沈陽(yáng)桃仙國(guó)際機(jī)場(chǎng)重要天氣對(duì)航班正常率影響分析

劉莉霞 田豐 李磊

民航東北地區(qū)空管局沈陽(yáng)氣象中心 110043

沈陽(yáng)桃仙國(guó)際機(jī)場(chǎng)重要天氣對(duì)航班正常率影響分析

劉莉霞 田豐 李磊

民航東北地區(qū)空管局沈陽(yáng)氣象中心 110043

本文通過(guò)對(duì)沈陽(yáng)桃仙國(guó)際機(jī)場(chǎng)1995～2011年期間重要天氣出現(xiàn)的小時(shí)數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，分析出不同時(shí)段、月份、年份、季節(jié)重要天氣發(fā)生的規(guī)律性，以及不同天氣系統(tǒng)對(duì)重要天氣產(chǎn)生的影響。統(tǒng)計(jì)2004～2011年因天氣原因?qū)е碌暮桨嗖徽Ｂ?，分析其季?jié)、年際變化特征，并與重要天氣出現(xiàn)的相關(guān)性等，得出沈陽(yáng)桃仙國(guó)際機(jī)場(chǎng)重要天氣對(duì)航班正常率的影響規(guī)律。

重要天氣；統(tǒng)計(jì)分析；航班正常

引言

目前，氣候的變化對(duì)人類的生產(chǎn)、生活逐漸產(chǎn)生越來(lái)越大的影響，各行各業(yè)無(wú)時(shí)無(wú)刻不在關(guān)心天氣的變化。在民用航空業(yè)，準(zhǔn)確的預(yù)報(bào)起、落航站及航路的天氣對(duì)航班的安全、正點(diǎn)、效率起到巨大的作用。統(tǒng)計(jì)沈陽(yáng)桃仙機(jī)場(chǎng)2004～2011年航班不正常率中發(fā)現(xiàn)，在不正常航班7988架次中，因天氣原因造成不正常的有2694架次，占總數(shù)的33.7%。近年來(lái)發(fā)生的飛行等級(jí)事故，多數(shù)與天氣有關(guān)。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，由于氣象原因?qū)е碌娘w行事故占飛行總事故的30%左右。氣象原因?qū)е碌娘w行事故中，惡劣能見(jiàn)度所造成的飛行事故最多，達(dá)40%；雷雨、冰雹和積雨云造成的事故占到25%。所以，著重對(duì)歷年雷暴、低能見(jiàn)度、大風(fēng)等重要天氣進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，探索沈陽(yáng)桃仙機(jī)場(chǎng)地區(qū)氣候變化的規(guī)律性，對(duì)天氣的變化能夠前瞻，為準(zhǔn)確的天氣預(yù)報(bào)積累經(jīng)驗(yàn)。本文統(tǒng)計(jì)了沈陽(yáng)桃仙機(jī)場(chǎng)1995～2011年《氣象地面觀測(cè)簿》中雷暴、＜500和500～800米之間的低能見(jiàn)度、十分鐘平均風(fēng)速≥10MPS、陣風(fēng)風(fēng)速≥17 MPS的氣象要素分別在北京時(shí)06～24（航班密集）、24-06（航班非密集）兩個(gè)時(shí)段發(fā)生的小時(shí)數(shù)。除十分鐘平均風(fēng)速≥10MPS的數(shù)據(jù)從整點(diǎn)實(shí)況中摘取外，其余要素均從紀(jì)要欄逐日統(tǒng)計(jì)。

