世界氣象組織(WMO)指出:陣風(fēng)(GUSTINESS)是在規(guī)定時(shí)間內(nèi),風(fēng)速對(duì)其平均值持續(xù)時(shí)間不大于2min的正或負(fù)的偏離。負(fù)的陣風(fēng)又稱(chēng)為息風(fēng)。
簡(jiǎn)介
氣象術(shù)語(yǔ),特殊的空氣流動(dòng)現(xiàn)象,指風(fēng)速在短暫時(shí)間內(nèi),有突然出現(xiàn)忽大忽小變化的風(fēng)。通常是指“瞬間極大風(fēng)速”。
在風(fēng)力較大時(shí),氣象臺(tái)在風(fēng)力的預(yù)報(bào)中,常常加上“陣風(fēng)”,如風(fēng)力5-6級(jí),陣風(fēng)7級(jí),或風(fēng)力7-8級(jí),陣風(fēng)9級(jí)。意思是一般(或平均)風(fēng)力5-6級(jí)(或7-8級(jí)),最大風(fēng)力可達(dá)7級(jí)(或9級(jí)),陣風(fēng)短時(shí)間或瞬間最大可達(dá)的意思。
在航空飛行氣象例行天氣預(yù)報(bào)中,陣風(fēng)指兩分鐘或十分鐘內(nèi)瞬間風(fēng)速大于等于平均風(fēng)速5米/秒時(shí)的最大值。
形成原因
陣風(fēng)發(fā)生時(shí)風(fēng)力通常比較大的原因:
陣風(fēng)的產(chǎn)生,是空氣擾動(dòng)的結(jié)果。流體在運(yùn)動(dòng)中,流過(guò)固體表面時(shí),會(huì)遇到來(lái)自固體表面的阻力,使流體的流速減慢??諝馐橇黧w的一種,當(dāng)空氣流經(jīng)地面時(shí),由于地面對(duì)空氣發(fā)生了阻力,低層風(fēng)速減小,而上層不變,這就使空氣發(fā)生擾動(dòng)。它不僅前進(jìn),且會(huì)下降。有時(shí)在空氣流經(jīng)的方向上,因?yàn)橛星鹆?、建筑物和森林等障礙物阻擋而產(chǎn)生回流,這就會(huì)造成許多不規(guī)則的渦旋,這種渦旋會(huì)使空氣流動(dòng)速度產(chǎn)生變化。當(dāng)渦旋的流動(dòng)方向與總的空氣流動(dòng)方向一致時(shí),就會(huì)加大風(fēng)速;相反,則會(huì)減小風(fēng)速,所以風(fēng)速時(shí)大時(shí)??;當(dāng)渦旋與空氣流動(dòng)方向一致而加大風(fēng)速時(shí),會(huì)產(chǎn)生瞬時(shí)極大風(fēng)速,這就是陣風(fēng)。
陣風(fēng)系數(shù)
陣風(fēng)系數(shù)是考慮到瞬時(shí)風(fēng)較平均風(fēng)大而乘的系數(shù),一般定義是陣風(fēng)風(fēng)速與時(shí)距10min的平均風(fēng)速之間的比值,以確定任意給定時(shí)間內(nèi)的最大(最小)陣風(fēng)風(fēng)速。一般地,湍流強(qiáng)度越大,陣風(fēng)系數(shù)也越大;陣風(fēng)持續(xù)時(shí)間越長(zhǎng),陣風(fēng)系數(shù)越小。
需要指出的是,按上述方法得到的陣風(fēng)系數(shù)的經(jīng)驗(yàn)值和經(jīng)驗(yàn)公式是按照大氣來(lái)流的數(shù)據(jù)得到的,它們對(duì)結(jié)構(gòu)迎風(fēng)面上的覆面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是可以的,因?yàn)橛L(fēng)面上的湍流特征與大氣來(lái)流特征相近,但對(duì)于結(jié)構(gòu)物面上的負(fù)壓區(qū)卻不一定適用,因?yàn)檫@些區(qū)域主要是受漩渦的作用,其湍流特征與來(lái)流的湍流特征不同。工程中的覆面結(jié)構(gòu)往往由負(fù)壓區(qū)的風(fēng)壓值控制設(shè)計(jì),因此,在結(jié)構(gòu)的覆面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí),要特別注意負(fù)壓區(qū)陣風(fēng)系數(shù)的取值。同時(shí),上述陣風(fēng)系數(shù)的方法應(yīng)用與大面積覆面結(jié)構(gòu)時(shí),由于采用了壓力峰值的全部相關(guān),其結(jié)果是偏保守的。
陣風(fēng)風(fēng)速
風(fēng)速分為持續(xù)風(fēng)速和陣風(fēng)風(fēng)速。持續(xù)風(fēng)速是指較長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)的平均值,多數(shù)國(guó)家規(guī)定用1h平均風(fēng)速作為代表;陣風(fēng)風(fēng)速是指數(shù)秒鐘內(nèi)的平均,時(shí)間長(zhǎng)短不同,所得平均風(fēng)速也不同。一般6級(jí)以下的風(fēng)不會(huì)引起大的危害,6級(jí)以上的風(fēng)多為陣風(fēng),才會(huì)有一定的危害。
