1997—2013年烏魯木齊機(jī)場跑道視程與低能見度特征對比分析

摘 要：文章應(yīng)用1997～2013年烏魯木齊機(jī)場11月～次年3月逐時地面觀測資料、AWOS輸出RVR數(shù)值、烏魯木齊臺站的探空資料以及NCEP/ NCAR一天4次的1°×1°再分析資料，應(yīng)用氣候統(tǒng)計方法探求烏魯木齊機(jī)場低能見度天氣主導(dǎo)能見度（VIS）及跑道視程（RVR）的日變化特征及兩者的相互關(guān)系，結(jié)果表明：（1）不同級別的VIS對應(yīng)的RVR數(shù)值日變化特征不同；（2）RVR≤VIS出現(xiàn)概率的變化規(guī)律基本一致，日變化幅度非常大，易在11時-15時出現(xiàn)RVR數(shù)值低于VIS數(shù)值而導(dǎo)致達(dá)不到起降標(biāo)準(zhǔn)情況；（3）RVR≤VIS持續(xù)時間以小于等于2小時為主，且持續(xù)時間高于4個小時的RVR≤VIS天氣過程中天氣現(xiàn)象以煙為主，且高空表現(xiàn)為偏西氣流型，地面場表現(xiàn)為帶狀高壓型，逆溫層具有逆溫層頂?shù)?、逆溫層薄、逆溫?qiáng)度弱、持續(xù)時間短等特點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：烏魯木齊機(jī)場低能見度；RVR與VIS的對比分析；環(huán)流分析

1 概述

在航空業(yè)務(wù)運(yùn)行中，主導(dǎo)能見度（VIS）（本機(jī)場VIS的標(biāo)準(zhǔn)為800米）低于運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)后，航空管制單位就可依照跑道視程Runway Visual Range（RVR）的數(shù)值來決定是否夠飛行器的起降標(biāo)準(zhǔn)。張美平等[1]對廣州白云機(jī)場1970-2000年低能見度天氣的氣候特征進(jìn)行統(tǒng)計，結(jié)果表明能見度在不同等級下具有不同的年周期變化特征，袁嫻等[2]利用多種資料對2000-2009年上海浦東機(jī)場平流霧天氣進(jìn)行統(tǒng)計監(jiān)測，指出浦東機(jī)場平流霧發(fā)生頻次逐年增多，持續(xù)時間有增長趨勢；朱蕾[3]分析了烏魯木齊機(jī)場低能見度的季際、年際變化規(guī)律，并提出引起烏魯木齊機(jī)場絕大多數(shù)的低能見度時次由凍霧引起；王楠[4]針對烏魯木齊機(jī)場霧的季節(jié)內(nèi)的不均勻性特征做了分析，為預(yù)報凍霧天氣提供了依據(jù)。

烏魯木齊機(jī)場低能見度天氣具有：能見度低、維持時間長、變化無常等特點(diǎn)，所以對于烏魯木齊機(jī)場來說低能見度的天氣仍然是預(yù)報工作中的難點(diǎn)弱點(diǎn)，而且針對RVR的研究，也多集中在氣象設(shè)備針對其機(jī)器結(jié)構(gòu)、計算原理的應(yīng)用[5-6]，所以增強(qiáng)對本場RVR特點(diǎn)研究，在VIS低標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)行的情況下，就顯得尤為重要。并且從某些方面來講，RVR數(shù)據(jù)更具有顯示運(yùn)行的指標(biāo)意義。

所以研究在冬季低能見度的天氣RVR的變化特征及其與VIS之間的關(guān)系的研究很有必要，為烏魯木齊機(jī)場低能見度天氣的預(yù)報提供一些參考，加深對烏魯木齊機(jī)場低能見度天氣規(guī)律的認(rèn)識，提高航班準(zhǔn)點(diǎn)率。

2 結(jié)論分析

2.1 不同級別能見度對應(yīng)的RVR數(shù)值日變化特征

為了表征不同能見度的對本場飛行運(yùn)行的影響，將低能見度天氣分為以下級別：低標(biāo)準(zhǔn)霧（煙）（低于300米含），濃霧（煙）（300-500米含），凍霧（煙）（500-900米含），霧（煙）天氣（低于900米含）。

