机场低空风效应

为何会有低空风效应?
当气流经过建筑物时,因应背景风速、风向、大气稳定度和建筑物大小,气流会越过、绕过建筑物或被阻挡。情况类似在河流中石块的下游所出现的波浪及旋涡。
Chi_v2.jpg)
气流越过建筑物的模拟(鸟瞰图)
如果建筑物与跑道相当接近及足够大,有机会令风场急速变动,而被飞行员视为风场的改变(逆风或侧风改变)及/或湍流。
低空风效应如何影响飞机升降?
当低空风效应引致侧风变得不稳定,可能会为飞机师控制飞机升降带来困难。如果跑道湿滑,要控制飞机的方向就会更具挑战性。
飞机遇到的侧风强度因为低空风效应而改变
香港国际机场的哪些位置有可能出现低空风效应?
出现低空风效应的热点通常是在主要建筑物的下游。
由于可能会遇到由建筑物所引起的湍流及风切变,飞行员要注意在
(甲﹞强西南/ 南/ 东南风下于跑道25C降落,或在
(乙)强南风下于跑道25R降落时,可能会遇到由建筑物所引起的湍流及风切变。
强西南/南/东南风下出现低空风效应
同样,在
(甲)强西北/ 北风下于跑道25L降落﹔或在
(乙)风速大于15海里的背景西北/ 北/ 东北风下于跑道25C降落﹔或在
(丙)风速大于15海里的背景西北/北风下于跑道07R降落,
亦有可能遇上由建筑物引起的湍流及风切变。
在强西北/北/东北风下出现低空风效应
飞行员同样需要注意在风速大于15海里的背景西北/ 北/ 东北风下于跑道 07C 起飞时,在跑道上遭遇由建筑物所引起的湍流及风切变的可能性。
天文台会怎样警告飞行员在香港国际机场出现的低空风效应?
在香港国际机场可能出现的显著低空风效应已在香港航空资料汇编内公布。再者,香港天文台的预报员亦可能向飞行员发出风切变警告。
如何探测低空风效应?
低空风效应在时间及空间上的变化很快,尺度亦非常小。天文台研发了基于短程激光雷达的预警技术,并在接近中跑道的亚洲国际博览馆附近设置了一台短程激光雷达,它能更细致及频密作出扫瞄,有助捕捉与附近建筑物相关、时间和空间尺度较小的湍流。短程激光雷达在2019年年中开始投入业务运作,加强了风切变及湍流预警系统的功能。此外,天文台亦在机场上及周边加设多台短程激光雷达,以支持对低空风效应及飞机尾流扰动的探测和研究。
短程激光雷达及其实测风场图像(附图)
怎样研究香港国际机场出现的低空风效应?
为了香港国际机场的可持续发展,机场及其四周将会出现新建筑物及其他基础设施。新建筑物及设施的大小及与跑道的距离会用以评估会否导致低空风效应。如果新建筑物的体积较大及/或较接近跑道,建筑物拥有人便需在兴建前的设计阶段,以数值模式来模拟空气越过新建筑物后的情况,以进一步评估低空风效应。评估所使用的数值模式必须为已校正模式―即模式结果是与飞行员报告、风洞实验及其他气象观察数据吻合。数值模式用于模拟当风吹过或围绕被研究的建筑物或结构时,跑道上的气流情况。如有需要,数值模式更需要包括新建筑物附近的其他建筑物,以研究由多个建筑物对气流的相互影响。
怎样评估及减低由香港国际机场新建筑物所引起的低空风效应?
根据海外机场的经验,当背景侧风为时速25海里,而侧风在短距离内的改变超过时速7海里时,便会为飞机降落带来困难。
数值模拟的侧风剖面
这个限值会与前述的数值模拟结果比较。如果模拟结果超出「7海里」限值―即在跑道或飞行航道上的侧风在短距离内改变超过时速7海里时,会进一步检验侧风改变的速度(以每 30 米 2.5 海里为限值)。如果超出限值,便需要考虑缓解措施,以减低建筑物对风的影响。措施可以是改变建筑物大小、外观或提供警告。研究结果与缓解措施会在「风切变及高影响天气专家小组」内讨论。「专家小组」会协调各方面的工作,基于低空风状况研究的结果,更仔细地了解香港国际机场的低空风情况,以加强飞行安全。若飞行员遇到低空风效应,请向航空交通管制员报告,或把飞行员报告传真/电邮至天文台。
如何建立低空风效应的准则?
「7海里」准则 ― 当背景侧风为时速25海里,侧风在短距离内的改变为时速7海里。这准则是建基于为荷兰阿姆斯特丹史基浦机场所进行的研究。首次有人提出低空风效应,可追溯至1995年,当时,在使用史基浦机场的某一条跑道时,有多名飞行员在短时间内报告飞机进场时遇到乱流阵风甚至引致硬着陆,其中有一天还收到 3 个复飞的报告。随后的调查显示事件是源于1992年在跑道附近建成的引擎试行设施。之后,荷兰航天实验室进行风洞实验,发现在该试行设施的下游出现尾涡及尾流。将实验数据用于模拟着陆研究后,确定尾流在飞行员报告的个案中扮演著一个主要角色。在2006年,航天实验室进行了一个包括飞行员在内的大型研究,再次确认「7海里」准则的有效性。国际民用航空组织的机场气象观测和预报研究组根据阿姆斯特丹史基浦机场的经验,已把「7海里」准则加入文件 8896 号(航空气象实务手册),以协助各成员国规划机场的建筑物。
机构进行低空风效应硏究
在硏究在机场上兴建新建筑物或设施所引致的低空风效应前,请先行联系香港天文台。
更多资料
GEN3.5 17.6:
https://www.ais.gov.hk/
香港天文台网页:
http://www.weather.gov.hk/tc/aviat/amt/amsmain.htm