1. 引言
宁波机场位于浙江中东部沿海，其东北为宁绍平原，西南和北部为四明山脉，机场地面大风在一年四季中皆有可能出现。在航空气象中，大风是指瞬间风速(3秒钟的风速平均值) ≥ 17 m/s或目测估计风力 ≥ 8级的风[1]。它常出现在冷空气猛烈南下，台风侵袭或雷暴来临的时候。特别在飞机起降阶段，飞机飞行速度较小，大风的影响更为显著，强顺风和侧风会导致飞机速度和姿态难于在短时间有效调整，造成正向或侧向冲出跑道的飞行事故[2]。大风常伴随低空风切变，可导致航空器性能不稳定，飞机操控困难，若超过飞机规定的起降标准，常导致航班取消、备降和返航，严重威胁飞行安全。
因此很多学者对大风做了大量的统计和分析工作，梁睿怡等统计发现近20 a哈尔滨太平机场的大风日数整体变化趋势呈上升趋势，增长速率达到了0.4 d/a，春季为大风天气出现频率最高的季节[3]；宋金花等将长春机场地面大风从天气形势上分为冷锋大风、雷暴大风和低压发展型3种类型，并进行归纳总结，提出大风的预报思路[4]。邱博等研究表明近50 a来中国大风集中度有增加的趋势，其中东南沿海地区增加最显著[5]；刘凯等对香港机场附近海域近20 a大风过程进行统计，发现香港机场附近海域6级以上大风过程中51.3%是由冷空气造成的[6]。通过了解和掌握本地区大风的天气气候特征，总结大风天气的预报方法，以期对实际大风预报工作起到一定的指导作用。
民航宁波空管站气象台自2012年起开始实施24小时有人值守观测，因此本文选取2012~2023年24小时地面观测资料，风向分辨率为10˚，风速分辨率为1 m/s。在航空气象资料统计中，以每日00时(北京时，下同)为日界，若每日观测纪要栏记录中出现大风天气，则无论当日大风出现时间长短以及同一天出现大风天气的频次多少，均记为一个大风日。但在本文中，将跨日界或由同一系统产生的大风天气记为一次大风天气过程，来统计大风的类型。一次大风天气过程中，可能出现多个瞬时最大风速，将第一次出现大风的开始时间记为整个天气过程的开始时间，最后一次出现大风的结束时间记为整个天气过程的结束时间，来计算整个过程的持续时间。
2. 大风日数的年际和月际变化特征
据统计，2012~2023年宁波机场大风日数共60 d，年平均5 d，与气候志中统计的宁波机场大风全年平均4.7 d相比，略有增加。图1为2012~2023年宁波机场大风日数逐年分布图。可见，近12 a来宁波机场大风日数年分布不均，主要以波动特征为主，其中2015年和2022年大风日数最多，各有8 d；2013年和2023年最少，仅2 d。由于机场较为空旷，机场大风通常比机场附近的浙江省常规自动气象站测量到的风速极值要大，出现频次也较多，近12 a来极端最大瞬时风速为28 m/s，发生在2012年8月7日。
按月份来看(见图2)，大风有明显的月际变化特征，全年大风主要活动期为夏季的7月~8月，共有28 d，占总数的46.7%，平均大风日数为1.5 d和0.8 d。6月尚未出现大风天气。春季(3月~5月)、秋季(9月~11月)和冬季(12月~次年2月)出现日数分别为12 d、11 d和9 d，基本相当。月最多大风日为4 d，出现在2022年7月，累年大风连续出现日数最多为2 d，尚未出现连续3 d或以上大风的现象。
Figure 1. Annual distribution map of gale days at Ningbo Airport from 2012 to 2023
图1. 2012~2023年宁波机场大风日数逐年分布图
Figure 2. Monthly distribution of gale days at Ningbo Airport from 2012 to 2023
图2. 2012~2023年宁波机场大风日数逐月分布图
这种明显季节分布特征与天气变化是密切相关的。初夏，西太平洋副热带高压开始活跃，其增强西伸或减弱东退，以及盛夏季节受副高控制下的高温高湿均会引发宁波机场的雷暴天气，产生雷暴大风，以及台风发展北上带来的台风大风；深秋到冬季，北方冷空气活跃，宁波机场常受冷空气侵袭，有时可达寒潮程度，出现冷锋大风和降温天气。除此之外，还有江淮气旋入海产生的偏北大风、入海高压后部的偏南大风等。
3. 大风的日变化特征
2012~2023年宁波机场60 d大风日中共发生54次天气过程，将其开始时间按每2 h进行统计，发现宁波机场的大风有明显的日变化特征，如图3所示。宁波机场大风天气主要集中在白天，其中12~18时是一天中出现大风最多的时段，共出现30次，占54.5%。每日的16~18时出现频率最高，12~14时次之，从18时后呈明显下降趋势。一日之中06~08时大气层结相对静稳，未出现大风天气。
每次大风过程受不同天气系统影响，因此其持续时间存在很大差异(表略)。大风持续时间不超过20 min共29次，占总数的53.7%，20~60 min有4次，1~4 h有7次，4 h以上有14次，整个大风天气过程持续时间超过4 h基本上是由台风和冷空气影响所致的，最长为2012年8月7日至8月8日，受2012年第11号台风“海葵”影响，持续时间长达25 h 03 min；最短仅1 min，出现在2018年2月28日，平均时长3 h 39 min。