所示，不同級別的VIS對應(yīng)的RVR數(shù)值日變化特征是不同的。烏魯木齊機(jī)場RVR降落標(biāo)準(zhǔn)為550（含）米，起飛標(biāo)準(zhǔn)為400（含）米，低標(biāo)準(zhǔn)天氣對應(yīng)的RVR數(shù)值變化非常平穩(wěn)，基本在400米附近波動，在07時-18時，尤其在10時-14時，持續(xù)低于400米起飛標(biāo)準(zhǔn)，反映在實(shí)際工作中這種天氣情況下，航班在能見度波動時期偶爾可以起飛，航班均無法降落。這也就說明，在主導(dǎo)能見度低于300（含）米情況下，RVR數(shù)值均為400米左右，日變化不顯著。濃霧（煙）天氣對應(yīng)的RVR數(shù)值，基本維持在550（含）米以上，11時-16時數(shù)值相對低一些以外，其余各時次基本維持在700（含）米左右，日變化特征變化趨勢與低能見度天氣對應(yīng)RVR相同，變化幅度小于后者；凍霧（煙）天氣對應(yīng)的RVR數(shù)值19時至次日09時維持在1200米左右，其余時間也維持在700米以上，所以當(dāng)主導(dǎo)能見度處于濃霧（煙）階段時，飛機(jī)也是可以正常起降的。

2.2 RVR與VIS對應(yīng)關(guān)系

大多數(shù)地能見度天氣情況，RVR數(shù)值均高于VIS數(shù)值，但日常工作中也會出現(xiàn)RVR低于VIS的情況，低能見度天氣累計出現(xiàn)7539個小時，其中RVR低于VIS的時次為943個時次，兩者相等的時次為525個時次。按照不同級別VIS對應(yīng)的RVR數(shù)值來看，低標(biāo)準(zhǔn)霧（煙）時，RVR數(shù)值等于VIS數(shù)值時次為108個時次，小于VIS數(shù)值時次為128個時次；濃霧（煙）時，RVR數(shù)值等于VIS數(shù)值時次為82時次，小于VIS數(shù)值時次為152次；凍霧（煙）時，RVR數(shù)值等于VIS數(shù)值時次為335時次，小于VIS數(shù)值時次為663次。

根據(jù)RVR與VIS之間大小關(guān)系，其出現(xiàn)概率的日變化特征為：RVR-VIS>0的時次很平穩(wěn)，峰值微偏左，坡度很小。在19時-次日04時出現(xiàn)概率顯著高于RVR低于和等于零的情況。RVR-VIS<0，RVR-VIS=0出現(xiàn)概率的變化規(guī)律基本一致，且與RVR數(shù)值的日變化規(guī)律成明顯的負(fù)相關(guān)（r=-0.85），兩者日變化幅度非常大，尤以RVR-VIS=0離散程度最高，變化陡峭（bk=1.6），峰值偏左（bs=2.2）。根據(jù)兩者的變化特征可以看出，RVR-VIS<0，RVR-VIS=0累計時次70%集中出現(xiàn)在11時-15時，該時期為低能見度天氣極易出現(xiàn)且RVR較低的時期，且為濃霧（煙）和低標(biāo)準(zhǔn)霧（煙）相對易發(fā)期，表現(xiàn)為：VIS位于500米左右，RVR與VIS的差值多集中在200米以內(nèi)，導(dǎo)致RVR也達(dá)不到起降標(biāo)準(zhǔn)，影響航班正常起降。

由于RVR-VIS<0，RVR-VIS=0變化趨勢的一致性，接下來文章將兩者作為一個整體就RVR≤VIS的持續(xù)時間進(jìn)行分析。分析表明77%RVR數(shù)值等于低于VIS的持續(xù)時間一般都不長，且68.3%都只出現(xiàn)1小時，19.1%為持續(xù)出現(xiàn)2個小時，6.9%為持續(xù)出現(xiàn)3小時，5.7%為持續(xù)時間4小時含以上。針對于持續(xù)時間超過（含）4個小時天氣過程（分為單RVR≤VIS過程和該過程前后各5小時過程）進(jìn)行對應(yīng)天氣現(xiàn)象分析，結(jié)論如表1所示。

