图2b)。20时前后,昆明和迪庆机场仍然有6-7m/s的大风,其他机场强阵风结束,模式预报对阵风的结束时间模拟较好,强风速区逐渐减小(图3d)。(图中的时间为世界时,对应北京时分别为21日08时,14时,17时和20时)5强阵风预报的精度、精度和预报效果本文利用GFS数值预报资料对西南地区2012年11月21日的一次地面阵性大风天气过程进行分析,探讨利用GFS预报资料对西南地区地面阵风进行预报,主要得出以下结论:(1)GFS阵风预报产品对云南地区的地面阵风发生区域有较好的预报,对昆明、迪庆、丽江和大理机场大于6m/s强阵风的发生、极值出现时段和阵风结束时间预报比较好,风速的误差也较小,误差在1-3m/s;但对间断出现的强阵风不能很好地预报。(2)西藏地区高原机场阵风的预报受地形影响较大,该模式对拉萨和康定机场强阵风的发生与否,持续时间都能有很好预报,但对阵风风速的预报误差较大,其中拉萨机场阵风预报偏强1-2m/s,康定机场则偏弱5-8m/s。林芝机场的强阵风预报效果不好,没有预报出强阵风的出现。(3)对高原机场地面阵风极大值的估计难度较大,GFS阵