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风切。原图链接

风切(wind shear),又称风剪风切变。是一种大气现象,是风速在水平和垂直方向的突然变化,也就是大气中不同两点之间的风速或风向的剧烈变化。由于速度是向量,有大小有方向,所以风切包括水平风的垂直切变,水平风的水平切变以及垂直风的切变。

概述

不易解决的航空难题

由于风切效应现象具有时间短、尺度小、强度大的特性,从而带来了观测困难、预报困难、航管困难、飞行困难等一堆困扰,是一个不易解决的航空气象难题。风切效应是导致飞行事故的危险因素,特别是低空风切。国际航空界公认低空风切是飞机在起飞及降落阶段的一个重要危险因素。[1]

避开风切效应

目前对付风切效应最好的方法就是避开它,因为某些强烈风切是现在的飞机性能所无法抗拒的。进行因应风切效应的飞行员训练及飞行操纵程式的修改、输入,在机场安装风切观测及预警系统,以及空载风切侦测、预警、回避系统,都是目前减轻及避免风切效应危害的主要方式。

飞安意外

“侧风”和“风切”一直都被认为是飞机的隐形杀手,不少意外是因侧风过大或是突然其来的风切导致触地时偏离跑道,这时考验的是机师掌握经验以及当下的判断,不少机师因风险过大都会选择重飞,或是干脆改变机场降落!

若飞行高度很低,运动能量的剩馀动能不足,飞机抗拒不了突然来袭的风切,则会产生失速并失掉高度以致坠毁。反之若飞行高度较高,运动能量的剩馀动能较大,则往往不易发生不可抗拒的机毁人亡事故。

航空器能量管理问题

根据航空意外统计资料显示,风切效应所造成的飞安意外皆发生在300公尺以下的起降阶段,尤其是以降落阶段为甚,约占78%。风切效应也可说是一个航空器能量管理的问题,若当遇到使飞机性能降低的风切时,飞机如具有能加速运动的能量以克服风切而改出,就可转危为安。

若当一架飞机在降落阶段时,下滑航道正好通过微下冲气流,那么飞机会突然的非正常下降,偏离原有的下滑航道,有可能造成高度过低而发生危险。当飞机飞出微下冲气流区域后,又进入顺风气流区域,使飞机气流的相对速度突然降低,由于在降落阶段中飞机本来就在不断的减速,我们知道飞行速度必须大于最小速度飞机才不会失速,突然的减速就很可能使飞机进入失速状态,造型飞行姿态无法控制,而在如此低的高度与速度之下,根本不可能留给飞行员空间与时间来恢复原先的操控状态,因此造成飞安意外。

低空风切

低空风切(Low-level wind shear)则指1600呎(500公尺)以下空气层中风向或风速的突然变化,为影响航机起飞及降落阶段飞行安全之主要天气现象。遇到侧风驾驶需要调整飞机角度,减缓风力对机体的冲击,万一降落不成就必须重飞,或干脆重飞,如果一再失败就改降其他机场。[2]为何低空风切会有如此的高度危险性呢?这是由风切的本身特性造成的。以危害性最大的微下冲气流为例,它是以垂直风切为主要特征的综合风切区域。

水平风切

由于在水平方向垂直运动的气流存在很大的速度梯度,也就是说垂直运动的风速会出现突然加剧,就产生了特别强的下沉气流,被称为微下冲气流。这个强烈的下沉气流存在于一个有限区域内,并且与地面撞击后转向与地面平行而变成为水平风,风向以撞击点为圆心四面扩散,所以在一个更广大的区域内,又形成了水平风切。

垂直风切

垂直风切变是指比较一垂直高度中的风速、风向差。举例来说,如果地面吹时速30公里的东风,到3000公尺的高空吹时速30公里的东风,6000公尺高空吹 的两座高楼对立高高耸起,好像是两座高山的峭壁,形成峡谷般的效应,一吹来,大楼风的原理简单来说类似这个现象。一样,使气流通过的截面积骤降,因此大楼两侧的风速增加,是谓大楼风。所以大楼风的建筑手法如下, 垂直风切变是指比较一垂直高度中的风速、风向差。所谓风束效应,就是风力循著同一方向前进,遭遇空间狭窄化时,气流受到挤压,形成强劲的气流,瞬间增强数倍风力的情形就是风束效应。

参考资料