湖北襄陽機場降水特征分析及其對飛行的影響

黃穎華

（湖北機場集團航務(wù)服務(wù)有限公司襄陽空管站，湖北襄陽 441000）

降水是指液態(tài)和固態(tài)的水汽凝結(jié)物從云中或空中降到地面的現(xiàn)象。液態(tài)降水包括雨、陣雨、毛毛雨等，固態(tài)降水包括雪、米雪、霰、冰粒、冰針、冰雹等。降水是一個十分重要的氣象要素，它對飛行的影響比較大。飛機在降水區(qū)內(nèi)飛行時，一方面能見度會急劇變差，另一方面可能產(chǎn)生飛機積冰或遭雹擊。飛機受雨滴和下降氣流的沖擊，會造成空速減小，機身下沉。降水還會影響跑道的使用，雨后或雪后跑道凍結(jié)時，往往會使飛機的起飛與降落受到影響[1]。

1 資料與方法

本文采用了2001-2015 年湖北襄陽機場逐小時定時觀測降水資料。所選資料具有時間跨度長、分辨率高、連續(xù)性好等特點，因此本文從季節(jié)變化、年際變化、月際變化及極值等多個時間尺度，對襄陽機場降水變化規(guī)律進行了分析。

2 結(jié)果分析

2.1 降水量

2.1.1 降水量的季節(jié)變化特征

襄陽機場所有天氣現(xiàn)象中出現(xiàn)得最多的是降水，累年平均為每年111 天。降水量的年變化深受亞熱帶季風氣候的影響，冬夏季風的交替使得降水量夏多冬少的特點表現(xiàn)得十分明顯，也就是說，各季中以夏季的降水量最多，冬季的降水量（轉(zhuǎn)下頁）最少，而春、秋兩季則是過渡季節(jié)。

圖1 襄陽機場降水量的季節(jié)變化特征

圖1 反映了襄陽機場降水量季節(jié)變化特征可以看出，襄陽機場降水量季節(jié)變化特征呈現(xiàn)明顯的峰谷型。春季到來后，西南季風逐漸活躍起來，西南季風從印度洋和孟加拉灣帶來了充沛的水汽，使得降水量在春季有了迅速的提高。到了夏季，由于西南暖濕氣流和副熱帶高壓共同作用，給本場帶來了大量的降水。然后由于副熱帶高壓逐漸東退，降水量開始逐月降低，而進入冬季以后，東北季風漸漸增強，平均降水量便逐漸減少。襄陽機場的降水主要集中在夏半年，全年降水量的分布明顯地表現(xiàn)出夏多冬少的特點。峰值位于夏季，平均降水量為401.1 毫米，最小值位于冬季，平均降水量僅有62.8 毫米。春季降水量達到191.3 毫米，居全年第二位，與西南季風開始活躍是分不開的[2]。

2.1.2 降水量的年際變化特征

圖2 襄陽機場降水量的年際變化特征

降水量的年際變化即降水量年與年之間的變化。襄陽機場年平均降水量為834.7 毫米。圖2 反映了襄陽機場降水量的年際變化特征，可以看出，在亞熱帶季風氣候的影響下，襄陽機場降水量的年際變化較大，有的年份降水量較多，如2007 年、2008年等；有的年份則降水量較少，如2001 年和2006 年等。降水量多的年份可能出現(xiàn)洪澇災(zāi)害，水量少的年份則容易出現(xiàn)干旱，這也是季風氣候的特點之一[3]。

2.1.3 降水量的月際變化特征

從圖3 可以看出，襄陽機場降水量的月際變化特征季節(jié)變化特征十分類似，也明顯地表現(xiàn)出夏多冬少的特點[4]。8 月的日平均降水量最大，為5.0 毫米，7 月的日平均降水量居其次，為4.9 毫米，冬季1 月、12 月的日平均降水量最小，僅為0.6 毫米。

2.2 降水日數(shù)

