哈爾濱機(jī)場低能見度與顆粒物濃度的關(guān)系

劉四階

（民航黑龍江空中交通管理分局，哈爾濱150079）

哈爾濱機(jī)場低能見度與顆粒物濃度的關(guān)系

劉四階

（民航黑龍江空中交通管理分局，哈爾濱150079）

利用2013年11月-12月哈爾濱機(jī)場的主導(dǎo)能見度和哈爾濱市區(qū)11個(gè)顆粒物監(jiān)測站點(diǎn)（包括PM2.5和PM10等7種顆粒物）的質(zhì)量濃度數(shù)據(jù)資料進(jìn)行計(jì)算，分析了哈爾濱機(jī)場能見度與顆粒物質(zhì)量濃度的相關(guān)關(guān)系。結(jié)果表明:平均ρ（PM2.5）和ρ（PM10）與能見度的r（相關(guān)系數(shù)）分別為-0.591、-0.567，7種顆粒物中能見度與ρ（PM2.5）的相關(guān)性最顯著。在11個(gè)站點(diǎn)中，道外承德廣場站點(diǎn)出現(xiàn)的最高相關(guān)系數(shù)次數(shù)最多，相關(guān)程度的高低與距離機(jī)場的直線距離沒有直接的關(guān)系，機(jī)場的相對(duì)濕度和能見度的相關(guān)最好，不同的相對(duì)濕度區(qū)間里，RH≤80%時(shí)，PM2.5和能見度相關(guān)程度最高；其次是RH＞90%區(qū)間，三個(gè)區(qū)間的相關(guān)系數(shù)都在0.55以上。

主導(dǎo)能見度；顆粒物質(zhì)量濃度；相關(guān)性；哈爾濱機(jī)場

隨著民航運(yùn)輸業(yè)的快速發(fā)展，能見度對(duì)航空運(yùn)輸?shù)挠绊懺絹碓矫黠@，已引起人們的廣泛關(guān)注。能見度與飛行的關(guān)系十分密切，是直接影響飛行任務(wù)執(zhí)行、機(jī)場開放的一個(gè)重要?dú)庀笠蛩兀?］。機(jī)場終端區(qū)出現(xiàn)低能見度天氣，不但會(huì)嚴(yán)重影響飛行員對(duì)機(jī)場跑道的視線，而且會(huì)分散飛行員的注意力，增大飛行員的心理壓力，因而對(duì)飛機(jī)起降的安全影響很大［2］。影響大氣能見度的因素主要包括氣象因子和空氣污染因子?？諝鉂穸取L(fēng)速和顆粒物濃度是影響能見度的主要因素［3］。在研究哈爾濱機(jī)場的能見度和顆粒物濃度日變化特征的基礎(chǔ)上，通過分析能見度與不同粒徑顆粒物濃度的相關(guān)性，以期了解影響哈爾濱機(jī)場大氣能見度變化的原因，提高低能見度預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率，提高日常低能見度保障水平和服務(wù)工作的效率。

1　數(shù)據(jù)與方法

1.1主導(dǎo)能見度

哈爾濱機(jī)場主導(dǎo)能見度的數(shù)據(jù)是根據(jù)芬蘭VAISALA公司的自動(dòng)觀測系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)測，每個(gè)小時(shí)由觀測員發(fā)布人工訂正后的數(shù)據(jù)。定義指觀測點(diǎn)四周一半或以上的視野范圍內(nèi)都能達(dá)到的最大水平距離。這些范圍可以是連續(xù)的，也可以是不連續(xù)的。哈爾濱機(jī)場主導(dǎo)能見度的觀測時(shí)段是24h連續(xù)不間斷地進(jìn)行觀測［4］。

1.2顆粒物濃度數(shù)據(jù)

黑龍江省哈爾濱市附近有11個(gè)環(huán)境空氣能見度監(jiān)測點(diǎn)（如圖1），除了東南方向距離機(jī)場直線距離56km的阿城會(huì)寧和偏東方向的平房東輕廠外，絕大部分都集中在機(jī)場東北方向，最近的直線距離嶺北26.3km。每個(gè)小時(shí)數(shù)據(jù)更新一次，有PM2.5（大氣中直徑小于等于2.5μm的顆粒物）、PM10（大氣中直徑小于等于10μm的顆粒物）等6種顆粒物濃度數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)從相關(guān)專業(yè)網(wǎng)站上定時(shí)記錄保存。1.3數(shù)據(jù)采集處理及分析

圖1　哈爾濱機(jī)場與11個(gè)顆粒物監(jiān)測站點(diǎn)方位圖Fig.1 Orientation diagram of Harbin airport and 11 PM monitoring sites

