阿克蘇機(jī)場(chǎng)2010年—2021年低能見(jiàn)度沙塵天氣統(tǒng)計(jì)分析

楊詩(shī)婕，蔣汭含，王亞戈，黃 婷，劉 歡

(民航新疆空中交通管理局 阿克蘇空管站，新疆 阿克蘇 843000)

沙塵對(duì)飛行有重大的影響，當(dāng)能見(jiàn)度低于1 000 m時(shí)，會(huì)影響航班的起降，并且由于能見(jiàn)度惡劣，地標(biāo)難辨，易造成迷航、著陸困難，另外，當(dāng)沙塵進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)，會(huì)損壞發(fā)動(dòng)機(jī)，造成一定的機(jī)體損傷，這也是影響飛行安全的因素之一。

筆者通過(guò)對(duì)2010年—2021年12年間沙塵低能見(jiàn)度的統(tǒng)計(jì)，重點(diǎn)分析沙塵天氣氣象要素變化規(guī)律，以期對(duì)未來(lái)沙塵低能見(jiàn)度的預(yù)報(bào)提供可參考的指標(biāo)。

1 統(tǒng)計(jì)說(shuō)明

本文數(shù)據(jù)來(lái)源于2010年—2021年阿克蘇機(jī)場(chǎng)低能見(jiàn)度逐日每小時(shí)例行紀(jì)要欄記錄的資料，且時(shí)間均為北京時(shí)間。根據(jù)民航氣象行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，且考慮管制等航空用戶的需求、本場(chǎng)的起降標(biāo)注、影響程度，綜合考慮本文將能見(jiàn)度≤1 000 m定為低能見(jiàn)度，將某日出現(xiàn)低能見(jiàn)度算作一個(gè)低能見(jiàn)度日數(shù)。根據(jù)阿克蘇機(jī)場(chǎng)的溫帶大陸性氣候，用3月—5月、6月—8月、9月—11月、12月—次年2月分別代表春、夏、秋、冬四季。

2 低能見(jiàn)度日數(shù)的變化特征

2.1 年變化和年際變化特征

2010年—2021年12年中，阿克蘇機(jī)場(chǎng)能見(jiàn)度<1 000 m的日數(shù)共計(jì)82 d，低能見(jiàn)度日數(shù)大部分集中在3月—6月，低能見(jiàn)度日數(shù)從2月開(kāi)始出現(xiàn)并迅速增加，至當(dāng)年5月后迅速減少；其中4月出現(xiàn)能見(jiàn)度<1 000 m的日數(shù)最多，為28 d；其次是3月和5月，日數(shù)分別為17 d和15 d，1月沒(méi)有出現(xiàn)過(guò)能見(jiàn)度≤1 000 m。

統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，阿克蘇機(jī)場(chǎng)低能見(jiàn)度出現(xiàn)日數(shù)最多的季節(jié)是春季，為56 d；其次是夏季，為22 d；秋季和冬季最少，分別為11 d和4 d。由以上內(nèi)容可以得出，阿克蘇機(jī)場(chǎng)低能見(jiàn)度出現(xiàn)日數(shù)的季節(jié)變化特征為：春季開(kāi)始出現(xiàn)低能見(jiàn)度，且大部分日數(shù)集中在春季和夏季初，低能見(jiàn)度日數(shù)隨季節(jié)變化迅速減少。

圖1 能見(jiàn)度<1 000 m日數(shù)的年際變化

2.2 日變化特征

低能見(jiàn)度沙塵天氣的日變化受地面風(fēng)、溫度、濕度等多種因素影響，再加上阿克蘇機(jī)場(chǎng)特殊的地理環(huán)境因素，一般低能見(jiàn)度多出現(xiàn)在傍晚至清晨。白天能見(jiàn)度好轉(zhuǎn)，午后能見(jiàn)度逐漸降低，夜間至清晨層結(jié)比較穩(wěn)定，風(fēng)速較小，不利于沙塵的擴(kuò)散，能見(jiàn)度最低。從圖2可以看出，阿克蘇機(jī)場(chǎng)低能見(jiàn)度出現(xiàn)頻率的年平均日變化中，出現(xiàn)頻率最高的時(shí)段為11時(shí)—14時(shí)，出現(xiàn)頻率為6.33%～13.74%，其中頻率最高的時(shí)次為12時(shí)，頻率為13.74%；另一個(gè)頻率較高的時(shí)段為18時(shí)—20時(shí)；其余時(shí)段的出現(xiàn)頻率較低，其中02時(shí)—05時(shí)的出現(xiàn)頻率均在1.00%以下。阿克蘇機(jī)場(chǎng)低能見(jiàn)度出現(xiàn)頻率的平均日變化總體呈以下趨勢(shì)，12時(shí)為頻率最高峰值，之后逐漸減低，至16時(shí)達(dá)到第一個(gè)谷值，然后小幅度波動(dòng)，至17時(shí)達(dá)到第二高峰值，之后頻率再次降低，至00時(shí)達(dá)到最低谷值，之后頻率維持在最低谷值附近，直至06時(shí)開(kāi)始逐漸回升。

