能見度儀對(duì)中國?？跈C(jī)場霧的監(jiān)測及應(yīng)用

符彩芳 曾喜

中國民用航空中南地區(qū)空中交通管理局海南分局，中國·海南 海口 571126

冬季大霧是影響中國?？诿捞m機(jī)場飛行安全的主要天氣因素。論文利用海口美蘭機(jī)場自動(dòng)觀測系統(tǒng)及周邊安裝的能見度儀數(shù)據(jù)對(duì)2019年12月至2020年2月的霧進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，探討能見度儀對(duì)機(jī)場大霧作用。

霧；?？诿捞m機(jī)場；能見度儀

1 資料與方法

1.1 資料

論文所用資料主要有：①中國?？跈C(jī)場的自動(dòng)觀測系統(tǒng)（AWOS）每min 自動(dòng)觀測數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)包括：地面風(fēng)、溫度、濕度、能見度等氣象要素；②?？跈C(jī)場周邊4 個(gè)前向散射儀，數(shù)據(jù)包括能見度和氣象光學(xué)視距(MOR)，數(shù)據(jù)每15s 更新一次。

1.2 前向散射能見度儀情況

2019年上半年，中國海南空管氣象臺(tái)在?？跈C(jī)場周邊10～20km 內(nèi)的5 個(gè)鐵塔站點(diǎn)安裝前向散射儀，用于探測安裝點(diǎn)的能見度和MOR 等數(shù)據(jù)，探測數(shù)據(jù)通過4G 網(wǎng)絡(luò)發(fā)送至工作站上的IMS 軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和顯示等。目前位于海口機(jī)場東南放心的龍橋玉符村測站（vis5）塔架抱桿雖然已經(jīng)安裝，但不具備設(shè)備現(xiàn)場安裝保障條件，所以當(dāng)前只有4個(gè)站點(diǎn)（vis1、vis2、vis3 和vis4）能見度數(shù)據(jù)可以使用（如圖1所示）。

圖1 能見度儀位置圖

1.3 大霧定義

根據(jù)中國民用航空氣象行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，大霧天氣定義為主導(dǎo)能見度低于1km，結(jié)合?？跈C(jī)場使用Ⅱ類飛機(jī)起降的盲降標(biāo)準(zhǔn)，論文將能見度大于等于400 且低于1000m 的定義為大霧，能見度低于400m 以下的定于為濃霧。同時(shí)，規(guī)定一次霧過程持續(xù)時(shí)間為霧從開始到結(jié)束的實(shí)際出現(xiàn)時(shí)間且能穩(wěn)定維持30min 以上，霧的等級(jí)定義為該持續(xù)時(shí)間內(nèi)的最低能見度達(dá)到的級(jí)別標(biāo)準(zhǔn)。利用海口機(jī)場和周邊4 個(gè)前向散射能見度儀的能見度數(shù)據(jù)對(duì)2019年12月至2020年3月的霧進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。

2 霧的特征分析

表1 ?？跈C(jī)場與周邊站點(diǎn)霧生成頻次的月變化

上表為2019年12月-2020年2月海口機(jī)場與周邊4 個(gè)站點(diǎn)的霧生成的次數(shù)，其中?？跈C(jī)場（awos）總共有34 次霧過程，周邊四個(gè)站點(diǎn)vis1、vis2、vis3 與vis4 分別有17、8、24 和41 次霧過程。可看出2019年冬季?？跈C(jī)場東南部的站點(diǎn)vis3、vis4 比北部的vis1、vis2 霧生成的次數(shù)多。?？跈C(jī)場和vis4 每月霧生成的次數(shù)較為均勻，其他站點(diǎn)月變化不明顯，考慮到當(dāng)前只有3 個(gè)月數(shù)據(jù)，未有表現(xiàn)出明顯的規(guī)律（如表1所示）。

