高原機場地面陣性大風預報分析

高原機場地面陣性大風預報分析

1高原機場的特點中國西南部有許多高原機場。不僅有4000米以上的康定和邦達高原機場，還有超過1000米的大理、麗江和昆明高原。高原的地理位置和地形特點決定了高原機場有著更加復雜的氣象條件。冬春季節(jié)的陣性大風是最常見的天氣現(xiàn)象。由于青藏高原的多波動形勢和山區(qū)的不穩(wěn)定氣流常常導致高高原機場午后有著很強的西風,并伴隨著陣性大風;而云南地區(qū)受低空急流或熱低壓的作用,常常在午后至夜間產生很強的地面陣風。地面陣風對飛行安全有重大威脅,直接造成航空器在進近區(qū)域遭受中到嚴重的顛簸,航空器起飛和降落時候則容易受到風切變的影響,經常會造成航班的延誤、備降和取消高原機場陣風具有出現(xiàn)頻率高,陣風風速大,陣性強,最大陣風風速可以達到20-25m/s,并且持續(xù)時間長,最大風速出現(xiàn)時間集中等特點2地面陣風的預報利用GFS提供的水平分辨率為1°x1°,時間間隔為3小時的預報場為基礎,選取其中關于陣風的氣象要素場,通過數(shù)據解碼、誤差訂正等方法,得到地面陣風的預報產品。通過對2012年11月21日西南地區(qū)高原機場地面強陣風天氣過程進行預報和對比實況分析,討論GFS地面陣風數(shù)值預報產品對地面陣風的預報效果,特別是高原機場地面陣風的預報,機場主要包括云南中西部的昆明機場、大理機場、麗江機場和迪慶機場;青藏高原的拉薩機場、康定機場和林芝機場。天氣實況為高原機場氣象臺每小時的風速觀測(METAR,SPECI報)實況報。3地面陣風的特征2012年11月21日,我國連續(xù)遭受冷空氣南下影響,兩次冷鋒位置分別位于華南和新疆地區(qū)。08時開始(北京時,圖1),云南地區(qū)地面熱低壓開始逐漸發(fā)展,配合700hPa南支槽前西南氣流的加強,云南區(qū)域,特別是中西部地區(qū)地面風速開始逐漸加大,開始出現(xiàn)了地面陣風。從各機場逐小時的實況折線圖(圖2)看出,由于熱低壓中心位置位于云南中北部,云南昆明、大理、麗江和迪慶四個機場陣風出現(xiàn)和持續(xù)時間有所差異。昆明機場地面陣風出現(xiàn)時間最早,持續(xù)時間最長:從08時開始出現(xiàn)10m/s的陣性大風,一直持續(xù)到傍晚17時,才緩慢減小到10m/s以下,最大陣風風速在14時,達到了17m/s;位于云南西北部的大理機場、麗江機場和迪慶機場陣風出現(xiàn)時間較晚,其中,麗江機場在11時、13時前后分別出現(xiàn)了11m/s、10m/s的兩次地面陣風極大值,15時至20時,地面風速維持在5-7m/s;迪慶機場和大理機場,強陣風出現(xiàn)的時間比較晚,迪慶機場在13時前后有14m/s的陣性大風,此后逐漸減小,其中16時和19時,出現(xiàn)了另外兩次13m/s和11m/s的大風,陣風發(fā)生強度呈“M”型分布;大理機場由于瀕臨高原湖泊——洱海,海陸風效應加強了地面的陣風強度,改變了強陣風發(fā)生的時間,較強的陣風一般出現(xiàn)在午后14時,風速強度形態(tài)與太陽輻射日變化比較一致,風速改變速度迅速,從6m/s增加到11m/s只用了1個小時,并且于16-17時,出現(xiàn)了19-20m/s的最大陣風,陣風風速同樣減小迅速,18時至19時,1小時內從13m/s減小到3m/s。青藏高原的地面陣風一般是因為高原槽的波動及太陽輻射共同作用而形成的。青藏高原機場的風速分布形態(tài)均比較相似,都呈單峰分布,強陣風常出現(xiàn)在槽過境或者午后14-17時,陣風風速非常大。