首都机场大风天气的统计特征
赵纯子
【摘 要】利用北京首都国际机场2011-2017年的逐时观测资料，通过数理统计方法，对大风天气的时间分布特征进行统计分析，得出了首都机场5月份为大风高发月份，大风风向多集中于315-360度范围内等结论。
【Abstract】Based on the hourly observation data of Beijing Capital International Airport from 2011 to 2017， by means of mathematical statistics， the time distribution characteristics of gale weather are statistically analyzed. It is concluded that May is the month of high wind in capital airport， and the wind direction is concentrated in the range of 315-360 degrees.
【关键词】大风 ；春季；首都机场
【Keywords】high wind； spring； capital airport
【中图分类号】P425.1 【文献标志码】A 【文章编号】1673-1069（2018）08-0121-02
1 背景介绍
按观测规范规定，瞬时风速≥17m/s的风即为大风，大风对飞行有极大的影响，大风会影响航空器在空中的飞行姿态，造成飞行器颠簸，大风多伴随着风切变，使得飞机瞬时失速或造成复飞。此外，大风会卷起沙尘，形成沙尘暴等极端天气影响飞行安全。首都国际机场共三条跑道，每天约有1500架次航班起降，平均每2分钟便有1架次航班起降。大风是危及飞行安全的气象要素之一，同时也会造成国民经济和人民生命财产的损失[1]。因此作为民航机场，掌握大风的时间分布特征，有利于合理安排飞行计划，做好飞行保障，保障飞行安全。
2 数据选取与处理
本文所用统计资料系2011—2017年7年间观测数据库中high wind rwy 01 的记录数据，当首都机场出现17m/s以上的大风时，high rwy词条下便会记录其对应的时间，精确到秒钟，17m/s采用四舍五入，即只要风速大于16.5m/s都会计入大风。首都国际机场一共三条跑道，每条跑道3个风向风速传感器，本文仅对01（首都机场基准观测点）的大风进行统计分析。其中大风的风速采用四舍五入的方法取整，风向采用四舍五入方法取整十。风向分布区间采用该区间最小风向值标注，区间长度45度，如：风向区间45，代表风向分布在45～90之间。最长单日大风持续时间的选取方法为：相邻大风时间在10min之内，持续时间记两者时间之差，按四舍五入取整分钟；若相邻时间超过10min，则分别计算时间，如：某日出现大风时间14：05：06、14：07：08，大风时间记2min。由于数据记录格式不兼容原因，数据全部经由人工筛选，图表制作通过excel软件制作。
3 数据绘图及分析
从图1大风总次数月分布图可以看出，首都机场大风天气多出现在5月，总次数高达12次，每年在5月份平均出现2次大风。而10月则鲜有大风天气出现，只有2013年10月出现过一次大风，其余年份并没有大风天气记录。7月和9月次之，都只出现了2次大风，大风天气主要集中于3、4、5、6月，即春季出现大风的概率较高。从图中也看到大风多集中于上半年，下半年大风出现次数较上半年明显减少。
从图2极大风速月分布图可以看到，最大风速出现在3月，最大风速的极值达到26m/s，5月次之，最大风速达到了25m/s，叠加对比大风总次数分布图可以发现，在大风出现较多的月份，更易出现较大的风速值；同理，大风出现较少的月份，大风的风速值也是仅仅达到大风标准，难有更大的风速。此外3、4、5、6月的风速值明显高于极大风速的平均值，也预示着春季大风会出现更大的大风极值。
从图3大风风向分布特征图可以明显看出，大风风向多集中在315～360度风向区间内，成分比例高达67%，占据了一半以上，由此可见大风多为西北偏北风。而0～135度的风一次也没有形成大风，180～270度的风也没有形成大风，偏东的风向仅有135～180度出现了，占比很低，只有8%，故而可以得出，大风风向鲜有偏东的风向，90%以上的大风都为偏西大风，且以西北风为大风的主导风向。
从图4最长单日大风持续时间图可以发现，单日大风持续时间最长时间出现在3月份，长达266min，多数大风持续时间集中在20min以下。只有1、3两个月份大风有着较长的持續时间。这说明只有遇到较强的天气系统大风天气才有较长的持续时间，多数大风天气通常持续时间较短，具有突然性和短促性，难捕捉，故而对于精确预报大风的出现时间也较为困难。
冬季和初春影响华北地区的冷空气有四条路径，从西来，从西北来，从北来，从东北来。其中从西北来的冷空气经蒙古，内蒙至山西、河北。锋前有偏西南风，锋后多西北西风或者北北西风[2]，这类寒潮带来的大风因系统深厚持久，使得大风有更长的持续时间。夏季大风是与雷暴伴生的强对流天气，由于系统尺度较小，能量释放较快，动量减小较快，出现的大风通常比较短促，持续时间短。这也正是冬春季节大风强持续时间长，夏季大风风速极值较小，持续时间短的主要原因。
首都机场在预报大风出现及过境时常运用思路总结及优化：①分析天气形势，判断大环境。②看高低空配置，综合常见系统配置对应的持续时间判断大风过境时间。③关注上游天气尤其是指标站天气，如张家口呼和浩特等，随时修订预报思路。
4 结语
①首都机场5月份为大风高发月。
②首都机场春季大风的强度较强。
③首都机场大风持续时间普遍较短。
④首都机场大风的主导风向为西北偏西大风，极少出现偏东风。
【参考文献】
【1】罗琼熙.乌鲁木齐机场大风的统计特点分析[J].新疆气象，2002（02）：01.
【2】朱乾根，林锦瑞，寿绍文.天气学原理和方法[M].北京：气象出版社，1992.