圖2 能見(jiàn)度<1 000 m各時(shí)次的頻次變化

另外，不同季節(jié)阿克蘇機(jī)場(chǎng)低能見(jiàn)度的日變化也具有不同特點(diǎn)。應(yīng)為：①春季，阿克蘇機(jī)場(chǎng)出現(xiàn)能見(jiàn)度≤1 000 m的頻率的日變化呈單峰形態(tài)分布，頻率最高的時(shí)段為11時(shí)—20時(shí)，出現(xiàn)頻率為6.19%～7.90%，其中頻率最高的時(shí)次為14時(shí)，頻率為7.90%；其余時(shí)段的出現(xiàn)頻率較低，其中00時(shí)—07時(shí)的頻率均在2.00%以下。②夏季，低能見(jiàn)度出現(xiàn)頻率的日變化呈雙峰形態(tài)分布，頻率最高的時(shí)段為11時(shí)—14時(shí)，出現(xiàn)頻率為7.50%～12.50%，其中日變化的最高峰值出現(xiàn)在12時(shí)，頻率為12.50%；頻率較高時(shí)段為17時(shí)—20時(shí)，出現(xiàn)頻率為5.00%～10.00%，其中日變化的次高峰值出現(xiàn)在19時(shí)，頻率為10.00%。③秋季，低能見(jiàn)度出現(xiàn)頻率的日變化呈雙峰形態(tài)分布，最高峰值出現(xiàn)在12時(shí)，頻率為16.28%；次高峰值出現(xiàn)在19時(shí)，頻率分別為9.30%。④冬季，低能見(jiàn)度出現(xiàn)頻率最少，只在12時(shí)—15時(shí)及17時(shí)各出現(xiàn)過(guò)1次。

綜上所述，春、夏、秋季阿克蘇機(jī)場(chǎng)的低能見(jiàn)度大多于午后至傍晚出現(xiàn)，夜間至清晨能見(jiàn)度最差，白天日出后能見(jiàn)度逐漸轉(zhuǎn)好，而冬季出現(xiàn)低能見(jiàn)度的情況少，集中在傍晚至夜間；夏、秋、冬季低能見(jiàn)度日變化規(guī)律同年平均低能見(jiàn)度日變化基本一致，而春季則數(shù)值較高，且頻率是較為均勻、平緩的分布。可以得出，冬季是能見(jiàn)度最好的季節(jié)，秋季次之，春季最差。

3 持續(xù)時(shí)間

在不同的季節(jié)，低能見(jiàn)度持續(xù)的時(shí)間差異較大。因此，分析各季低能見(jiàn)度的持續(xù)時(shí)間，對(duì)航空運(yùn)營(yíng)單位和管制部門(mén)采取相應(yīng)的措施以便更合理地制定和安排飛行計(jì)劃是很有意義的。

圖3反映了阿克蘇機(jī)場(chǎng)2010年—2021年累年各季低能見(jiàn)度的持續(xù)時(shí)間分布規(guī)律，不同季節(jié)，低能見(jiàn)度的持續(xù)時(shí)間不同。統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明：冬季出現(xiàn)低能見(jiàn)度的次數(shù)較少且持續(xù)時(shí)間為4 h～6 h，其次是夏季出現(xiàn)低能見(jiàn)度時(shí)，所持續(xù)的時(shí)間為0～2 h，時(shí)間較短。春季是出現(xiàn)低能見(jiàn)度次數(shù)最多且持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)的季節(jié)，春季持續(xù)在2 h～4 h的居多，累計(jì)次數(shù)為13次；持續(xù)時(shí)間在6 h～12 h的居其次，累計(jì)次數(shù)為10次；持續(xù)時(shí)間在1 h～2 h的居第三，累計(jì)次數(shù)為7次；持續(xù)時(shí)間在4 h～6 h的居第四，累計(jì)次數(shù)為6次；持續(xù)時(shí)間在0～1 h的和12 h～24 h的并列第五，累計(jì)次數(shù)為5次；而持續(xù)時(shí)間大于24 h的次數(shù)較少，累計(jì)次數(shù)為2次。秋季，低能見(jiàn)度出現(xiàn)的次數(shù)較春季相比，呈明顯的降低趨勢(shì)，持續(xù)在2 h～4 h的， 累計(jì)次數(shù)為4次；持續(xù)時(shí)間在6 h～12 h的居其次，累計(jì)次數(shù)為2次；持續(xù)時(shí)間在0～1 h和12 h～24 h的并列第三，累計(jì)次數(shù)為1次。

