2025年强台风博杜尔影响期间桃园国际机场着陆飞机复飞（Missed Approaches, MAPs）的气象因子贡献分析

《Tropical Cyclone Research and Review》：Meteorological factors contributing to missed approaches of landing aircraft at Taibei Taoyuan International Airport during Severe Typhoon Podul in 2025

　　

当强台风博杜尔（Severe Typhoon Podul）于2025年8月中旬影响台湾南部时，位于台湾北部的桃园国际机场有多架着陆飞机执行了复飞（Missed Approaches, MAPs）。本文研究了促成复飞的潜在气象因子。从飞行数据分析来看，复飞可能与显著的逆风变化、显著的侧风变化以及严重的低层湍流有关。此类因子可能与台风的边界层（Boundary Layer）结构及机场上游地形有关。为进一步研究这些因子，研究人员通过纳入机场上游地形，使用中尺度气象模式进行了高分辨率数值天气预报（Numerical Weather Prediction, NWP）模拟。研究发现，逆风和侧风变化对地形更为敏感，尽管由于湍流参数化方案的限制，模拟结果未能准确再现飞机记录的逆风和侧风变化的绝对量级。复飞案例中的严重湍流可能主要与台风边界层有关，并受地形增强。本文还讨论了该案例未来的研究方向。

研究背景与意义

2025年8月中旬，强台风博杜尔向西横穿台湾中南部，尽管其中心位于南部，但位于北部的桃园国际机场（Taoyuan International Airport, TPE）仍有大量进近航班执行了复飞（Missed Approaches, MAPs）。目前关于台湾机场低空风切变的研究多集中于东北季风或特定台风个案，且传统数值天气预报（Numerical Weather Prediction, NWP）模式在预测博杜尔路径时存在偏差，人工智能（Artificial Intelligence, AI）模式虽更准确但机理探讨不足。TPE东面及南面被复杂地形环绕，在台风带来的强劲东风背景下，地形对气流的扰动及其与台风边界层（Boundary Layer）结构的耦合如何导致极端逆风变化、侧风变化及低层湍流，进而引发复飞，是航空气象保障中的关键问题。该研究借鉴香港国际机场（Hong Kong International Airport, HKIA）地形扰动气流研究经验，利用高分辨率数值模拟与实测飞行数据，阐明TPE在台风影响下的复飞气象成因，对理解热带气旋条件下类似地形的机场运行风险具有重要参考价值。该论文发表于《Tropical Cyclone Research and Review》。

主要关键技术方法

研究人员获取了2025年8月13日两架香港航空公司去识别化飞机的飞行数据（A机04至05 UTC两次复飞，B机06至08 UTC三次复飞），基于真速及垂直风速变率通过滑动窗口计算涡耗散率（Eddy Dissipation Rate, EDR）以评估湍流强度。同时采用区域大气模拟系统（Regional Atmospheric Modelling System, RAMS）版本6.3进行高分辨率数值模拟，以ERA5再分析资料驱动四重双向嵌套网格（最高分辨率200米，40个垂直层），分别设置原始地形、削至100米及削至30米三种地形实验，选用Smagorinsky与Deardorff湍流参数化方案，对比分析地形对近地面风场及湍流的贡献。

研究结果

A review of Severe Typhoon Podul over Taiwan

研究人员回顾了博杜尔过境台湾的情况。2025年8月13日中午至下午，台风中心横穿台湾南部，TPE位于背风侧，雷达回波显示周边无显著对流，仅上游迎风侧有回波。地面观测显示TPE持续东风30至40节，上游因地形扰动出现5至15节南风分量，表明湍流主要源于东侧上游山脉地形阻挡而非台风外雨带对流。

Aircraft observations

研究人员分析了飞行数据。A机首次复飞期间，逆风在着陆阶段波动约15节，侧风平均约25节且变化远超7节，涡耗散率（EDR）达0.8 m^2/3 s^-1以上，垂直速度在+15 m/s至-5 m/s间剧烈振荡，水平风向在低风速下出现全圆周旋转，表明遭遇极强湍流与涡旋。B机第三次复飞在约100英尺高度逆风在10至30节间数秒内剧变，侧风变化远超7节，EDR约0.6 m^2/3 s^-1。数据一致显示复飞前低空存在显著逆风变化、侧风变化及严重湍流。

Numerical model setup

研究人员介绍了数值模式设置。为探究上游地形作用，使用RAMS进行大涡模拟（Large Eddy Simulation, LES） capable边界层模拟，嵌套网格分辨率由25公里递减至200米，垂直层伸展至17公里。对比实验将TPE上游地形分别削至100米及30米（近似平原），时间步长由10秒递减至0.833秒，采用Louis地表通量参数化及LEAF 3陆面模式，旨在隔离地形对风场与湍流的增强效应。

Modelling results

研究人员展示了模拟结果。原始地形模拟显示04 UTC后跑道05L及05R阈值处逆风与侧风波动约5至7节（低于实测但因参数化限制），EDR约0.45 m^2/3 s^-1。地形削至30米后，逆风、侧风波动标准差显著降低（如05L逆风标准差由2.08节降至1.63节，EDR由0.0291降至0.0139 m^2/3 s^-1），90百分位绝对风变化减少约45%。EDR空间分布显示原始地形下机场存在东西向高值条带（Streak A），削平地形后条带减弱但仍存，表明台风边界层本身产生湍流，地形使其增强并在下游维持高EDR（约0.35至0.45 m^2/3 s^-1）。垂直剖面显示边界层呈中性层结，风切变不稳定主导，地形引起强迫抬升加剧湍流。

结论翻译

在强台风博杜尔影响下，2025年8月13日TPE有多架飞机执行复飞。选定飞行数据分析表明，复飞可能与显著的逆风变化、显著的侧风变化及严重湍流有关。这些促成复飞的气象因子可能与台风边界层结构及机场上游地形对气流的扰动有关。为进一步探究这些因子，研究人员进行了高分辨率数值天气预报（NWP）模拟及多种地形修改实验。结果显示，相较于削平地形（30米），原始地形使涡耗散率（EDR）和侧风增加约15%，逆风和侧风变化的第90百分位在地形作用下增加约45%。这表明在热带气旋伴随的强至疾东风下，地形在产生更强湍流和侧风变化中起重要作用。阵风性（即逆风和侧风变化）对局地地形特征高度敏感。然而需注意，数值天气预报模式在准确再现飞机记录的逆风和侧风变化绝对量级方面存在固有局限。当气流越过东侧不规则上游地形时，空气与地表摩擦可能在TPE上空导致更湍流和阵流的情况。研究人员利用TPE附近涡耗散率（EDR）图、横截面及不同地形情景下TPE上方稳定性评估了热带气旋边界层与地形对湍流的贡献。无论地形是否削平，仍可见东西向较高涡耗散率（EDR）条带，尽管削平地形后不那么显著。横截面与稳定性分析显示热带气旋边界层是产生湍流条件的主要因素，而地形增强了湍流。本研究结果可为理解热带气旋条件下地形对TPE上空湍流、逆风及侧风的贡献提供有用参考。特别是最初为香港国际机场（HKIA）开发应用的数值天气预报工具在评估影响TPE复飞的气象因子方面表现总体满意，表明在类似条件下进行预报是可行的。随着其他机场数据的获得，可在不同地形设置下进行类似研究。进一步研究台风与陆地相互作用的边界层结构将增进对其进出港飞机影响的理解，从而提供定量气象评估以协助空中交通管制。

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