Figure 3. Start time distribution map of gale process at Ningbo Airport from 2012 to 2023
图3. 2012~2023年宁波机场大风天气过程开始时间分布图
4. 大风的风向和强度变化特征
地面风向和风速对航空器起飞和着陆有着较大的影响。由于大风天气过程中，风向和风速持续变化，将每次过程中记录的大风风速及其风向共152个极值进行统计。图4为2012~2023年宁波机场大风风向的季节分布图。可以看到，宁波机场夏季大风的风向变化最大，以北风为主，占夏季的30.8%。除了WSW方向，其它方向均有出现，可能造成大风过程的天气系统以对流天气和台风为主，受系统位置的影响，大风的风向会发生相应的变化。而春季、秋季以及冬季的大风风向相对少变，均以西北风为主，基本稳定在WNW到NNW之间。
(a) 春季 (b) 夏季
(c) 秋季 (d) 冬季
Figure 4. Seasonal distribution of gale direction at Ningbo Airport from 2012 to 2023
图4. 2012~2023年宁波机场大风风向季节分布
2012~2023年影响宁波机场大风的瞬时最大风速以17~20 m/s为主，共129次，占84.9%，年平均10.8次；21~24 m/s次多，为18次，年平均1.5次；25~28 m/s的大风仅5次，未出现超过28 m/s的大风天气过程。表1为2012~2023年宁波机场大风过程瞬时最大风速的季节分布，可以看出夏季各级大风出现的频次均为最多，共61次，占总数的40%，秋季次之；春季是出现大风频次最少的季节，仅18次，但其平均瞬时最大风速约19.6 m/s为四季最大，主要受冷空气和对流天气的影响；冬季没有出现25 m/s以上的大风过程。
Table 1. Seasonal distribution of instantaneous maximum wind speed during gale process at Ningbo Airport from 2012 to 2023
表1. 2012~2023年宁波机场大风过程瞬时最大风速季节分布
瞬时最大风速(m/s) |
春季 |
夏季 |
秋季 |
冬季 |
合计 |
17~20 |
13 |
52 |
39 |
25 |
129 |
21~24 |
4 |
6 |
5 |
3 |
18 |
25~28 |
1 |
3 |
1 |
0 |
5 |
平均瞬时最大风速(m/s) |
19.6 |
19.0 |
18.7 |
17.9 |
18.8 |
5. 大风类型
影响宁波机场大风天气过程的天气系统，在不同季节存在非常大的差异。通过对宁波机场大风过程统计分析，并结合高空、地面天气形势图，将大风类型分为冷锋大风、雷暴大风、台风大风和低压大风(见表2)。2012~2023年宁波机场54次大风过程中以雷暴大风为主，其次为冷锋大风和台风大风均为14次，低压大风最少仅2次。
Table 2. Statistics of gale types at Ningbo Airport from 2012 to 2023
表2. 2012~2023年宁波机场大风类型统计
影响系统 |
月份 |
占比/% |
1月 |
2月 |
3月 |
4月 |
5月 |
6月 |
7月 |
8月 |
9月 |
10月 |
11月 |
12月 |
冷锋大风 |
2 |
1 |
0 |
3 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
3 |
4 |
25.9 |
雷暴大风 |
0 |
0 |
2 |
4 |
3 |
0 |
13 |
3 |
2 |
0 |
0 |
0 |
44.4 |
台风大风 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
3 |
6 |
3 |
2 |
0 |
0 |
25.9 |
低压大风 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
3.7 |
5.1. 冷锋大风
宁波机场的冷锋大风发生在冬季和春季(11月~次年5月)，其中3月没有出现。当北方强冷空气扩散南下时，机场受冷锋后的偏北大风影响，会出现风速 ≥ 17 m/s的天气现象。大风过程持续时间差异很大，从3 min到22 h不等，平均4 h 32 min。过程期间出现的大风频次也很不同，每次瞬时最大风速 ≥ 17 m/s的时间一般在几分钟至1 h。
2020年12月29日受寒潮影响，下午17:35大风开始，至12月30日下午14:57结束，整个过程持续21 h 23 min，期间共出现了11次大风，每次持续时间并不长，基本维持10~44 min，瞬时最大风速18 m/s，风向340˚。2016年1月24日受强冷空气影响，大风从上午09:21持续至18:09，期间共出现了7次大风，平均每次持续时间约51 min，机场瞬时最大风速达23 m/s，风向340˚。
