民用航空气象地面观测规范第8章 风 - 图文

第八章 风

第八章 风

第一节 风的观测

一、概述

空气的运动，可以分解为垂直的和水平的两个分量。空气运动的垂直分量称为空气的垂直运动（如对流运动）；空气运动的水平分量则称为风。风是由水平方向上大气压力分布不均而产生的。风是一个向量，既有大小又有方向。风的观测包括风向和风速的观测。

在民航地面气象观测中，统一规定测量距地面约10米高度上的风。 二、风的观测项目和定义

（一）风向：风的来向。单位为度。

（二）风速：空气质点在单位时间内所移动的水平距离。单位为米/秒。 （三）两分钟平均风速：观测时距内两分钟的风速平均值。 （四）十分钟平均风速：观测时距内十分钟的风速平均值。 （五）平均风向：指在观测时距内风的平均矢向。

（六）静风：两分钟或十分钟时距内风速平均小于0.5米/秒的风。 （七）阵风：两分钟或十分钟时距内瞬间风速大于等于平均风速5米/秒时的最大值。

（八）大风：瞬间风速大于等于17.0米/秒的风。

（九）最大风速：某一时距内各个“平均风速”中的最大值（不含阵风的值）. （十）极大风速：某一时距内风速大于等于17.0米/秒时，出现的瞬间极大风速值（包括阵风的数值）。

（十一）三十六方位风向：以十度为等级单位的风向。 （十二）十六方位风向：以22.5o为等级单位的风向。

（十三）风向不定：在观测时距内风向变化达大于等于180o，为风向不定；当风向变化大于等于６０o且小于180o，平均风速小于２米/秒，也为风向不定。

注：1、瞬间风速：指3秒钟的风速平均值。 2、风速单位换算关系

1米/秒=3.6千米/小时=3.3英尺/秒=1.9海里/小时

三、当机场仅有一条跑道时，在METAR和SPECI中应当使用代表跑道接地地带上空的风；当机场有二条或以上跑道时，在METAR和SPECI中应当使用代表主要跑道接地地带上空的风；。

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四、在MET REPORT和SPECIAL中根据本机场气象服务机构和空中交通管制部门等航空用户的协议提供跑道上的风。沿跑道没有安装测量地面风仪器的机场，应当使用常规气象观测场中风的信息。

第二节 风的记录

一、风向风速不得记不明。为了保障飞行安全，气象服务机构一般情况下不得使用目力测量风速风向，除非在仪器故障、突发事件等时用目力判定风向风速，风速使用风力表中级数的中数进行记录，并在风速右下角加记“M”字样，同时在纪要栏内说明。

二、风向以10o为单位记录。静风时，风向记C，风速记0，风向不定时记VRB。 三、在观测时距内当风向变化大于等于60o小于180o且风速大于等于2米/秒时，在平均风向之后按顺时针方向加记风向变化的两个极端方向。记录格式为“平均风向／风向1V风向2”。

例1：330／290V10

四、观测时距内出现阵风时，应当在观测簿相应栏内用铅笔由右向左划一斜线，左上方记平均风速，右下方记阵风风速。记录格式为“平均风速／阵风”。

第三节 风的报告

一、在METAR和SPECI、MET REPORT和SPECIAL中应当报告距地面10 m高度上的平均风向、平均风速以及风向和风速的重大变化。风向的单位为度，分辨力为10°；风速单位为米每秒，分辨力为1 m/s。

二、MET REPORT和SPECIAL中的地面风，用于离场航空器时应当代表沿跑道风的情况，用于进场航空器时应代表接地地带上空风的情况。

三、METAR和SPECI中的地面风应当代表主要跑道接地地带的风的情况。 四、在METAR和SPECI中应当报告风的10 min观测平均值，当10 min时段内风向或风速有明显的不连续时，采用不连续后的数据求出的平均值。

注：当风向突然而又持续地变化大于或等于30°，变化前（后）风速达到5 m/s，或当风速变化大于或等于5 m/s，并至少维持2 min时，称为风的明显的不连续。 五、MET REPORT和SPECIAL中的风应当为2 min的观测平均值。