由表1顯示整體來看，烏魯木齊機(jī)場冬季引起RVR持續(xù)性低于等于VIS的視覺障礙的主要誘因為霧，煙現(xiàn)象只占4.9%，且在能見度低標(biāo)準(zhǔn)的情況下，全部都是霧的影響。相對而言，煙的影響主要集中在凍霧（煙）階段，占有40%時次。而針對RVR≤VIS持續(xù)過程的前后各5小時，表現(xiàn)出了不同的特點(diǎn)，相比之下，濃霧（煙）、凍霧（煙）情況出現(xiàn)時間降低，尤其是凍霧（煙）的情況，減少了81個時次，其中主要體現(xiàn)在煙出現(xiàn)時次的減少上。

由此可見，RVR≤VIS持續(xù)過程多為能見度≥1000米迅速下降至1000米以下，且隨著能見度的下降，濕度也在下降，天氣現(xiàn)象逐漸轉(zhuǎn)為煙。這種情況尤其多集中出現(xiàn)在500-900（含）米階段。

2.3 RVR≤VIS持續(xù)過程的環(huán)流形式分析

選取RVR≤VIS持續(xù)過程選取天氣現(xiàn)象為煙且相對濕度低的三次過程：2002-2-10（13時-18時），2004-2-22（14時-17時），2006-1-14（14時-17時）。

三次過程500hpa環(huán)流形勢的合成分析（圖略），其高空環(huán)流形勢為偏西氣流型，且多短波槽活動，對于冬季的北疆環(huán)流處于均值狀態(tài)；等溫線和等高線基本平行，尤其在北疆沿天山一線基本呈等溫狀態(tài)，無明顯溫度平流。海平面氣壓為東伸帶狀高壓型（圖略），在45-55°N范圍內(nèi)有兩個或兩個以上小高壓排列成帶狀，北疆處于帶狀高壓底部的均壓區(qū)內(nèi)，氣壓變化不大。

另一方面，三次煙過程中，溫度的垂直變化較為直觀的反映了RVR≤VIS且天氣現(xiàn)象為煙的過程的變化規(guī)律，按照三次過程的出現(xiàn)及持續(xù)時間，選擇當(dāng)日08時和20時的溫廓線進(jìn)行分析，如圖3所示，三次過程溫廓線有共通性也有差異，在08時溫廓線在900-1000米高度處為逆溫過程，與凍霧天氣相比逆溫層頂?shù)停▋鲮F逆溫層頂1500米，有的甚至到3000米）；逆溫強(qiáng)度差異較大，2004-02-22過程逆溫強(qiáng)度為0.58℃/100m，而2006-01-14，逆溫強(qiáng)度0.09℃/100m，尤其是900米高度以下，幾乎為等溫狀態(tài)；在20時的溫廓線上，逆溫層被抬高至1100-1600米高度，稱為懸浮逆溫，而機(jī)場高度至1100-1600米轉(zhuǎn)為減溫層，逆溫層的抬高有利于污染物的擴(kuò)散和煙霧層上升，本場上空煙霧濃度大大降低，能見度好轉(zhuǎn)明顯。

3 結(jié)束語

（1）一般情況下，低標(biāo)準(zhǔn)的天氣下RVR也是在標(biāo)準(zhǔn)以下，不滿足起降標(biāo)準(zhǔn)；濃霧（煙）情況下，RVR基本維持在標(biāo)準(zhǔn)以上；凍霧（煙）天氣情況下，RVR在標(biāo)準(zhǔn)以上。

（2）RVR

（3）RVR≤VIS持續(xù)時間以小于等于2小時為主，且持續(xù)時間高于4個小時的RVR≤VIS天氣過程中天氣現(xiàn)象以煙為主，尤其是VIS處于濃霧（煙）的情況，且過程前后VIS均較好。

（4）分析3次RVR≤VIS且天氣現(xiàn)象為煙的天氣過程，其500hpa環(huán)流形式表現(xiàn)為偏西氣流型，海平面氣壓場表現(xiàn)為帶狀高壓型，逆溫層具有逆溫層頂?shù)?、逆溫層薄、逆溫?qiáng)度弱、持續(xù)時間短等特點(diǎn)。

參考文獻(xiàn)

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