陣風(fēng)分形特征
(1)小尺度陣風(fēng)結(jié)構(gòu)的分?jǐn)?shù)維要高于大尺度陣風(fēng)分?jǐn)?shù)維,這是因?yàn)樾〕叨汝囷L(fēng)包含了更多短時(shí)局部的天氣信息;
(2)不同高度、不同時(shí)間尺度陣風(fēng)的分?jǐn)?shù)維存在較大差異,而不是象湍流脈動(dòng)時(shí)間序列的分?jǐn)?shù)維那樣隨時(shí)間基本不變;
(3)因受天氣形勢(shì)的影響大,中尺度陣風(fēng)的分?jǐn)?shù)維雖基本相同,但由于大尺度陣風(fēng)較少,其概率分布不存在標(biāo)度關(guān)系,這同樣也在其他天氣(如降雨)中存在;
(4)無(wú)陣風(fēng)時(shí)間尺度概率分布的標(biāo)度與分?jǐn)?shù)維之間的聯(lián)系,一方面反映在其標(biāo)度指數(shù)上,另一方面反映在其標(biāo)度區(qū)間上。
陣風(fēng)參數(shù)
陣風(fēng)峰值風(fēng)速(p):與正的陣風(fēng)振幅聯(lián)系在一起的風(fēng)速;
陣風(fēng)持續(xù)時(shí)間(tg):陣風(fēng)開(kāi)始到結(jié)束的時(shí)間間隔;
陣風(fēng)值(m):陣風(fēng)峰值風(fēng)速與鄰近的息靜風(fēng)速之間的標(biāo)量差;
陣風(fēng)頻率(n):?jiǎn)挝粫r(shí)間出現(xiàn)的正陣風(fēng)數(shù);
陣風(fēng)振幅(ga):偏離平均風(fēng)速的最大陣風(fēng)的標(biāo)量值;
陣風(fēng)息靜風(fēng)速(l):與負(fù)的陣風(fēng)振幅聯(lián)系在一起的風(fēng)速;
陣風(fēng)形成時(shí)間(tf):陣風(fēng)開(kāi)始到陣風(fēng)振幅值的時(shí)間間隔;
陣風(fēng)衰減時(shí)間(td):從達(dá)到陣風(fēng)振幅值到陣風(fēng)結(jié)束的時(shí)間間隔。
分類(lèi)
陣風(fēng)鋒
在雷暴前沿通常有一定強(qiáng)度的出流輻合,形成陣風(fēng)鋒,近年來(lái)研究陣風(fēng)鋒的雷達(dá)回波進(jìn)行短時(shí)臨近預(yù)報(bào)日益受到重視;
颮
突然的強(qiáng)陣風(fēng),持續(xù)時(shí)間短,出現(xiàn)時(shí)瞬時(shí)風(fēng)速突然增大,風(fēng)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,并伴有雷雨出現(xiàn)。
對(duì)飛行的影響
頂風(fēng)分量大于側(cè)風(fēng)分量時(shí),陣風(fēng)的直接效果對(duì)速度的影響相對(duì)較大。因此注意力分配的重心相對(duì)偏向在俯仰速度油門(mén)上。因?yàn)樗俣茸兓^明顯,油門(mén)也會(huì)頻繁的變化,俯仰的變化多于橫測(cè),隨時(shí)預(yù)防危及安全的風(fēng)切變,做好預(yù)案。
側(cè)風(fēng)分量大于頂風(fēng)分量時(shí),陣風(fēng)的直接效果對(duì)橫側(cè)的影響相對(duì)較大。因此注意力分配的重心相對(duì)偏向在橫滾航跡速度上。橫側(cè)的控制應(yīng)遵循先制止再修正的原則,不要急于修正除非情況緊急,否則隨后的偏差大多屬于自己飛出來(lái)的。向駕駛盤(pán)施加足夠的橫側(cè)的力以制止進(jìn)一步的偏轉(zhuǎn),這里施加的是力所以駕駛盤(pán)不一定會(huì)偏轉(zhuǎn)或有大的移動(dòng),一旦橫側(cè)的阻力減小或消失,及時(shí)減小或撤銷(xiāo)施加的力,在制止了偏轉(zhuǎn)且仍有阻力的情況下以適當(dāng)?shù)牧κ癸w機(jī)逐漸減小所發(fā)生的偏轉(zhuǎn),最后才進(jìn)行航跡修正,急于修正的后果就是用力不當(dāng)在陣風(fēng)或顛簸消失時(shí)加速偏轉(zhuǎn)出現(xiàn)反向偏差(多數(shù)情況是壓盤(pán)過(guò)多,擾流板伸出加速[修正偏轉(zhuǎn)])。
正側(cè)風(fēng)的陣風(fēng)真正危害在低空特別是進(jìn)跑道后,盡早接地,及時(shí)主動(dòng)操縱飛機(jī)是萬(wàn)全之策。對(duì)飛行條件的仔細(xì)分析是避免及預(yù)防的良策.,這種情況下五邊應(yīng)多提醒自己,以免遺忘。
危害
過(guò)強(qiáng)的陣風(fēng)極易造成災(zāi)害。
一般來(lái)說(shuō),陣風(fēng)的風(fēng)速,要比平均風(fēng)速大50%,甚至更高。平均風(fēng)速愈大,地表面愈粗糙,陣風(fēng)風(fēng)速超過(guò)平均風(fēng)速的百分率就越大。一次陣風(fēng)到達(dá)最大風(fēng)速后,約過(guò)l一2秒鐘,風(fēng)速就會(huì)小于平均風(fēng)速的一半,然后再出現(xiàn)另一次最大風(fēng)速。這樣,地面上所吹的風(fēng)就是一陣陣的了。