11月21日,康定和林芝機場在14時前后,地面陣風開始增強,分別在15時和16時出現(xiàn)了19m/s的最強風速。由于拉薩機場位于東西向的河谷,特殊地理位置一定程度上阻擋了西北方向的風強,拉薩機場在16時陣風達到最大,為9m/s。4地面陣風影響范圍逐步擴由于11月21日,昆明機場從08時開始出現(xiàn)了10m/s的地面陣風,因此,此次過程的數(shù)值預報產品選取的是以11月20日20時作為初始場,每3小時一次輸出結果的地面陣風的數(shù)值預報。從GFS數(shù)值預報產品對地面陣風的預報圖可以看出(圖3a),21日08時,昆明附近區(qū)域開始預報出現(xiàn)8-10m/s的陣性大風,預報結果較實況偏小1-2m/s。青藏高原北部有較強陣風,其他的高原機場陣風風速都低于6m/s,這與實況比較接近(圖2a)。14時前后,云南區(qū)域的地面陣風大值區(qū)范圍逐漸擴大,主要分布于昆明、迪慶和麗江區(qū)域,其中,昆明區(qū)域的陣風預報有所加強,最大為11-12m/s,迪慶、麗江區(qū)域陣風風速為6-8m/s,該時間段的數(shù)值預報能較好地模擬出云南地區(qū)熱低壓的發(fā)展,強陣風影響范圍的擴大,對云南西北部地面陣風的加強預報有較好的警示,但由于該數(shù)值預報產品的時間和空間分辨率還不能夠對西南地區(qū)地形和水源特點有很好的描述,因此GFS地面陣風預報昆明機場、迪慶機場的最大陣風風速偏小,不能對麗江機場11時發(fā)生的13m/s的陣性大風做出很好預警。西藏地區(qū)的強陣風影響范圍逐漸擴大,并向南、向東發(fā)展,模式能很好地預報出拉薩和康定機場有6m/s以上的陣性大風,但對林芝機場的陣風預報誤差較大,預報陣風低于6m/s,實況則開始出現(xiàn)14m/s的陣風(圖3b)。17時前后,西南地區(qū)的地面陣風的影響范圍達到最大,數(shù)值模式對大理機場陣性大風的開始時間做出了很好的預報,但8-10m/s的風速預計極大值與20m/s的實際風速有很大誤差。拉薩機場的陣風風速預報有所偏大,達到8-10m/s,與實況相比,有1-2m/s的增加。林芝機場并沒預報出大于6m/s的陣風,這是由于西藏地區(qū)的林芝機場2000多米的海拔相對較低,全球模式GFS對該區(qū)域的模擬誤差較大(圖3c、圖2b)。20時前后,昆明和迪慶機場仍然有6-7m/s的大風,其他機場強陣風結束,模式預報對陣風的結束時間模擬較好,強風速區(qū)逐漸減小(圖3d)。(圖中的時間為世界時,對應北京時分別為21日08時,14時,17時和20時)5強陣風預報的精度、精度和預報效果本文利用GFS數(shù)值預報資料對西南地區(qū)2012年11月21日的一次地面陣性大風天氣過程進行分析,探討利用GFS預報資料對西南地區(qū)地面陣風進行預報,主要得出以下結論:(1)GFS陣風預報產品對云南地區(qū)的地面陣風發(fā)生區(qū)域有較好的預報,對昆明、迪慶、麗江和大理機場大于6m/s強陣風的發(fā)生、極值出現(xiàn)時段和陣風結束時間預報比較好,風速的誤差也較小,誤差在1-3m/s;但對間斷出現(xiàn)的強陣風不能很好地預報。(2)西藏地區(qū)高原機場陣風的預報受地形影響較大,該模式對拉薩和康定機場強陣風的發(fā)生與否,持續(xù)時間都能有很好預報,但對陣風風速的預報誤差較大,其中拉薩機場陣風預報偏強1-2m/s,康定機場則偏弱5-8m/s。林芝機場的強陣風預報效果不好,沒有預報出強陣風的出現(xiàn)。(3)對高原機場地面陣風極大值的估計難度較大,GFS陣