1 重要天氣發(fā)生的日變化特征

不同天氣形勢(shì)影響下，一日間重要天氣出現(xiàn)的時(shí)間有很大的不同。統(tǒng)計(jì)1995-2011年雷暴、能見(jiàn)度＜500米、500～800米、平均風(fēng)速≥10m/s、陣風(fēng)風(fēng)速≥17m/s等重要天氣出現(xiàn)累計(jì)7140小時(shí)，其中雷暴發(fā)生小時(shí)數(shù)1682小時(shí)，占總小時(shí)數(shù)23%，低能見(jiàn)度發(fā)生小時(shí)數(shù)2053小時(shí)，占總小時(shí)數(shù)的29%，極大風(fēng)、大風(fēng)發(fā)生小時(shí)數(shù)3405小時(shí)，占總小時(shí)數(shù)的48%，各類天氣發(fā)生在航班密集和非密集時(shí)段分布情況、所占百分比如圖1所示：

航班密集時(shí)段（06-24時(shí)）和非密集時(shí)段（24-06時(shí)）重要天氣出現(xiàn)的比例如圖2所示：

圖2 航班密集時(shí)段和非密集時(shí)段出現(xiàn)的小時(shí)數(shù)

圖2中可見(jiàn)雷暴、極大風(fēng)、大風(fēng)出現(xiàn)的頻率日間明顯大于夜間，500米以下能見(jiàn)度夜間出現(xiàn)的頻率大于日間。這主要和地區(qū)性的天氣特點(diǎn)有關(guān)，沈陽(yáng)偏大風(fēng)速多出現(xiàn)在北京時(shí)的09～16時(shí)，多數(shù)為南高北低、東高西低、北高南低和暖鋒前形勢(shì)下的大風(fēng)；冷鋒后和倒槽形勢(shì)下大風(fēng)多出現(xiàn)在夜間，本場(chǎng)出現(xiàn)較少。能見(jiàn)度的日變化主要決定于影響能見(jiàn)度的各種天氣現(xiàn)象的日變化情況。例如：煙霧多生成在大氣近地面層層結(jié)穩(wěn)定、風(fēng)速小的早晨和黃昏。所以早晨、黃昏時(shí)刻能見(jiàn)度轉(zhuǎn)壞。午后低層穩(wěn)定層破壞，空氣亂流強(qiáng)，天氣現(xiàn)象逐漸消失，能見(jiàn)度轉(zhuǎn)好。但吹雪、風(fēng)沙與此相反，午后能見(jiàn)度轉(zhuǎn)壞，因?yàn)檫@時(shí)日射強(qiáng)、風(fēng)速大，亂流強(qiáng)烈，早晨黃昏反而轉(zhuǎn)好。

2 重要天氣發(fā)生的季節(jié)性特征及對(duì)航班正常率的影響

一般來(lái)說(shuō)，沈陽(yáng)地區(qū)春季，冷暖空氣活動(dòng)頻繁，冷暖氣團(tuán)交替控制東北地區(qū)，導(dǎo)致氣壓梯度較大從而發(fā)生大風(fēng)的概率較大。例如當(dāng)有低壓在東北地區(qū)強(qiáng)烈發(fā)展，在東部高壓較穩(wěn)定的情況下，常出現(xiàn)偏南大風(fēng)，形成風(fēng)沙和浮塵。春季冷暖空氣交替頻繁還有一個(gè)重大影響，氣溫變化大，降水現(xiàn)象有時(shí)表現(xiàn)先降雨然后轉(zhuǎn)雪，或先降雪然后轉(zhuǎn)雨或降雨夾雪，在適當(dāng)條件下，可造成跑道結(jié)冰及影響地面能見(jiàn)度。夏季是雷暴、冰雹、暴雨等強(qiáng)對(duì)流天氣出現(xiàn)最集中的季節(jié)。當(dāng)?shù)孛娴蛪喊l(fā)展強(qiáng)烈，在高空500百帕形成冷渦時(shí)，可造成機(jī)場(chǎng)連續(xù)3～4天雷暴天氣。秋季副熱帶高壓逐漸南撤，冷空氣勢(shì)力增強(qiáng)，氣溫下降。雖有雷暴強(qiáng)降水等天氣表現(xiàn)，但次數(shù)明顯減少，基本為適航天氣。冬季天氣復(fù)雜，航班不正常率有增加趨勢(shì)。