根據(jù)?？跈C(jī)場霧出現(xiàn)的日變化（如圖2a 所示）可以看出，海口機(jī)場夜間至早晨（14～23 時(shí)）均有霧的生成，且濃霧日變化呈單峰型，集中在早間生成。機(jī)場周邊的4 個(gè)能見度站點(diǎn)的霧出現(xiàn)的日變化可看出（如圖3a 所示），霧主要發(fā)生也集中在夜間至清晨，vis1 和vis2 霧生成頻率較高的時(shí)段集中在17～23 時(shí)，呈上升趨勢，而vis3 和vis4 霧生成頻率的時(shí)段集中在13～21 時(shí)，呈單峰型，表明機(jī)場東南部的霧生成時(shí)間稍早與機(jī)場北部地區(qū)，對(duì)海口機(jī)場霧的預(yù)報(bào)有較好的指示作用。

通過?？跈C(jī)場霧的持續(xù)時(shí)間（如圖2b 所示）分析可看出，?？跈C(jī)場霧持續(xù)時(shí)間在1h 以內(nèi)的過程次數(shù)最多，共有13 次，約占總次數(shù)的1/3。霧出現(xiàn)的持續(xù)時(shí)間為2h、3h、4h 和5h 的頻次都較為平均，最長的一次霧過程持續(xù)時(shí)間為5h47min。大霧的維持時(shí)間較短，大多數(shù)大霧過程持續(xù)時(shí)間都在2h 以內(nèi)。機(jī)場周邊的站點(diǎn)霧持續(xù)時(shí)間分布（如圖3b 所示）可得出，4 個(gè)站點(diǎn)的霧持續(xù)時(shí)間都在4h 以內(nèi)，最長一次霧過程持續(xù)10h，站點(diǎn)vis3 的霧持續(xù)時(shí)間峰值在1h 以內(nèi)，與海口機(jī)場相似。

圖2 ?？跈C(jī)場霧生成的日變化(a)和霧的持續(xù)時(shí)間(b)

圖3 ?？跈C(jī)場周邊能見度儀的霧出現(xiàn)的日變化(a)和霧的持續(xù)時(shí)間(b)

3 個(gè)例分析

許向春文中指出，中國瓊州海峽沿岸霧產(chǎn)生的天氣形勢有均壓場型、人海變性高壓脊型和鋒面型。均壓場型產(chǎn)生輻射霧，入海變性高壓脊型產(chǎn)生平流霧和平流輻射霧，鋒面型產(chǎn)生鋒面霧[1]。結(jié)論與?？跈C(jī)場的大霧生成的天氣形勢一致，從2019年12月-2020年2月的海口機(jī)場34 次大霧過程中，分別選取均壓場、入海變性高壓脊和冷高壓底部天氣系統(tǒng)型的個(gè)例，分析不同天氣系統(tǒng)生成的霧變化特征。

3.1 高壓脊型

2019年12月22日?？跈C(jī)場有次濃霧過程，從22日22時(shí)至23日1 時(shí)（UTC），其過程持續(xù)3h，能見度最低達(dá)到100m。在12月22日18UTC 的地面圖上，瓊州海峽處于弱冷高壓脊前沿，地面瓊州海峽附近為偏北風(fēng)，海南島北部處于偏東風(fēng)，地面風(fēng)向有輻合。925 hPa 切變線位于南嶺以南，華南南部的溫度梯度較大，海南島處于其南側(cè)弱東南風(fēng)場控制。環(huán)境形勢上弱的冷高壓前沿配合低層 925hPa 暖濕的水汽輸送，均有利于?？跈C(jī)場霧的生成。從本次過程的能見度變化趨勢（如圖4所示）可以看出，濃霧生成前3h 內(nèi)，?？跈C(jī)場出現(xiàn)三次能見度出現(xiàn)短時(shí)波動(dòng)，突降至1000m 以下。而其他周邊站點(diǎn)能見度沒有突變性特征，變化具有連續(xù)性，其中站點(diǎn)vis1比機(jī)場霧生成時(shí)間提早15min，站點(diǎn)vis4提早一小時(shí)，對(duì)判斷機(jī)場大霧生成時(shí)間有很大幫助。周邊站點(diǎn)大霧結(jié)束存在突變型，能見度快速升高并達(dá)到3000m 以上，也有利于機(jī)場大霧結(jié)束的預(yù)報(bào)。

