浦東機(jī)場和虹橋機(jī)場成霧差異分析

趙杰 包文豪 戴袁杰

摘 要：霧是導(dǎo)致能見度降低的因素之一，往往給飛行活動帶來了安全隱患。上海兩大機(jī)場由于地理位置不同，在霧形成條件上亦有差異。本文分析了虹橋機(jī)場和浦東機(jī)場2017—2019年成霧時的氣象數(shù)據(jù)，對兩個機(jī)場形成的霧進(jìn)行了統(tǒng)計和分類。研究表明，浦東機(jī)場的輻射霧、平流霧和“低云霧”均多于虹橋機(jī)場，且春季是產(chǎn)生差別的主要季節(jié)，主要原因在于浦東機(jī)場臨海，水汽來源豐富，而虹橋機(jī)場城市化程度高，平均氣溫高于浦東而且相對濕度低，熱島效應(yīng)抑制了霧的生成，故霧發(fā)生的次數(shù)較少。

關(guān)鍵詞：浦東機(jī)場;虹橋機(jī)場;霧;差異

1 研究背景和意義

安全是飛行永恒的主題。雖然現(xiàn)代飛機(jī)在很大程度上已實現(xiàn)自動化，但不利的氣象條件依舊需要飛行員自己去應(yīng)對。其中能見度降低對飛行員來說就是一個巨大挑戰(zhàn)。雖然相比目視飛行而言，通過儀表飛行可以有效降低低云和低能見度的影響，但當(dāng)一個飛行員連跑道都無法看清的時候，誰也無法盲目起飛和降落。導(dǎo)致機(jī)場能見度降低的原因有很多，例如霧發(fā)生時能見度低于1km。

上海是我國沿海地區(qū)多霧城市之一，擁有著浦東機(jī)場和虹橋機(jī)場這兩座國際機(jī)場。2019年，浦東機(jī)場吞吐量全國第二，全球第九，虹橋機(jī)場全國第八。上海毫無疑問成為了中國機(jī)場吞吐量排名前列的城市?？上攵粓龃箪F的發(fā)生會給上海的經(jīng)濟(jì)造成較大的影響。

上海兩大機(jī)場由于地理位置的不同，在霧出現(xiàn)天數(shù)上有所差異。因此，本文通過對虹橋機(jī)場和浦東機(jī)場2017年到2019年的氣象數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，找出兩個機(jī)場的成霧差異。

2 研究數(shù)據(jù)

本文采用的數(shù)據(jù)源自National Centers for Environmental Information（NCEI）提供的虹橋機(jī)場和浦東機(jī)場2017—2019年METAR（Meteorological Aerodrome Reports）數(shù)據(jù)，以世界協(xié)調(diào)時（UTC）發(fā)布，包含風(fēng)向風(fēng)速、能見度、云底高、氣溫、露點、修正海壓、天氣現(xiàn)象等。由于原始數(shù)據(jù)未記錄相對濕度，故利用氣溫和露點換算成該溫度下的飽和水氣壓值，再利用該氣溫的飽和水氣壓除以露點的飽和水氣壓乘以100%估算。

劃分霧的首要標(biāo)準(zhǔn)是能見度低于1km，本文不考慮雷暴、強(qiáng)降水等引起的霧。對一天24小時內(nèi)出現(xiàn)的能見度低于標(biāo)準(zhǔn)的情況記為一次霧。其他說明如下：（1）當(dāng)連續(xù)能見度低于1km的情況跨過00時UTC，則歸到上一次霧中，直到該次過程結(jié)束。（2）當(dāng)出現(xiàn)連續(xù)能見度低于1km但中間出現(xiàn)偶爾的大于1km的情況時，根據(jù)分析判定是否為同一類型同一次過程。（3）當(dāng)一天內(nèi)出現(xiàn)兩場或以上有較大時間間隔的霧時，若成因一致，也只記為一次霧，反之則根據(jù)實際數(shù)量記錄，本文未出現(xiàn)一天兩場及以上的情況。

本文將霧劃分為輻射霧、平流霧、“低云”霧。由于成霧時數(shù)據(jù)估算的相對濕度都在90%以上，故在霧型判斷時不使用相對濕度，若有特殊則另外指出。表1則為輻射霧和平流霧的判斷條件。

在對霧進(jìn)行判斷時發(fā)現(xiàn)有一些霧滿足平流霧或輻射霧的某些條件，但是其他條件又產(chǎn)生了矛盾，比如，風(fēng)速很低但是發(fā)生在中午，通過分析這類霧的霧前霧時和霧后的METAR報發(fā)現(xiàn)，這類霧其實就是因為溫度下降后低云下沉，云底高過低導(dǎo)致。本文將其定義為“低云霧”。這類霧判斷標(biāo)準(zhǔn)為：霧前處于低云狀態(tài)，也會伴隨降水現(xiàn)象，且云底呈下降趨勢，消散則是因為氣溫升高，霧抬升成低云，或是降水使霧消散，同時無法劃分到平流霧和輻射霧中。