圖3 阿克蘇機(jī)場(chǎng)2010年—2021年累年各季低能見(jiàn)度出現(xiàn)次數(shù)分布

綜上分析可看出，春季是出現(xiàn)低能見(jiàn)度次數(shù)最多，且持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)的季節(jié)；夏季能見(jiàn)度開(kāi)始好轉(zhuǎn)，出現(xiàn)低能見(jiàn)度的次數(shù)開(kāi)始減少，持續(xù)時(shí)間也縮短，出現(xiàn)低能見(jiàn)度的持續(xù)時(shí)間基本為2 h以內(nèi)；秋季能見(jiàn)度開(kāi)始轉(zhuǎn)差，出現(xiàn)低能見(jiàn)度的次數(shù)增多，持續(xù)時(shí)間也加長(zhǎng)；冬季是能見(jiàn)度最好的季節(jié)，出現(xiàn)低能見(jiàn)度次數(shù)最少，持續(xù)時(shí)間基本在4 h～6 h。無(wú)論哪個(gè)季節(jié)，阿克蘇機(jī)場(chǎng)低能見(jiàn)度持續(xù)時(shí)間在24 h以上的很少。全年以持續(xù)時(shí)間在2 h～4 h的低能見(jiàn)度居多，春季最多，夏季和秋季次之，冬季最少。

表1反映了阿克蘇機(jī)場(chǎng)能見(jiàn)度≤1 000 m時(shí)持續(xù)時(shí)間的基本特征，以此來(lái)討論低能見(jiàn)度持續(xù)時(shí)間的規(guī)律。統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示：阿克蘇機(jī)場(chǎng)累年低能見(jiàn)度持續(xù)時(shí)間低于2 h～4 h的次數(shù)最多，累年21次；其次為持續(xù)時(shí)間在6 h～12 h的,全年為17次；持續(xù)時(shí)間0～1 h的，為15次；持續(xù)時(shí)間在1 h～2 h的，全年為14次；持續(xù)時(shí)間在4 h～6 h的，全年為11次；持續(xù)時(shí)間為12 h～24 h和大于24 h的最少，全年次數(shù)分別為7次和4次。

表1 阿克蘇機(jī)場(chǎng)2010年—2021年累年各月不同持續(xù)時(shí)間能見(jiàn)度低于1 000 m出現(xiàn)次數(shù)

4 風(fēng)向風(fēng)速

基于阿克蘇機(jī)場(chǎng)的天氣特點(diǎn)和地理環(huán)境，筆者將低能見(jiàn)度分為4個(gè)區(qū)間：能見(jiàn)度<200 m、200 m≤能見(jiàn)度<400 m、400 m≤能見(jiàn)度<600 m、600 m≤能見(jiàn)度<1 000 m。

在2010年—2021年的資料統(tǒng)計(jì)中發(fā)現(xiàn)，阿克蘇機(jī)場(chǎng)出現(xiàn)能見(jiàn)度<200 m的頻次較少，為10次；出現(xiàn)200 m≤能見(jiàn)度<400 m，為62次； 出現(xiàn)400 m≤能見(jiàn)度<600 m的為86次；600 m≤能見(jiàn)度<1 000 m的頻次最多，為201次。

4.1 能見(jiàn)度<200 m

圖4 能見(jiàn)度<200m時(shí)的風(fēng)玫瑰圖

當(dāng)阿克蘇機(jī)場(chǎng)出現(xiàn)能見(jiàn)度<200 m時(shí)，主要的風(fēng)向大部分以西北風(fēng)為主，風(fēng)向區(qū)間為290°～300°～310°，平均風(fēng)速為2 m/s～13 m/s；少數(shù)幾次出現(xiàn)能見(jiàn)度<200 m的天氣時(shí)，風(fēng)向以北風(fēng)為主，風(fēng)向區(qū)間為350°～000°～010°，平均風(fēng)速2 m/s～8 m/s。

4.2 200 m≤能見(jiàn)度<400 m

圖5 200 m≤能見(jiàn)度<400 m時(shí)的風(fēng)玫瑰圖

當(dāng)阿克蘇機(jī)場(chǎng)出現(xiàn)200 m≤能見(jiàn)度<400 m時(shí)，其主要的風(fēng)向以東風(fēng)為主的次數(shù)最多，風(fēng)向區(qū)間為080°～090°～100°，平均風(fēng)速為2 m/s～8 m/s；主要風(fēng)向以西北風(fēng)的次之，即風(fēng)向區(qū)間為290°～300°～310°，平均風(fēng)速為3 m/s～15 m/s；其余幾次出現(xiàn)其他風(fēng)向的，平均風(fēng)速均<5 m/s。