低能見度對(duì)飛行的影響較大，為了突出機(jī)場主導(dǎo)能見度和顆粒物濃度的關(guān)系，從2013年11、12月選取了5次大霧過程進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)分析。機(jī)場主導(dǎo)能見度采集自機(jī)場11、12月的月總簿，顆粒物濃度數(shù)據(jù)來自網(wǎng)站的記錄數(shù)據(jù)，剔除無效時(shí)次，有效數(shù)據(jù)為352h。用相關(guān)軟件對(duì)主導(dǎo)能見度和7種顆粒物質(zhì)量濃度進(jìn)行雙變量Pearson模式的分析得出圖2-7:

圖2　11月3日過程能見度與顆粒物相關(guān)系數(shù)圖Fig.2Visibility and PM correlation coefficient in November 3

圖311　月23日過程能見度與顆粒物相關(guān)系數(shù)圖Fig.3Visibility and PM correlation coefficient in November 23

圖4　12月2日過程能見度與顆粒物相關(guān)系數(shù)圖Fig.4Visibility and PM correlation coefficient in December 2

圖5　12月9日過程能見度與顆粒物相關(guān)系數(shù)圖Fig.5 Visibility and PM correlation coefficient in December 9

圖6　12月17日過程能見度與顆粒物相關(guān)系數(shù)圖Fig.6 Visibility and PM correlation coefficient in December 17

圖7　5次過程能見度與顆粒物相關(guān)系數(shù)圖Fig.7 Visibility and PM correlation coefficient in 5 processes

1.3.1影響能見度的主要顆粒物

從圖2-7可以看出:在5次低能見度過程中，除了11月3日機(jī)場主導(dǎo)能見度與NO2（二氧化氮）呈現(xiàn)正相關(guān)外，其他時(shí)次主導(dǎo)能見度和7種顆粒物濃度中的pm2.5、pm10、CO（一氧化碳）、NO2（二氧化氮）、SO2（二氧化硫）均呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)；與O3（臭氧1h濃度、8h濃度）呈現(xiàn)正相關(guān)，具體過程不同，各顆粒物濃度與能見度的相關(guān)系數(shù)也不一致，從5次過程的總數(shù)據(jù)（見圖8），可以看出影響哈爾濱機(jī)場主導(dǎo)能見度變化的主要因子依次為pm2.5、pm10、CO（一氧化碳），相關(guān)系數(shù)分別為-0. 591，-0.567，-0.535。對(duì)照表1，均達(dá)到了中等程度相關(guān)。

表1　相關(guān)系數(shù)與相關(guān)程度表［5］Tab.1 Correlation coefficient and the degree of correlation table［5］

圖8　最高相關(guān)系數(shù)各站點(diǎn)出現(xiàn)次數(shù)圖Fig.8 Frequency of occurrence of highest correlation coefficient in each site

1.3.2檢測站點(diǎn)的分析

從11個(gè)環(huán)境空氣能見度監(jiān)測點(diǎn)分布圖（圖1）看出，除了東南方向距離機(jī)場直線距離56km的阿城會(huì)寧和偏東方向的平房東輕廠外，其他站點(diǎn)絕大部分都集中在機(jī)場東北方向，其他站點(diǎn)最近的直線距離嶺北26.3km。為了計(jì)算比較各個(gè)站點(diǎn)的相關(guān)性，筆者將幾次過程的7種顆粒物濃度中各個(gè)站點(diǎn)最高的相關(guān)系數(shù)出現(xiàn)次數(shù)進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，做出了圖8，從圖中可以看出，在11個(gè)站點(diǎn)中，道外區(qū)承德廣場站點(diǎn)出現(xiàn)的最高相關(guān)系數(shù)次數(shù)最多，為14次；其次是道里區(qū)建國路站點(diǎn)，為6次；動(dòng)力和平路和阿城會(huì)寧站點(diǎn)最少，均為0次。得出出現(xiàn)的相關(guān)系數(shù)的高低與距離機(jī)場的直線距離沒有直接的關(guān)系，但東南方向的阿城會(huì)寧出現(xiàn)最高相關(guān)系數(shù)的次數(shù)最少。

1.3.3各個(gè)相對(duì)濕度段的相關(guān)比較

考慮到空氣濕度、風(fēng)速和顆粒物濃度是影響能見度的主要因素［3］，筆者計(jì)算出了能見度與機(jī)場其他要素的相關(guān)程度，見表2。

表2　5次過程機(jī)場能見度與其他要素相關(guān)系數(shù)表Tab.2Airport visibility and correlation coefficient of the other elements in 5 processes