3 研究結(jié)果

3.1 機(jī)場霧日統(tǒng)計

虹橋機(jī)場和浦東機(jī)場在2017—2019年分別出現(xiàn)了9次和25次霧，前者出現(xiàn)的總數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)少于后者。浦東機(jī)場建于海邊，東臨東海，受海上水汽影響較大，而虹橋機(jī)場位于上海市區(qū)，距離市中心僅13km，受熱島效應(yīng)影響顯著。2017年兩個機(jī)場出現(xiàn)霧均最少，分別為1次和4次，2018年均最多，分別為6次和13次。

從季節(jié)上而言，浦東機(jī)場春季霧次數(shù)較多是浦東機(jī)場霧總數(shù)比虹橋機(jī)場多的主要原因，三年中浦東機(jī)場共25次霧，其中16次在春季發(fā)生，占了總數(shù)的64%，虹橋機(jī)場只有2次。

3.2 機(jī)場霧型統(tǒng)計

虹橋機(jī)場三年中，輻射霧共出現(xiàn)了6次，占總數(shù)的2/3，“低云霧”出現(xiàn)了3次，平流霧沒有出現(xiàn)。在霧日較多的2018年，輻射霧占了2/3，剩下1/3為“低云霧”。浦東機(jī)場輻射霧出現(xiàn)了9次，平流霧5次，“低云霧”最多，出現(xiàn)了11次，占總數(shù)的44%。通過對比發(fā)現(xiàn)，兩個機(jī)場在這三年中平流霧出現(xiàn)次數(shù)都是最少的，虹橋機(jī)場的輻射霧比“低云霧”多，而浦東機(jī)場則是“低云霧”更多，正是因為浦東臨海，故充沛水汽有利于云的形成。

3.3 機(jī)場成霧差異

兩個機(jī)場同時出現(xiàn)霧的次數(shù)僅為4次，分別是2018年1月15日和12月2的“低云霧”、2018年11月26日的輻射霧和2019年3月10日的輻射霧。兩個機(jī)場的直線距離僅為44公里，理應(yīng)受相同天氣形勢的影響，因此本文就具體分析了這34次大霧，找出兩個機(jī)場多次只有一個機(jī)場有霧的原因。

3.3.1 輻射霧成霧差異

造成兩個機(jī)場只有一個機(jī)場有輻射霧的主要原因是相對濕度低。表2中相對濕度低導(dǎo)致該機(jī)場沒有出現(xiàn)輻射霧。由表2可見，虹橋機(jī)場水汽條件較差，這與金龍指出的城市化程度越高地區(qū)相對濕度越不容易達(dá)到飽和相吻合，因而虹橋機(jī)場相比于浦東機(jī)場不利于形成輻射霧。

3.3.2 平流霧成霧差異

三年間虹橋機(jī)場未形成典型平流霧，而浦東機(jī)場形成了五次，分析發(fā)現(xiàn)浦東機(jī)場形成平流霧時有三次，虹橋機(jī)場氣溫偏高，相對濕度低。而另外兩次則是風(fēng)向和浦東機(jī)場有差異，暖濕氣流不夠，這與平流霧的形成條件也相互映襯。表3比較了浦東機(jī)場形成平流霧時兩個機(jī)場的平均溫度。城市化程度越高的地區(qū)氣溫的日變化幅度小，整體氣溫也偏高。虹橋機(jī)場整體氣溫高于浦東機(jī)場，不利于平流霧形成。

3.3.3 “低云霧”成霧差異

在兩個機(jī)場分別形成的共10次“低云霧”中，另一個機(jī)場由于云底不夠低未出現(xiàn)霧的情況有7次，由于風(fēng)速過大而沒有檢測到“低云”的有2次，還有一次因為風(fēng)向不穩(wěn)定導(dǎo)致的。表4選取了7次未檢測到霧中典型的5次情況，5次均為浦東機(jī)場形成“低云霧”時虹橋機(jī)場未出現(xiàn)霧。因為相比于虹橋機(jī)場，浦東機(jī)場的水汽來源更充沛，所以形成云和低云也更容易，再加上上文提及的虹橋機(jī)場氣溫相對較高，所以“低云霧”更容易在浦東機(jī)場形成。

4 研究結(jié)論和不足

本文對虹橋機(jī)場和浦東機(jī)場2017—2019年霧進(jìn)行了統(tǒng)計，闡述了判斷霧型的方法后將兩個機(jī)場的霧進(jìn)行分類，并討論了成霧差異。論文的主要結(jié)論如下。

（1）就輻射霧、平流霧和“低云霧”而言，虹橋機(jī)場的霧少于浦東機(jī)場，并且主要差異在春季（3、4、5月）的霧日。并且，虹橋機(jī)場盛行輻射霧，浦東機(jī)場則“低云霧”最多。

（2）兩個機(jī)場的地理位置決定了成霧差異。虹橋機(jī)場位于市區(qū)，受城市環(huán)境影響較大，例如溫度高，不利于霧的形成。浦東機(jī)場臨海而建，水汽充沛，易形成霧和云。

論文的不足之處在于，本文僅考慮三種霧的類型，有一定的局限性。有研究表明上海地區(qū)霧的類型還包括平流輻射霧、鋒面霧，以及其他不能滿足上述分類條件的其他霧，將在以后工作中進(jìn)行闡述。

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