4.3 400 m≤能見(jiàn)度<600 m

圖6 400 m≤能見(jiàn)度<600 m時(shí)的風(fēng)玫瑰圖

當(dāng)阿克蘇機(jī)場(chǎng)出現(xiàn)400 m≤能見(jiàn)度<600 m時(shí)，其主要的風(fēng)向以東風(fēng)為主，風(fēng)向區(qū)間為080°～090°～100°的最多，平均風(fēng)速為2 m/s～6 m/s；風(fēng)向區(qū)間為020°～030°～040°和110°～120°～130°的次之，平均風(fēng)速分別為3 m/s～6 m/s和3 m/s～8 m/s。

4.4 600 m≤能見(jiàn)度<1 000 m

圖7 600 m≤能見(jiàn)度<1 000 m時(shí)的風(fēng)玫瑰圖

當(dāng)阿克蘇機(jī)場(chǎng)出現(xiàn)600 m≤能見(jiàn)度<1 000 m時(shí)，其主要的風(fēng)向?yàn)?80°～090°～100°和020°～030°～040°，為偏東風(fēng)，平均風(fēng)速為1 m/s～5 m/s。

由此可得出結(jié)論：當(dāng)阿克蘇機(jī)場(chǎng)出現(xiàn)能見(jiàn)度<200 m時(shí)，以偏西風(fēng)為主，平均風(fēng)速2 m/s～13 m/s；200 m≤能見(jiàn)度<400 m時(shí)，以東風(fēng)為主，平均風(fēng)速2 m/s～8 m/s；400 m≤能見(jiàn)度<600 m時(shí)，以東風(fēng)為主，平均風(fēng)速2 m/s～6 m/s；600 m≤能見(jiàn)度<1 000 m時(shí)，以偏東風(fēng)為主，平均風(fēng)速1 m/s～5 m/s。

5 濕度

圖8 累月相對(duì)濕度平均值的次數(shù)

根據(jù)阿克蘇機(jī)場(chǎng)氣候特征，將相對(duì)濕度分為0～20%、21%～40%、41%～60%、61%～80%、81%～100%5個(gè)區(qū)間。由此分析發(fā)現(xiàn)：四月相對(duì)濕度較小，相對(duì)濕度在0～20%的區(qū)間中出現(xiàn)的次數(shù)為12次，相對(duì)濕度在21%～40%的區(qū)間中出現(xiàn)的次數(shù)為15次，相對(duì)濕度在41%～60%的區(qū)間中出現(xiàn)的次數(shù)為2次；次之的為三月的相對(duì)濕度，相對(duì)濕度在0～20%的區(qū)間中出現(xiàn)的次數(shù)為6次，相對(duì)濕度在21%～40%的區(qū)間中出現(xiàn)的次數(shù)為7次，相對(duì)濕度在41%～60%的區(qū)間中出現(xiàn)的次數(shù)為5次，在61%～80%的區(qū)間中出現(xiàn)的次數(shù)為2次；五月相對(duì)濕度較三月相比在41%～60%的區(qū)間出現(xiàn)的次數(shù)為2次，且沒(méi)有相對(duì)濕度在61%～80%區(qū)間中出現(xiàn)沙塵的情況。其余9個(gè)月的相對(duì)濕度都較小。本文又將3月—5月歸為春季，由以上低能見(jiàn)度次數(shù)以及相對(duì)濕度綜合可以得出結(jié)論：當(dāng)阿克蘇機(jī)場(chǎng)出現(xiàn)低能見(jiàn)度時(shí)(沙塵)，主要出現(xiàn)在春季，且春季的相對(duì)濕度較小，天氣較為干燥，為造成低能見(jiàn)度提供了有利的氣候條件。

6 結(jié)論

分析可知，阿克蘇機(jī)場(chǎng)低能見(jiàn)度具有如下特征：①春季低能見(jiàn)度出現(xiàn)最多，且相對(duì)濕度較小，氣候干燥，最有利于沙塵低能見(jiàn)度的形成和維持，冬季氣候穩(wěn)定，能見(jiàn)度狀況最好；阿克蘇機(jī)場(chǎng)低能見(jiàn)度多于午后至傍晚形成，夜間至清晨能見(jiàn)度狀況最差，白天日出后能見(jiàn)度逐漸轉(zhuǎn)好。②低能見(jiàn)度持續(xù)時(shí)間2 h～4 h次數(shù)最多、持續(xù)時(shí)間>24 h次數(shù)最少；低能見(jiàn)度年際變化大致呈現(xiàn)小幅度減少趨勢(shì)。③當(dāng)出現(xiàn)能見(jiàn)度<200 m時(shí)，以偏西風(fēng)為主；出現(xiàn)能見(jiàn)度≥200 m時(shí)，以東風(fēng)為主。