冷锋大风的预报，可根据地面图上冷锋后部高压的强度，地面气温降温幅度，以及高空图上深厚的冷槽伴随槽后冷平流等来判断冷空气的强度，考虑是否有动量下传等其他因素的叠加，结合省自动站上游地区实时的风力情况，来预报冷锋大风的大小和预计大风到达的时间。
5.2. 雷暴大风
当强雷暴天气发生时，常伴随雷暴大风，有时甚至出现下击暴流等现象。雷暴大风时间短、来势猛、强度大，并伴有强降水和低空风切变。
宁波机场雷暴大风发生在每年的3月~9月(除6月)，出现时间主要集中在每日的中午12时至傍晚17时。雷暴大风过程持续时间很短，基本维持在几分钟至十几分钟，平均持续时间11.3 min，每次过程出现大风频次大多为1次，极少有2次及以上的情况。雷暴大风最大瞬时风速24 m/s，风向330˚ (2018年3月4日)，持续了11 min；2022年8月6日，机场出现了35 min的雷暴大风天气，最大瞬时风速21 m/s，风向330˚，这是近12 a来持续时间最长的一次雷暴大风过程。
雷暴大风的预报，要时刻关注对流云的发展，其发展越高，产生下沉气流可能就越强。在实际工作中，可利用雷达探测关注是否有飑线(特别是弓形回波)、阵风锋、地面辐合线等，以及省自动站监测大风，若上游地区已经出现大风，在对流云团向本场移动过程中，应考虑预报雷暴大风。
5.3. 台风大风
台风大风发生在每年的夏季和初秋(7月~10月)，当台风在我国近海北上或东南沿海登陆时，宁波机场受其影响常出现大风天气。台风大风主要包括受台风直接影响以及受台风外围影响而产生的大风。根据台风位置和强度的不同，持续时间会有一定差异。通常受台风外围影响时，大风持续时间较短；而受台风直接影响，特别是强度达台风级及以上时，大风持续时间较长，有时能连续两天出现，常伴有强降水。近12 a宁波机场出现的14次台风天气，其大风平均持续9 h 04 min。若长时间受到台风的影响，可导致机场关闭，多架次航班取消。
2012年8月7日~8月8日，受2012年第11号台风“海葵”影响，宁波机场出现了一次长达25 h 03 min的大风天气，期间大风频次9次，瞬时最大风速达28 m/s，风向30˚，最长一次持续时间为10 h 49 min。“海葵”于8月8日03时20分在浙江省宁波市象山县登陆，登陆时中心风力14级，登陆后逐渐向宁波机场靠近，自宁波机场的东南方向向西北方向移动，距离机场最近时约40 km。受台风移动的影响，宁波机场瞬时最大风速的风向从正侧风东北风40˚渐变为东南风130˚。当台风距离宁波机场约100 km，并继续远离，台风大风天气结束。
台风大风的预报主要根据台风路径和强度的预报。当宁波机场仍处于台风外围，受台风倒槽的影响，同时有适当强度冷空气的侵入，可能有大风出现。当宁波机场受台风直接影响时，根据台风中心位置、不同的移动路径以及副高的位置、强度等，宁波机场将出现不同方向的大风。据统计，台风影响期间宁波机场的大风极值都出现在NW~SE北面半区[7]。
5.4. 低压大风
宁波机场低压大风主要指江淮气旋入海后部产生的偏北大风。此类大风共2次，分别出现在2016年4月16日和2018年2月28日，是宁波机场出现最少的大风天气类型，维持的时间也较短，平均54.5 min。
2016年4月16日，分析天气形势(图略)，500 hPa和700 hPa上温度槽落后于高度槽，槽后冷平流较强。高空槽和江淮气旋在东移过程中，不断发展加强，气旋中心最低气压加深至990 hPa以下。宁波机场受其影响，在江淮气旋入海后部出现瞬时最大风速20 m/s的西北偏北大风(风向330˚)，维持1 h 48 min。
上述四种大风对飞行均有较大影响，当风速超过飞机起降的最大(侧风)风速标准时，飞机就不能正常起降，造成航班返航备降，甚至取消。尤其是雷暴大风和台风大风对停场飞机及地面设施设备有破坏作用，因此预报员应提前做好大风的防范预警。
6. 总结
本文统计了2012~2023年宁波机场的大风天气基本特征，并归纳总结如下：
1) 宁波机场共出现大风日数为60 d，年平均5 d，分布不均，主要以波动特征为主，其中2015年和2022年大风日数最多；全年大风主要活动期为夏季的7~8月，6月尚未出现大风天气。春季、秋季和冬季出现日数分别为12 d、11 d和9 d，基本相当。
2) 宁波机场的大风有明显的日变化特征，主要集中在白天，其中12~18时是一天中出现大风最多的时段。一日之中06~08时未出现大风天气。
3) 宁波机场大风的风向变化夏季最大，以北风为主，除了西南偏西方向，其它方向均有出现，并且瞬时大风出现频次也最多；而春季、秋季以及冬季的大风风向相对少变。大风的瞬时最大风速以17~20 m/s为主。
4) 宁波机场大风类型主要分为冷锋大风、雷暴大风、台风大风和低压大风，并以雷暴大风为最为频繁，但其持续时间较短，平均11.5 min；台风大风平均持续时间最长，达9 h 04 min。