段煉，岳煉

成都雙流機場2007—2017年能見度變化特征分析

段煉，岳煉

（中國民航飛行學(xué)院，四川 廣漢 618307）

能見度是氣象學(xué)的重要組成部分，對社會生產(chǎn)生活有著較大的影響，對航空運輸尤為重要。因此，研究能見度變化特征對保障飛行安全意義深遠。利用雙流機場2007—2017年期間的歷史觀測資料，運用等級分析法、統(tǒng)計分析法等方法，分析其年際變化、季節(jié)變化、月變化、日變化等多時間尺度的變化特征。結(jié)果表明，雙流機場大氣能見度11年均值上升了近2 km；冬季平均能見度最低為4 985.87 m，夏季平均能見度最高為7 381.6 m，能見度呈現(xiàn)出春夏較好、秋冬較差和四季分明的特點；日變化特征主要是日出后逐漸上升，日落后開始下降，在14：00最佳，凌晨00：00最差；各級低能見度出現(xiàn)的日數(shù)和比例逐年下降，大氣能見度逐年改善，并在2015年后超過前幾年的總體平均水平。

能見度；特征分析；雙流機場；航空氣象

1 引言

氣象學(xué)上能見度指“白天視力正常的人在當時的天氣條件下，能從天空背景中看到和辨認目標物（黑色，大小適度）的最大水平距離；夜間指中等強度的發(fā)光體能被看到和識別的最大水平距離”[1]。在民航運輸安全和運行效率等方面，能見度有著極其深遠的影響[2]。在國際上導(dǎo)致民航事故發(fā)生的所有氣象因子中，能見度低于1 km的天氣所占比例高達

50%[3]。據(jù)相關(guān)統(tǒng)計[4]，1951—1998年中國發(fā)生的飛行事故中，有245次與氣象因子有關(guān)，其中19.2%由低能見度造成。同時，低能見度對航班延誤的貢獻率將近50%，例如雙流機場在2017-12-04，因一次持續(xù)的低能見度天氣過程，造成358次航班的出港延誤，26架次的航班被取消，超過1.5萬名旅客被迫滯留機場的嚴重后果，對民航運輸業(yè)各參與對象造成了直接或間接的重大損失。因此對雙流機場的能見度天氣進行特征分析，掌握其規(guī)律及特點有利于今后對低能見度天氣進行預(yù)報，更好地服務(wù)民航飛行，且對于保障飛行安全、提高經(jīng)濟效益具有重要意義[5]。

隨著中國航空業(yè)的快速發(fā)展，針對機場能見度的研究逐年增加。段煉等[6]對綿陽機場的低能見度進行了統(tǒng)計分析，結(jié)果表明此機場的低能見度現(xiàn)象有明顯的季節(jié)性，霧對造成低能見度現(xiàn)象有著重要貢獻。郭智亮等[7]利用廣州白云機場的逐時觀測資料，分析了近年來白云機場能見度的變化特征。陳九齡等[8]利用虹橋機場的歷史觀測資料，運用等級分析法、Ridit[9]中值分析法、累積百分率法等統(tǒng)計方法，采用年際變化、季節(jié)變化、日變化等多時間尺度分析大氣能見度。朱蕾等[10]發(fā)現(xiàn)烏魯木齊機場近30年低能見度日數(shù)增長趨勢明顯，霧、濃煙和沙塵暴是造成機場低能見度的主要天氣。沈俊等[11]、周斌斌等[12]發(fā)現(xiàn)，低云和低能見度在造成航空事故的因素中占最大的比例。沈宏彬等[13]通過對雙流機場1986—2010年的自動觀測資料進行統(tǒng)計分析得到雙流機場能見度的統(tǒng)計變化規(guī)律。

2 資料與方法

本文研究使用的氣象數(shù)據(jù)取自成都雙流機場2007—2017年的日常航空天氣報告（METAR），使用python編程語言對報文進行解碼得到研究所需的各項數(shù)據(jù)并繪圖。同時使用等級分析法對能見度進行分級，粗略地劃分為：＜ 1 000 m，1 000 m＜＜3 000 m、3 000 m＜＜5 000 m、 5 000 m＜＜9 999 m以及≥9 999 m五個等級，對其日變化、年變化、年際變化特征等進行討論，得到雙流機場的能見度變化特征。統(tǒng)計氣候?qū)W上通常以3—5月為春季、6—8月為夏季、9—11月為秋季、12月至次年2月為冬季[14]。