2.1 重要天氣發(fā)生的季節(jié)性特征

沈陽(yáng)桃仙國(guó)際機(jī)場(chǎng)地處歐亞大陸東部中緯度地帶，屬溫帶大陸季風(fēng)氣候。冬季受西伯利亞冷氣團(tuán)控制，夏季受太平洋暖氣團(tuán)影響。雖然全年盛行偏南風(fēng)，但冬季偏北風(fēng)的頻率明顯增加，僅次于偏南風(fēng)頻率。春季和秋季分別是冬夏和夏冬冷暖氣團(tuán)交換的轉(zhuǎn)換季節(jié)。如圖3所示，夏季雷暴出現(xiàn)小時(shí)數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于其它季節(jié)。沈陽(yáng)桃仙機(jī)場(chǎng)地區(qū)產(chǎn)生雷暴的天氣形勢(shì)主要有冷鋒雷暴、冷渦雷暴、切變線雷暴、副熱帶高壓西伸東退雷暴、高壓內(nèi)部熱對(duì)流雷暴及沿副熱帶高壓后部北上的江淮氣旋、黃河氣旋、渤海氣旋等。如圖4所示，低能見(jiàn)度集中在秋、冬交替和冬季，冬季受西伯利亞冷氣團(tuán)控制，偏北風(fēng)頻率明顯增加，氣候寒冷，冬季多降雪導(dǎo)致低能見(jiàn)度。冬季由于地面輻射降溫，在適當(dāng)濕度條件下，容易形成霧。受沈陽(yáng)市區(qū)煙和環(huán)境影響，機(jī)場(chǎng)初冬季節(jié)開(kāi)始就會(huì)受煙影響。單純煙影響能見(jiàn)度小于1KM的次數(shù)較少，但煙霧混合可造成機(jī)場(chǎng)低能見(jiàn)度，在較弱的氣壓形勢(shì)和較穩(wěn)定的大氣層結(jié)情況下，往往持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)。

圖3 累年各季雷暴出現(xiàn)平均小時(shí)數(shù)

圖4 累年各季低能見(jiàn)度出現(xiàn)的平均小時(shí)數(shù)

如圖5所示，春季，大風(fēng)及十分鐘平均風(fēng)速≥10MPS（視為超大平均風(fēng)）的天氣出現(xiàn)頻率最高。其中大風(fēng)總944小時(shí)，春季658小時(shí)，占全年的70%左右；超大平均風(fēng)總2421小時(shí)，春季1584小時(shí)，占全年的65%左右。季節(jié)性很明顯，主要源于其處于歐亞大陸東部中緯度地區(qū)，地形上處于遼河平原喇叭口內(nèi)“風(fēng)洞”邊緣的特殊地理位置，氣候上受溫帶大陸季風(fēng)氣候影響，當(dāng)有低壓在東北地區(qū)強(qiáng)烈發(fā)展，在東部高壓較穩(wěn)定的情況下，常出現(xiàn)偏南大風(fēng)。春季影響機(jī)場(chǎng)的天氣系統(tǒng)主要為蒙古氣旋、貝湖氣旋、東北低壓等北方天氣系統(tǒng)。天氣表現(xiàn)多南、北大風(fēng)，其中尤以西南大風(fēng)最為顯著。

圖5 累年各季節(jié)大風(fēng)及平均風(fēng)速≥10MPS出現(xiàn)的平均小時(shí)數(shù)