六、空中交通服务部门或机场其它用户的气象要素显示终端显示的地面风应当为2 min的观测平均值。

七、在METAR和SPECI、MET REPORT和SPECIAL中应当报告风向和风速的下

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列重大变化：

（一）如果风向变差大于或等于60°，在过去10 min内平均风向变差应当如下报告：

1、当风向变化小于180°，且平均风速大于或等于2 m/s时，应当报告平均风向，并按顺时针方向报告风向变化的两个极端方向；

2、当风向变化小于180°，且平均风速小于2 m/s时，应当使用“VRB”（风向不定）来报告风向；

（二）当风向变化大于或等于180°，应当使用“VRB”报告，无须报告风向变化的两个极端方向；

（三）当风速大于或等于50 m/s时，应当使用“P49MPS”表示；

当风速小于0.5 m/s时，应当使用“CALM”（MET REPORT和SPECIAL）或“00000”（METAR和SPECI）来表示静风；

（四）当过去10 min时段内最大风速超过平均风速5 m/s或以上时，应当报告距离平均风速的风速变差；

（五）当过去10 min时段内风向或风速有明显的不连续时，应当只报告不连续以后所发生的平均风向和平均风速的变差。

八、沿跑道没有安装测量地面风仪器的机场，应当报告常规气象观测场中风的信息。

第四节 测量风向的仪器

测定风向的器件，叫做风向器。 一、风向标

风向标是各种测风仪器中用于指示风向的最主要部件。分头部、水平杆和尾翼三部分。整个风向标可绕垂直轴旋转。它的重心正好落在转动轴的轴心上。

当风的来向与风向标成某一交角时（见图8－1上），风对风向标产生压力。这个压力可分解为平行和垂直于风向标的两个分力。由于风向标头部受风面积较小，尾翼受风面积较大，因而感受的风压不相等。垂直于尾翼的风压产生风压力矩，使风向标绕垂直轴旋转，直至风向标头部正对风的来向时（见图8－1下），由于翼板两边受力平衡，风向标就稳定在某一位置。

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图8－1 风向标受力示意图 图8－2 菱形风向标

对于风向标的主要要求，一是灵敏（指风向标在风速较小或风向改变不大的情况下，也能很快地反映出来）；二是稳定（指风向标应尽量少做惯性摆动）。

目前常用的风向标有双叶型、菱型和流线型三种。

双叶型由于尾翼两翼有个20o左右的张角存在，所以灵敏性较好。同时由于张角的存在，当风向标作惯性转动时，受到摆回平衡位置的力也要大些，所以稳定性也较好。双叶型的最大缺点是尾翼气流的破坏较严重，会引起尾翼后的涡流。

较理想的风向标是菱型风向标（见图8－2）。因为它的尾翼透空，气流从尾翼透空部分通过，形成一股强气流，这样尾翼不易摆动，并将尾部形成的涡流带走，使得气流稳定。另外它的体积和重量都较小，所以它的灵敏性和稳定性都较好。

流线型风向标具有菱型风向标的优点，但在制造上较难且容易变形。 二、风向指示装置

风向标作为风向的感应器，指示风的来向；方向杆（或指北杆）作为方位坐标。为了观测方便，将风向标指示的风向通过机械装置或电传装置传递到室内，实行遥控或自记。

第五节 测量风速的仪器

测定风速的器件，叫做风速器。它的型式很多，最常用的是杯形风速器。 一、杯形风速器的构造

杯形风速器主要由风杯、水平支架和垂直旋转轴三部分组成。风杯一般为三个或四个，杯形呈半球体、圆锥体或半椭球体，杯口都顺向一面；整个架子连同风杯装在一个可以自由转动的轴上，当有风来时，风杯就顺着球形凸面方向自由旋转。

二、杯形风速器的测风原理

以三杯为例来讨论（见图8－3所示）。当风从左方吹来，风杯（1）的压力在垂直于风杯轴方向上的分力近似为零，风杯（2）与（3）同风向成60o角相交；对

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风杯（2）而言，其凹面迎风，承受风压最大；对风杯（3）而言，其凸面迎风，风的绕流作用使其所受风压比风杯（2）小，由于风杯（2）与风杯（3）在垂直于风杯轴方向上的压力差，使风杯开始沿顺时针旋转；风速越大，起始的压力差越大，产生的加速度就越大，风杯转动也越快。

当风杯开始转动后，风杯（2）顺着风的方向转动，受风的压力相对减小，而风杯（3）迎着风以同样的速度转动，所受风压相对增大，风压差不断减小，经过一段时间后（风速不变时），作用在三个风杯上的风压差为零时，风杯变作匀速转动。这样根据风杯的转速（每秒钟转的圈数）就可以确定风速的大小了。

图8－3 风杯作用原理

三、风速指示装置

风杯转速通常是根据机械装置的指针读数或电传装置来测量的。根据计算，风杯的转速和风速之间有如下关系：

V=2πRKN

其中，R=14.75厘米（风杯转动半径），K=2.56（实验常数），N为风杯转动频率（每秒钟风杯转动圈数）

因此，式中2πRK为常数。所以风杯转一圈，风的行程V与N成正比。 应该指出，上述测风的原理是假定在平衡中求出风杯系数的简单（线性）关系。但在大气中由于风速在不断地变动，风杯的适应要比风速的实际变化滞后一段时间，也就是处在不平衡中。这种现象在风速由大变小时更加严重，如风速很快地由较大变为零时，风杯可因惯性作用而继续旋转，这样，风杯所记录的风速要比实际风速大。同时，这种滞后消除了许多风速的起伏，因而用风杯作感应元件的风速器，测定平均风速比较好，测定瞬时风速则准确度较差。

轴部的磨擦对风杯的转动会有很大的影响。这种影响虽在计算时已加考虑，但因使用过久或维护不良时，会使风杯在风速较小的情况下根本不能转动。一般情况下，会使测得的风速偏小，因此应当尽量地减小这些磨擦，平时加强维护。

试验结果表明，风速在0-20米/秒时，利用风杯测定风速是令人满意的。一般是三杯比四杯好，锥体比半球体好。也就是说三杯锥体风速器与风速的关系更近似于直线关系，所以目前新型风杯感应器多采用三杯锥体形式。

如何才能测得有代表性的平均风速问题，目前还没有很好解决。因为，无论取多长的时间间隔来进行风速平均，得到的风速变化曲线还是有明显的风速脉动

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