【摘 要】利用北京首都国际机场2011-2017年的逐时观测资料，通过数理统计方法，对大风天气的时间分布特征进行统计分析，得出了首都机场5月份为大风高发月份，大风风向多集中于315-360度范围内等结论。
【Abstract】Based on the hourly observation data of Beijing Capital International Airport from 2011 to 2017， by means of mathematical statistics， the time distribution characteristics of gale weather are statistically analyzed. It is concluded that May is the month of high wind in capital airport， and the wind direction is concentrated in the range of 315-360 degrees.
【关键词】大风 ；春季；首都机场
【Keywords】high wind； spring； capital airport
【中图分类号】P425.1 【文献标志码】A 【文章编号】1673-1069（2018）08-0121-02
1 背景介绍
按观测规范规定，瞬时风速≥17m/s的风即为大风，大风对飞行有极大的影响，大风会影响航空器在空中的飞行姿态，造成飞行器颠簸，大风多伴随着风切变，使得飞机瞬时失速或造成复飞。此外，大风会卷起沙尘，形成沙尘暴等极端天气影响飞行安全。首都国际机场共三条跑道，每天约有1500架次航班起降，平均每2分钟便有1架次航班起降。大风是危及飞行安全的气象要素之一，同时也会造成国民经济和人民生命财产的损失[1]。因此作为民航机场，掌握大风的时间分布特征，有利于合理安排飞行计划，做好飞行保障，保障飞行安全。
2 数据选取与处理
本文所用统计资料系2011—2017年7年间观测数据库中high wind rwy 01 的记录数据，当首都机场出现17m/s以上的大风时，high rwy词条下便会记录其对应的时间，精确到秒钟，17m/s采用四舍五入，即只要风速大于16.5m/s都会计入大风。首都国际机场一共三条跑道，每条跑道3个风向风速传感器，本文仅对01（首都机场基准观测点）的大风进行统计分析。其中大风的风速采用四舍五入的方法取整，风向采用四舍五入方法取整十。风向分布区间采用该区间最小风向值标注，区间长度45度，如：风向区间45，代表风向分布在45～90之间。最长单日大风持续时间的选取方法为：相邻大风时间在10min之内，持续时间记两者时间之差，按四舍五入取整分钟；若相邻时间超过10min，则分别计算时间，如：某日出现大风时间14：05：06、14：07：08，大风时间记2min。由于数据记录格式不兼容原因，数据全部经由人工筛选，图表制作通过excel软件制作。
3 数据绘图及分析
从图1大风总次数月分布图可以看出，首都机场大风天气多出现在5月，总次数高达12次，每年在5月份平均出现2次大风。而10月则鲜有大风天气出现，只有2013年10月出现过一次大风，其余年份并没有大风天气记录。7月和9月次之，都只出现了2次大风，大风天气主要集中于3、4、5、6月，即春季出现大风的概率较高。从图中也看到大风多集中于上半年，下半年大风出现次数较上半年明显减少。
从图2极大风速月分布图可以看到，最大风速出现在3月，最大风速的极值达到26m/s，5月次之，最大风速达到了25m/s，叠加对比大风总次数分布图可以发现，在大风出现较多的月份，更易出现较大的风速值；同理，大风出现较少的月份，大风的风速值也是仅仅达到大风标准，难有更大的风速。此外3、4、5、6月的风速值明显高于极大风速的平均值，也预示着春季大风会出现更大的大风极值。
从图3大风风向分布特征图可以明显看出，大风风向多集中在315～360度风向区间内，成分比例高达67%，占据了一半以上，由此可见大风多为西北偏北风。而0～135度的风一次也没有形成大风，180～270度的风也没有形成大风，偏东的风向仅有135～180度出现了，占比很低，只有8%，故而可以得出，大风风向鲜有偏东的风向，90%以上的大风都为偏西大风，且以西北风为大风的主导风向。
从图4最长单日大风持续时间图可以发现，单日大风持续时间最长时间出现在3月份，长达266min，多数大风持续时间集中在20min以下。只有1、3两个月份大风有着较长的持續时间。这说明只有遇到较强的天气系统大风天气才有较长的持续时间，多数大风天气通常持续时间较短，具有突然性和短促性，难捕捉，故而对于精确预报大风的出现时间也较为困难。
冬季和初春影响华北地区的冷空气有四条路径，从西来，从西北来，从北来，从东北来。其中从西北来的冷空气经蒙古，内蒙至山西、河北。锋前有偏西南风，锋后多西北西风或者北北西风[2]，这类寒潮带来的大风因系统深厚持久，使得大风有更长的持续时间。夏季大风是与雷暴伴生的强对流天气，由于系统尺度较小，能量释放较快，动量减小较快，出现的大风通常比较短促，持续时间短。这也正是冬春季节大风强持续时间长，夏季大风风速极值较小，持续时间短的主要原因。
首都机场在预报大风出现及过境时常运用思路总结及优化：①分析天气形势，判断大环境。②看高低空配置，综合常见系统配置对应的持续时间判断大风过境时间。③关注上游天气尤其是指标站天气，如张家口呼和浩特等，随时修订预报思路。
4 结语
①首都机场5月份为大风高发月。
②首都机场春季大风的强度较强。
③首都机场大风持续时间普遍较短。
④首都机场大风的主导风向为西北偏西大风，极少出现偏东风。
【参考文献】
【1】罗琼熙.乌鲁木齐机场大风的统计特点分析[J].新疆气象，2002（02）：01.
【2】朱乾根，林锦瑞，寿绍文.天气学原理和方法[M].北京：气象出版社，1992.