從表2可以看出，機(jī)場的相對(duì)濕度和能見度的相關(guān)最好，為-0.662，達(dá)到了強(qiáng)相關(guān)，強(qiáng)于PM2.5的相關(guān)程度；其次是風(fēng)速，風(fēng)速越大，能見度越好，為0.523。

相關(guān)研究表明，RH＜80%影響能見度的天氣稱為霾，RH＞90%的為霧，介于二者之間為霧和霾共存現(xiàn)象［6］。本文研究針對(duì)低能見度過程，將相對(duì)濕度劃分為3個(gè)區(qū)段，RH≤80%，有93h；80%＜RH≤90%，有144h；RH＞90%，有113h。本文選取出現(xiàn)的對(duì)能見度與顆粒物濃度相關(guān)程度最高的PM2.5進(jìn)行了相關(guān)系數(shù)計(jì)算得出表3。

表3　各個(gè)相對(duì)濕度區(qū)間中PM2.5和能見度相關(guān)系數(shù)Tab.3 PM2.5 and visibility correlation coefficient in each relative humidity section

從表3可以看出，在相對(duì)濕度主導(dǎo)能見度和各個(gè)區(qū)間的相對(duì)濕度都呈負(fù)相關(guān)，其中在RH≤80%區(qū)間PM2.5和能見度相關(guān)程度最高，相關(guān)系數(shù)為-0.694。其次是RH＞90%區(qū)間，三個(gè)區(qū)間的相關(guān)系數(shù)都在0.55以上。

2　結(jié)語

a.哈爾濱機(jī)場主導(dǎo)能見度的顆粒物濃度相關(guān)程度高低依次為pm2.5、pm10、CO。在7種顆粒物中，能見度與ρ（PM2.5）的相關(guān)性最顯著。

b.在11個(gè)站點(diǎn)中，道外區(qū)承德廣場站點(diǎn)出現(xiàn)的最高相關(guān)系數(shù)次數(shù)最多，相關(guān)程度的高低與距離機(jī)場的直線距離沒有直接的關(guān)系。

c.機(jī)場相對(duì)濕度和能見度的相關(guān)最好，為-0.662，達(dá)到了強(qiáng)相關(guān)，大于PM2.5的相關(guān)程度。

d.不同的相對(duì)濕度區(qū)間里，RH≤80%時(shí)，PM2.5和能見度相關(guān)程度最高；其次是RH＞90%區(qū)間，三個(gè)區(qū)間的相關(guān)系數(shù)都在0.55以上。

［1］劉淑萍，王敬濤.鄭州機(jī)場低能見度特征分析及觀測要［J］.大眾科技，2012，（03）:85-86.

［2］楚建杰.白云機(jī)場低云低能見度天氣的幾個(gè)影響因子［J］.廣東氣象，2003，（01）:12-13.

［3］王淑英，張小玲，徐曉峰.北京地區(qū)大氣能見度變化規(guī)律及影響因子統(tǒng)計(jì)分析［J］.氣象科技，2003，31（2）:109-114.

［4］MH/T 4016.1——007民用航空氣象第1部分:觀測和報(bào)告［S］:第7頁.

［5］馬立平.統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化——無量綱化方法［J］.北京統(tǒng)計(jì)，2000，（03）:34-35.

［6］王京麗，劉旭林.北京市大氣細(xì)粒子質(zhì)量濃度與能見度定量關(guān)系初探［J］.氣象學(xué)報(bào)，2006，64（2）:221-227.

Relationship between low visibility and PM concentration of Harbin airport

LIU Si-jie
（Air Traffic Management Bureau of Heilongjiang Civil Aviation，Harbin 150079，China）

Taking use of prevailing visibility of Harbin airport and 11 monitoring sites（including PM2.5 and PM10 total seven kinds of PM）for PM from November to December in 2013.The mass concentration data information were calculated，and analyzed the relationship between Harbin airport visibility and PM mass concentration.The results showed that:the average ρ（PM2.5）and r（correlation coefficient）between ρ（PM10）and visibility were-0.591，-0.567，the relevance between visibility and ρ（PM2.5）among seven kinds of PM is the most significant.In the 11 sites，the highest correlation coefficient occurs the most times in Chengde Plaza site of Daowai district.Degree of correlation has no direct relation with straight-line distance to airport，relative humidity and visibility of airport is the best.In the section of different relative humidity，when RH≤80%，relevance between PM2.5 and visibility is the highest；followed by the section when RH＞90%，correlation coefficient of three sections are all above 0.55.

Prevailing visibility；PM mass concentration；Relevance；Harbin Airport

劉四階（1960-），男，遼寧營口人，助理工程師，主要從事航空天氣預(yù)報(bào)工作。

P427.2

A

1674-8646（2016）14-0148-03

2016-05-21