3 結(jié)果與分析

3.1 雙流機場能見度年際變化特征分析

3.1.1 平均能見度的年際變化特征

平均能見度的年際變化如圖1所示。

圖1 平均能見度的年際變化

使用最小二乘法對平均能見度的年際變化曲線進行擬合，如圖1所示，雖然近11年的能見度值表現(xiàn)出一定振蕩特征，可明顯觀察得到雙流機場2007—2017年的年平均能見度總體呈現(xiàn)上升趨勢，由2007年的5 729.8 m升高到2017年的7 637.4 m；在不同的時間段呈現(xiàn)波動與起伏，例如在2007年緩慢上升直到在2009年達到第一個低谷，2011年后緩慢回升，2013年后迅速上升并在2015年達到第二個高峰，2015年后逐漸下降，2016年后又開始回升，最后達到有觀測資料的最高值7 637.4 m。由此，近11年雙流機場的年平均能見度上升了約2 km，每年平均增幅達到近200 m。

3.1.2 各級能見度的年際變化特征

各等級能見度在所在年份出現(xiàn)頻率的年變化情況如圖2所示。

圖2 各等級能見度在所在年份出現(xiàn)頻率的年變化情況

各等級能見度的出現(xiàn)次數(shù)與當年各級能見度總的出現(xiàn)次數(shù)的比值作為其出現(xiàn)頻率。1 000 m以下的能見度在每年的出現(xiàn)頻率大體上呈下降趨勢且出現(xiàn)頻率普遍較低，由2007年的3.07%振蕩下降至2017年的0.44%，其出現(xiàn)頻率的總體下降率高達26.3%。其最大的下降率出現(xiàn)在2009—2011年間為155%。同時也產(chǎn)生三次明顯的反彈，分別是2008—2009年間、2015—2016年間和2012—2013年間，同時也存在著頻率增大的情況，其頻率最大的上升率出現(xiàn)在2012—2013年間，為95%。

9 999 m及以上的能見度出現(xiàn)頻率大體上呈“U”形分布，由2008年的34.75%逐漸下降至2013年的28.32%，然后觸底反彈，逐漸增加至2017年的53.37%，其總體上的變化仍然是曲折上升。

3 000 m＜＜5 000 m、5 000 m＜＜9 999 m這兩個等級的能見度出現(xiàn)頻率大體上呈“M”形分布，其變化情況分別是3 000 m＜＜5 000 m，由2007年的20.66%逐漸上升至2012年的26.37%，再由2014年的27.73%階梯式下降至2017年的19.13%。5 000 m＜＜9 999 m由2007年的16.05%逐漸上升至2013年，然后由2016年的23.49%迅速降至2017年的17.68%。兩者“M”形分布的低點分別是2013的26.37%和2014年的22.51%。

圖2中唯一出現(xiàn)持續(xù)性下降情況的是1 000 m＜＜ 3 000 m這個等級中。由2007年的29.38%到2017年的9.38%，其頻率的平均下降率高達200%。

各級能見度出現(xiàn)天數(shù)的年變化如圖3所示。

圖3 各級能見度出現(xiàn)天數(shù)的年變化

如圖3所示，各等級的分布較為穩(wěn)定，其中＜1 000 m出現(xiàn)的天數(shù)最少，由2007年的45 d逐漸降至2017年的12 d。1 000 m＜＜3 000 m和3 000 m＜＜5 000 m均呈間斷性下降，前者的下降幅度較大，而后者的下降幅度較小。第四等級出現(xiàn)了較低幅度的抬升，由2007年的274 d逐漸抬升至2017年的276 d，其最大的抬升區(qū)間為2010—2015年間。最后的第五等級其天數(shù)分布變化曲線類似于“V”形。在2012年出現(xiàn)最低點205 d，長期來看依舊是曲折上升的，由2007年的237 d增加至2017年的277 d。