2.2.1 降水日數(shù)的季節(jié)變化特征

圖3 襄陽機場降水量的月際變化特征

日降水量大于或等于0.1 毫米的雨日稱為一個降水日。進入春季以后，西南暖濕氣流開始增強，北方冷空氣南下后變性增溫，常與剛南下的冷空氣形成鋒面，容易形成降水，所以春季襄陽機場的降水日數(shù)開始增多。進入盛夏以后，由于梅雨季節(jié)及強對流天氣的影響，襄陽機場的降水日數(shù)增多，所以夏季的降水日數(shù)最多。秋季天氣系統(tǒng)比較穩(wěn)定，降水日數(shù)較少，冬季寒冷干燥，天氣穩(wěn)定少變，有時會有降雪，這兩個季節(jié)降水日數(shù)相對要少一些。

圖4 襄陽機場降水日數(shù)的季節(jié)變化特征

圖4 反映了襄陽機場降水日數(shù)的季節(jié)變化特征。從中可以看出，襄陽機場夏季的平均降水日數(shù)較多，為33 天，而冬季各月的平均降水日數(shù)則相對較少，為22 天。

2.2.2 降水日數(shù)的年際變化特征

圖5 襄陽機場降水日數(shù)的年際變化特征

襄陽機場的年平均降水日數(shù)為111 天。圖5 反映了襄陽機場降水日數(shù)的年際變化特征。從中可以看出，在亞熱帶季風氣候的影響下，襄陽機場降水日數(shù)的年際變化比較大，變化范圍在92 天至133天之間。有的年份降水日數(shù)較多，如2003 年、2014 等，有的年份則降水日數(shù)較少，如2004 年和2010 年等。

2.3 降水的極值情況

2.3.1 年最大降水量

最大降水量是衡量某地降水強度的重要標志之一。襄陽機場2001 至2015 年期間，年降水量最大的年份為2007 年，總降水量高達1055.6 毫米。

2.3.2 年最小降水量

襄陽機場年最小降水量出現(xiàn)在2012 年，該年降水量為553.5毫米。

2.3.3 月最大降水量

襄陽機場月最大降水量出現(xiàn)在2008 年7 月，該月降水量達到344.0 毫米。

2.3.4 月最小降水量

襄陽機場月最大降水量出現(xiàn)在2001 年9 月，該月降水量僅為1.8 毫米。

2.3.5 日最大降水量

襄陽機場日最大降水量出現(xiàn)在2009 年09 月20 日，該日為大暴雨日，日降水量高達108 毫米。

2.3.6 年最多降水日數(shù)

最多降水日數(shù)是衡量某地降水頻率的重要標志之一。襄陽機場2001 年至2015 年間降水日數(shù)最多的年份是2003 年，該年總降水日數(shù)為133 天。

2.3.7 年最少降水日數(shù)

襄陽機場2001 年至2015 年期間降水日數(shù)最少的年份是2013年，該年總降水日數(shù)為92 天。

3 降水的地方性特點及其對飛行活動的影響

3.1 降水的地方性特點

襄陽機場春季降水多由北部冷空氣南下影響造成的，在4、5 月間，南支槽逐漸加強，也會帶來降水，這一時期的降水量不是很大，但容易引起低能見度天氣，對飛行活動會造成影響。夏季是一年中平均降水量最多的季節(jié)，夏季降水主要是由于梅雨季節(jié)的連陰雨造成的和副熱帶高壓的活動加強造成的，由于水汽輸送充足，這一時節(jié)的中到大雨、暴雨和雷暴會危及飛行安全。秋季的降水主要是由于副高逐漸減弱南退造成的，這一時期多是秋高氣爽的天氣，有降水也很少影響飛行活動。冬季的天氣系統(tǒng)比較穩(wěn)定，降水很少，但冷鋒前的鋒面霧多形成大面積的大霧和毛毛雨天氣，能見度低，持續(xù)時間長，會造成航班大面積延誤。