2.2 累年各季重要天氣對(duì)航班正常率的影響

通過(guò)對(duì)沈陽(yáng)桃仙機(jī)場(chǎng)地區(qū)重要天氣發(fā)生的季節(jié)性分析，我們大致可以看出各個(gè)季節(jié)影響航班正常率的主要天氣現(xiàn)象和個(gè)別航班不正常率有所增加的主要因素。從圖7中可見(jiàn)，春、夏、秋三個(gè)季節(jié)的因天氣原因?qū)е碌暮桨嗖徽Ｂ什▌?dòng)幅度較小，比較平穩(wěn)。春季主要的風(fēng)沙、浮塵持續(xù)時(shí)間較短，較難使能見(jiàn)度降低到1000米以下，此種天氣造成飛機(jī)返航、備降情況極少。春季的凍雨和雨夾雪天氣也多有發(fā)生，但是春季由于地面增溫快，機(jī)場(chǎng)跑道維護(hù)及時(shí)，一般不會(huì)影響航班的正常。夏季雷雨多集中在6月份，但此季節(jié)低能見(jiàn)度狀況減少，航班不正常情況多數(shù)雷雨影響，航班不正常率稍有增加。秋季是飛行的黃金時(shí)期，天氣基本適航。冬季低能見(jiàn)度天氣增多，航班不正常率明顯增加，圖中可見(jiàn)航班不正常率與500～800米的低能見(jiàn)度有很好的相關(guān)性，主要表現(xiàn)為降雪、地面吹雪、煙霧混合造成的低能見(jiàn)度，由于降雪持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，跑道積雪很難清理，往往造成大面積的航班延誤。

3 重要天氣發(fā)生的年變化特征及對(duì)航班正常率的影響

3.1 重要天氣發(fā)生的年變化特征

統(tǒng)計(jì)1995～2011年重要天氣發(fā)生的情況來(lái)看，十分鐘平均風(fēng)≥10MPS、大于等于17MPS陣風(fēng)發(fā)生的頻次從1996年開(kāi)始呈明顯的上升趨勢(shì)，2004年開(kāi)始逐漸減緩，恢復(fù)到1995年水平，兩者趨勢(shì)非常一致；雷暴發(fā)生的頻次在2005年出現(xiàn)一個(gè)高值后也恢復(fù)平穩(wěn)，各年份沒(méi)有明顯的變化趨勢(shì)；低能見(jiàn)度的變化趨勢(shì)不明顯，不過(guò)從圖6中可看出低能見(jiàn)度與風(fēng)的變化似乎有些相關(guān)聯(lián)，除2000、2001年外，多數(shù)年份低能見(jiàn)度的波谷與風(fēng)的波峰相對(duì)應(yīng)。

3.2 重要天氣的年變化對(duì)航班正常率的影響

從圖8重要天氣年變化與航班不正常率的關(guān)系可以看出，沈陽(yáng)桃仙機(jī)場(chǎng)影響航班不正常的主要天氣為低能見(jiàn)度，2004年～2011年不正常率稍有下降，2008年出現(xiàn)最低值，近似2004年，與航班量的增長(zhǎng)成反比，不正常率的降低應(yīng)該源于2008年奧運(yùn)會(huì)的保障。因此也可看出，因天氣原因造成的航班不正常率通過(guò)準(zhǔn)確的氣象預(yù)報(bào)，有效的保障手段可以得到改善。

圖61995～2011年重要天氣發(fā)生小時(shí)數(shù)變化趨勢(shì)

圖72004～2011年各季重要天氣發(fā)生的小時(shí)數(shù)與航班不正常率的關(guān)系

圖8 重要天氣年變化與航班不正常率的關(guān)系

4 結(jié)語(yǔ)

1）沈陽(yáng)地區(qū)重要天氣現(xiàn)象發(fā)生有著明顯的日變化和季節(jié)性特征。

2）重要天氣發(fā)生的頻次與飛行正常率有著緊密的關(guān)系。

3）低能見(jiàn)度對(duì)飛行正常率的影響性權(quán)重很大。

4）因天氣原因?qū)桨嗾Ｂ实挠绊懲ㄟ^(guò)良好的服務(wù)保障、準(zhǔn)確的天氣預(yù)報(bào)能夠有一定的控制效果。

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10.3969/j.issn.1001-8972.2012.18.061