總體看，2007—2017年間雙流機場能見度在年際變化中表現(xiàn)出曲折上升、穩(wěn)步變好且各等級能見度分布呈現(xiàn)出“差低好高”的趨勢。

3.2 雙流機場能見度月、季節(jié)變化特征分析

3.2.1 能見度的月變化特征

能見度的逐月變化如圖4所示。

圖4 能見度的逐月變化圖

本文從幾個方面對能見度的月變化情況進行闡述。首先從長期來看，能見度的月變化呈現(xiàn)出波浪式前進、曲折式爬升的變化規(guī)律，為明顯的波峰、波谷曲線，且年最大值由2007-06的7 585.1 m升至2017-08的9 628.1 m，年最小值由2007-12的4 073.3 m升至2017-12的4 975.5 m。從每年的變化情況來看，其分布規(guī)律主要呈現(xiàn)為兩種形式，一種是倒“V”形，另一種是“M”形，其中“M”形占到81.82%，而倒“V”形占比不到20%。“M”形的產(chǎn)生主要是由于在春夏交替時能見度在短時下降并迅速回升，其下降的主要時間一般為6月，而倒“V”形的產(chǎn)生則符合一般的能見度變化規(guī)律。近11年的平均能見度月變化如圖5所示。

圖5 平均能見度的月變化

近11年的平均能見度月變化形如“M”，最大值出現(xiàn)在每年的8月份（7 595.1 m），最小值出現(xiàn)在年尾12月份（4 595.5 m），而在六月份出現(xiàn)了下降的局面，其值低于相鄰的兩個月。對月平均能見度數(shù)據(jù)進行擬合得到擬合曲線，為一條開口向下的拋物線，其變化規(guī)律符合實際情況。

3.2.2 能見度的季節(jié)變化特征

將歷史數(shù)據(jù)作平均化處理后，得到近11年來雙流機場能見度的季節(jié)變化柱狀圖，如圖6所示。

圖6 平均能見度的季節(jié)變化

四季中的平均能見度最好的是夏季的7 381.6 m，其最差的是冬季的4 985.87 m，而春季是僅次于夏季的第二等，秋季則是略高于冬季的倒數(shù)第二存在。由此可知雙流機場的能見度變化四季分明，表現(xiàn)為“春夏好，秋冬差”的狀況。這是由于近年來春夏兩季基礎(chǔ)溫度高，大氣湍流活動劇烈，污染物擴散條件好，并且降水較多，有利于大氣顆粒物的沉降，因此能見度升高。秋冬兩季則由于溫度較低，層結(jié)穩(wěn)定不利于空氣擴散，大氣能見度相對較低，且維持低能見度的時間較長。

3.3 雙流機場能見度日變化特征分析

平均能見度的日變化如圖7所示。

圖7 平均能見度的日變化

圖7給出了雙流機場能見度的日變化特征，對日變化數(shù)據(jù)進行擬合得到一條開口向下的拋物線。一天中的最低值出現(xiàn)在00：00，為5 044.7 m，之后一直上升，在06：00達到第一個波峰，之后在07：00出現(xiàn)波谷，日出后隨著溫度的升高，能見度迅速好轉(zhuǎn)，一般春秋季節(jié)雙流機場出現(xiàn)的輻射霧天氣多在09：00以后好轉(zhuǎn)。一天中14：00能見度最高，達到了7 239.2 m，和日最高氣溫相對應(yīng)。16：00—19：00之間能見度下降速度較快，主要由于太陽落山后，地面環(huán)境比熱容較小，導(dǎo)致溫度迅速降低，溫度露點差減小而后水汽凝結(jié)，相對濕度升高。19：00以后能見度下降速度繼續(xù)增加，直到00：00達到一天之中的最小值。這是由于繼19：00后空氣中水汽含量增加，而雙流機場氣候上屬于亞熱帶季風(fēng)氣候，一年四季濕度較大，位于四川盆地，這些因素在一定程度上加劇了能見度下降。

4 結(jié)論

對雙流機場2007—2017年的逐時觀測數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，其能見度的變化特征具有如下結(jié)論：平均能見度總體保持上升趨勢，由2007年的5 729.8 m升高到2017年的7 637.4 m；從日變化看，日出后能見度逐漸上升，日落后開始下降；從季節(jié)變化看，春夏季節(jié)的能見度天氣明顯優(yōu)于秋冬季節(jié)；從各級能見度出現(xiàn)頻率的年際變化看，能見度小于3 000 m的日數(shù)和比例逐年下降，雙流機場的能見度趨勢正向好的方向發(fā)展。

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V321.223

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2020.18.017

2095－6835（2020）18－0046－04

段煉（1968—），男，碩士，副教授，主要從事航空氣象科研教學(xué)工作。岳煉（1994—），男，碩士（在讀），學(xué)生，研究方向為航空運行管理。

〔編輯：嚴麗琴〕