3.2 降水對飛行的影響

大氣中的降水現(xiàn)象包括雨、雪、雹、冰雹、冰粒、米雪等形式。降水對飛行的影響主要表現(xiàn)在以下六個方面[5-6]：

3.2.1 能見度降低，其中影響最大的毛毛雨和雪，因為毛毛雨通常是在無風情況下降落，通常會伴隨著大霧，使得能見度極差，可能使能見度低于1000m，影響飛機起飛和降落。雨水能在風檔玻璃上形成水膜，折射光線使能見度大大降低，尤其在大雨中飛機著陸時，降水使飛行員無法目視準確判斷飛機離跑道的高度，易造成接地不當，導(dǎo)致偏離下滑道而陡降的危險，嚴重時可造成事故。降水所引起的碎雨云?；\罩機場使能見度降至極低。降水中的低云高度非常低，使天空昏暗，這也使得能見度降低。在降雪區(qū)中飛行，能見度比降雨區(qū)差得多。降雪還使地表面物體的亮度和色彩對比顯著減弱，使目視地標困難，影響對地形和地物的判斷。

3.2.2 影響跑道的性能，主要是由跑道積雪、結(jié)冰和積水引起。跑道積雪應(yīng)及時清除。跑道結(jié)冰可由雨淞或積雪融化、雨水凍結(jié)形成，冰層與飛機輪胎間的摩擦力小，滑跑不易保持方向，容易沖出跑道，一般跑道有冰層時，禁止冰雹飛機起降。跑道積水后，飛機輪胎與跑道面間的摩擦力減小，甚至消失，影響方向操縱或剎車無效，滑跑飛機易沖出或偏離跑道。

3.2.3 過冷卻水易造成飛機結(jié)冰，這主要是飛機通過降水云或降水區(qū)時，水滴或冰晶在飛機上停留。由于飛機表面溫度很低，形成結(jié)冰，一般在-5 到3℃時在飛機表面形成冰層，飛機結(jié)冰會使飛機的空氣動力性能變壞，使飛機的升力減小，阻力增大，影響飛機的安全定性和操縱性。在旋翼和螺旋槳葉上結(jié)冰，這樣會造成飛機劇烈顫動；發(fā)動機進氣道結(jié)冰，可能會損壞飛機；風擋結(jié)冰，妨礙目視飛行；天線結(jié)冰，影響通訊或造成通訊中斷。

3.2.4 大雨和暴雨容易使發(fā)動機熄火。飛機在雨中飛行，因雨滴蒸發(fā)耗熱，降低燃燒室溫度，使增壓比變大，可增加發(fā)動機的推力，促使飛行速度增大。但當雨量過大，若點火不及時，可能造成發(fā)動機熄火，尤其是飛機處于著陸的低速飛行階段。

3.2.5 大雨下方容易出現(xiàn)較強的下降氣流，飛機在著陸階段，處于著陸外形、加速性能和上升性能均變差的狀態(tài)，此時高度較低，速度較小，若遇上云下降水引起的下曳氣流，飛行員難于操縱，嚴重時可造成事故。陣性降雨或雨夾雪常伴隨風切變，則失速可因飛機空氣動力性能降低而增長，以致使飛機處在不能進入復(fù)飛狀態(tài)之中。

3.2.6 大雨惡化飛機的空氣動力學性能，雨滴打擊在機身上引起動量損失，使空速減小、飛機下沉，尤其當飛機在大雨中著陸，這種水平動量損失將使著陸空速迅速降低。

4 結(jié)論與討論

本文利用襄陽機場2001-2015 年的降水資料，分析了襄陽機場降水的年際變化、年季變化和日變化特征，及其降水對飛行的影響，得出以下結(jié)論：

4.1 襄陽機場降水有明顯的季節(jié)性特征，夏季降水量和降水日數(shù)明顯大于秋冬季，最大降水量出現(xiàn)在夏季8 月為5.0 毫米，7 月次之為4.9 毫米，最小降水量出現(xiàn)在冬季12 月和1 月僅為0.6 毫米。

4.2 襄陽機場降水的年際變化較大，年平均降水量為834.7 毫米，最大降水量出現(xiàn)在2007 和2008 年，年平均降水日數(shù)為111天，最大降水日數(shù)出現(xiàn)在2003 和2014 年。

4.3 在年際變化中，降水量和降水日數(shù)大的年份受到夏季西南季風影響較大。

4.4 降水對襄陽機場飛行的影響主要表現(xiàn)在能見度、跑道性能、航空器積冰、下?lián)舯┝?、航空器動力性能等方面?/p>