圖4 ?？跈C(jī)場2019年12月22日濃霧過程

3.2 均壓場型

2020年1月6日23 時(shí)33 分-1月7日1 時(shí)05 分?？跈C(jī)場有次濃霧過程（如圖5所示），大霧持續(xù)時(shí)間1h32min。從霧前的形勢場上看，瓊州海峽至南海北部地區(qū)氣壓梯度較小，我國東邊有冷高壓東移出海，850 hPa 華東有切變線，500 hPa 東亞大槽控制。均壓場型天氣形勢特點(diǎn)是大氣層結(jié)非常穩(wěn)定，氣壓梯度小，夜間地面靜風(fēng)，在天空晴朗的條件下，大氣輻射降溫，使低層大氣溫度下降到露點(diǎn)溫度而產(chǎn)生輻射霧。本次大霧過程，?？跈C(jī)場主要受地面處于均壓場影響。均壓場下?？跈C(jī)場周邊的站點(diǎn)能見度均有下降的趨勢，但都沒有達(dá)到大霧，表明均壓場下能見度具有局地性。

圖5 ?？跈C(jī)場2020年1月6日濃霧過程的能見度圖

3.3 入海變性高壓型

2020年2月11日15 時(shí)05 分-18 時(shí)20 分 海 口機(jī) 場 有次大霧過程，大霧持續(xù)時(shí)間3h15min，最低能見度500m。霧前3h，地面形勢圖上在30°N-40°N 高壓出海大陸冷氣團(tuán)入海變性為暖濕氣團(tuán)。海口機(jī)場受入海變性高壓脊天氣系統(tǒng)影響，暖濕空氣通過低層?xùn)|到東南氣流輸送到瓊州海峽沿岸地區(qū)，形成平流霧。從2020年2月11日大霧過程圖（如圖6所示）可看出，大霧生成前3h，到5 個(gè)站點(diǎn)到能見度均開始連續(xù)性下降，東邊站點(diǎn)vis2、vis3 和vis4 能見度下降明顯快于西邊站點(diǎn)，且vis2、vis3、vis4 站點(diǎn)均達(dá)到濃霧等級(jí)，vis1站點(diǎn)本次過程沒有達(dá)到大霧等級(jí)。東南側(cè)vis3、vis4 生成大霧的時(shí)間比?？跈C(jī)場提前1h。表明在入海高壓形勢下，偏東風(fēng)明顯，對(duì)站點(diǎn)vis3 和vis4 能見度監(jiān)測有利于?？跈C(jī)場大霧的預(yù)報(bào)。

圖6 ?？跈C(jī)場2020年2月11日大霧過程的能見度圖

4 結(jié)語

（1）冬季的大霧的日變化基本為夜間至早晨。?？跈C(jī)場、vis3 和vis4 站點(diǎn)濃霧日變化呈單峰型，而vis1 和vis2 呈上升型。集中在早間生成。

（2）?？跈C(jī)場霧持續(xù)時(shí)間在1h 以內(nèi)的過程次數(shù)最多，大霧的維持時(shí)間較短，大多數(shù)大霧過程持續(xù)時(shí)間都在2h 以內(nèi)。

（3）霧生成的天氣形勢主要有3 種：高壓脊型、均壓場型、入海變性高壓型。其中，高壓脊型和入海變性高壓形勢下，環(huán)境場為東北偏東或偏東風(fēng)，機(jī)場東側(cè)站點(diǎn)的霧生成時(shí)間比機(jī)場提前，對(duì)機(jī)場預(yù)報(bào)霧的生成時(shí)間有所幫助。

（4）當(dāng)前機(jī)場周邊4 個(gè)能見度儀站站點(diǎn)僅有能見度要素，缺乏風(fēng)和相對(duì)濕度的要素。當(dāng)周邊霧生成時(shí)，無法準(zhǔn)確判斷霧的移動(dòng)，是否將影響?？跈C(jī)場。