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陣風

空氣流動現象之一

氣象術語,特殊的空氣流動現象,指風速在短暫時間內,突然出現忽大忽小變化的風。通常是指“瞬間極大風速”。

世界氣象組織(WMO)指出:陣風(GUSTINESS)是在規定時間內,風速對其平均值持續時間不大於2min的正或負的偏離。

負的陣風又稱為息風。

簡介


氣象術語,特殊的空氣流動現象,指風速在短暫時間內,有突然出現忽大忽小變化的風。通常是指“瞬間極大風速”。
在風力較大時,氣象台在風力的預報中,常常加上“陣風”,如風力5-6級,陣風7級,或風力7-8級,陣風9級。意思是一般(或平均)風力5-6級(或7-8級),最大風力可達7級(或9級),陣風是短時間或瞬間最大可達的意思。
在航空飛行氣象例行天氣預報中,陣風指兩分鐘或十分鐘內瞬間風速大於等於平均風速5米/秒時的最大值。

形成原因


陣風發生時風力通常比較大的原因:
陣風的產生,是空氣擾動的結果。流體在運動中,流過固體表面時,會遇到來自固體表面的阻力,使流體的流速減慢。空氣是流體的一種,當空氣流經地面時,由於地面對空氣發生了阻力,低層風速減小,而上層不變,這就使空氣發生擾動。它不僅前進,且會下降。有時在空氣流經的方向上,因為有丘陵、建築物和森林等障礙物阻擋而產生迴流,這就會造成許多不規則的渦旋,這種渦旋會使空氣流動速度產生變化。當渦旋的流動方向與總的空氣流動方向一致時,就會加大風速;相反,則會減小風速,所以風速時大時小;當渦旋與空氣流動方向一致而加大風速時,會產生瞬時極大風速,這就是陣風。

係數


陣風係數是考慮到瞬時風較平均風大而乘的係數,一般定義是陣風風速與時距10min的平均風速之間的比值,以確定任意給定時間內的最大(最小)陣風風速。一般情況下,湍流強度越大,陣風係數也越大;陣風持續時間越長,陣風係數越小。
需要指出的是,按上述方法得到的陣風係數的經驗值和經驗公式是按照大氣來流的數據得到的,它們對結構迎風面上的覆面結構設計是可以的,因為迎風面上的湍流特徵與大氣來流特徵相近,但對於結構物面上的負壓區卻不一定適用,因為這些區域主要是受漩渦的作用,其湍流特徵與來流的湍流特徵不同。工程中的覆面結構往往由負壓區的風壓值控制設計,因此,在結構的覆面結構設計時,要特別注意負壓區陣風係數的取值。同時,上述陣風係數的方法應用與大面積覆面結構時,由於採用了壓力峰值的全部相關,其結果是偏保守的。

風速


風速分為持續風速和陣風風速。
● 持續風速是指較長一段時間內的平均值,多數國家規定用1h平均風速作為代表;
● 陣風風速是指數秒鐘內的平均,時間長短不同,所得平均風速也不同。
一般6級以下的風不會引起大的危害,6級以上的風多為陣風,才會有一定的危害。

分形特徵


(1)小尺度陣風結構的分數維要高於大尺度陣風分數維,這是因為小尺度陣風包含了更多短時局部的天氣信息;
(2)不同高度、不同時間尺度陣風的分數維存在較大差異,而不是象湍流脈動時間序列的分數維那樣隨時間基本不變;
(3)因受天氣形勢的影響大,中尺度陣風的分數維雖基本相同,但由於大尺度陣風較少,其概率分佈不存在標度關係,這同樣也在其他天氣(如降雨)中存在;
(4)無陣風時間尺度概率分佈的標度與分數維之間的聯繫,一方面反映在其標度指數上,另一方面反映在其標度區間上。

參數


● 陣風峰值風速(p):與正的陣風振幅聯繫在一起的風速;
● 陣風持續時間(tg):陣風開始到結束的時間間隔;
● 陣風值(m):陣風峰值風速與鄰近的息靜風速之間的標量差;
● 陣風頻率(n):單位時間出現的正陣風數;
● 陣風振幅(ga):偏離平均風速的最大陣風的標量值;
● 陣風息靜風速(l):與負的陣風振幅聯繫在一起的風速;
● 陣風形成時間(tf):陣風開始到陣風振幅值的時間間隔;
● 陣風衰減時間(td):從達到陣風振幅值到陣風結束的時間間隔。

分類


● 陣風鋒
在雷暴前沿通常有一定強度的出流輻合,形成陣風鋒,近年來研究陣風鋒的雷達回波進行短時臨近預報日益受到重視;
● 颮
突然的強陣風,持續時間短,出現時瞬時風速突然增大,風向突變,氣象要素隨之劇烈變化,往往是氣壓上升,溫度陡降,濕度增大,並伴有雷雨出現。

對飛行的影響


頂風分量大於側風分量時,陣風的直接效果對速度的影響相對較大。因此注意力分配的重心相對偏向在俯仰速度油門上。因為速度變化較明顯,油門也會頻繁的變化,俯仰的變化多於橫測,隨時預防危及安全的風切變,做好預案。
側風分量大於頂風分量時,陣風的直接效果對橫側的影響相對較大。因此注意力分配的重心相對偏向在橫滾航跡速度上。橫側的控制應遵循先制止再修正的原則,不要急於修正除非情況緊急,否則隨後的偏差大多屬於自己飛出來的。向駕駛盤施加足夠的橫側的力以制止進一步的偏轉,這裡施加的是力所以駕駛盤不一定會偏轉或有大的移動,一旦橫側的阻力減小或消失,及時減小或撤銷施加的力,在制止了偏轉且仍有阻力的情況下以適當的力使飛機逐漸減小所發生的偏轉,最後才進行航跡修正,急於修正的後果就是用力不當在陣風或顛簸消失時加速偏轉出現反向偏差(多數情況是壓盤過多,擾流板伸出加速[修正偏轉])。
正側風的陣風真正危害在低空特別是進跑道后,儘早接地,及時主動操縱飛機是萬全之策。對飛行條件的仔細分析是避免及預防的良策.,這種情況下五邊應多提醒自己,以免遺忘。

危害


過強的陣風極易造成災害。
一般來說,陣風的風速,要比平均風速大50%,甚至更高。平均風速愈大,地表面愈粗糙,陣風風速超過平均風速的百分率就越大。一次陣風到達最大風速后,約過l一2秒鐘,風速就會小於平均風速的一半,然後再出現另一次最大風速。這樣,地面上所吹的風就是一陣陣的了。