西安機(jī)場大霧氣候特征及氣象條件分析

董樓 何欣如 鄢姣伊 盧宇航 申展

摘?要：利用2013年1月1日至2022年12月31日西安咸陽國際機(jī)場大霧的METRA報(bào)文及SPECI報(bào)文數(shù)據(jù)，統(tǒng)計(jì)分析西安咸陽國際機(jī)場大霧天氣的生消機(jī)制，歸納出重要預(yù)報(bào)因子，為航班安全起降提供更加優(yōu)質(zhì)的氣象服務(wù)。結(jié)果表明，西安咸陽國際機(jī)場大霧天氣具有明顯的月際與日際變化，秋冬季多發(fā)，春夏季節(jié)則較少；霧大多數(shù)發(fā)生于3：00～9：00，消散于8：00～11：00，持續(xù)時(shí)間以0～3h為主；大霧發(fā)生時(shí)濕度較大，多為東北風(fēng)與西南風(fēng)。

關(guān)鍵詞：大霧；氣候特征；氣象條件；西安咸陽國際機(jī)場

Abstract：Based?on?the?METRA?message?and?SPECI?message?data?of?heavy?fog?at?Xi’an?Xianyang?International?Airport?from?January?1，2013?to?December?31，2022?at?Hong?Kong?Underground?Observatory，the?mechanism?of?heavy?fog?weather?at?Xi’an?Xianyang?International?Airport?is?analyzed，and?the?important?forecast?factors?are?summarized，so?as?to?provide?better?meteorological?services?for?flight?safety.The?results?show?that?the?heavy?fog?weather?at?Xi’an?Xianyang?International?Airport?has?obvious?intermonthly?and?interday?changes，with?more?in?autumn?and?winter?and?less?in?spring?and?summer.The?fog?mostly?occurs?at?3：009：00，dissipates?at?8：0011：00，and?lasts?for?03h.The?humidity?is?large?when?the?fog?occurs，mostly?northeast?wind?and?southwest?wind.

Keywords：Heavy?fog；climate?characteristics；meteorological?conditions；Xi’an?Xianyang?International?Airport

1?概述

秋冬季節(jié)是西安咸陽國際機(jī)場大霧頻發(fā)的季節(jié)，有時(shí)，一連數(shù)日大霧籠罩。大霧是指由于近地面氣層中大量懸浮水滴或冰晶的存在，導(dǎo)致水平能見度小于1000m的天氣現(xiàn)象，是一種災(zāi)害性天氣［1，3］。機(jī)場出現(xiàn)大霧時(shí)，會嚴(yán)重影響飛機(jī)起飛和降落，給航空公司帶來極大的經(jīng)濟(jì)損失［5］。咸陽位于渭北塬上，南距渭河大約4km，東離涇河大約3km，由于咸陽機(jī)場特殊的地理位置及兩河源源不斷的水汽輸入，再加上秋冬季地面溫差的增大，造成咸陽機(jī)場秋冬季以大霧為主的天氣現(xiàn)象。大霧是影響咸陽機(jī)場航班正常率及飛機(jī)安全起降的主要因素之一。

本文通過對2013年1月1日至2022年12月31日西安咸陽國際機(jī)場大霧的地面氣象站觀測數(shù)據(jù)，結(jié)合該機(jī)場的歷史實(shí)況資料，分析大霧出現(xiàn)時(shí)的天氣條件，研究其產(chǎn)生以及消散機(jī)制，尋找對于西安機(jī)場大霧預(yù)報(bào)有影響的關(guān)鍵因子，對于提高大霧天氣預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確性，以便為飛機(jī)安全起降提供更加優(yōu)質(zhì)的氣象服務(wù)具有重要意義［2］。

2?資料及處理方法

本文資料取自西安機(jī)場2013—2022年地面氣象站觀測的天氣現(xiàn)象、能見度、氣溫、相對濕度、風(fēng)向、風(fēng)速等逐小時(shí)觀測資料。大霧資料包括大霧是否出現(xiàn)（天氣現(xiàn)象）、大霧日數(shù)和大霧起止時(shí)間。

大霧日的統(tǒng)計(jì)方式：以16時(shí)UTC為界，1天中只要有1次或多次大霧記錄，將被計(jì)為1個(gè)大霧日；跨越16時(shí)UTC的濃霧，則將其計(jì)算為2個(gè)大霧日。大霧持續(xù)時(shí)間的計(jì)算方法：1天中兩次大霧時(shí)間間隔在4h內(nèi)的，則將其計(jì)算為1次大霧過程并累積計(jì)時(shí)；當(dāng)1天中兩次大霧間隔大于4h時(shí)，則定義為兩次不同的大霧；同時(shí)，對于跨越16時(shí)UTC的同一場大霧作為1次連續(xù)大霧的過程處理；每個(gè)時(shí)次大霧的產(chǎn)生和消散頻率及大霧持續(xù)時(shí)間基于大霧的開始和結(jié)束時(shí)間。

3?大霧的氣候特征分析

3.1?大霧的日變化規(guī)律

由圖1可知，西安機(jī)場大霧的生成主要發(fā)生在協(xié)調(diào)世界時(shí)19：00～20：00、協(xié)調(diào)世界時(shí)20：00～21：00、協(xié)調(diào)世界時(shí)23：00～次日0：00和協(xié)調(diào)世界時(shí)0：00～1：00，分別占大霧生成時(shí)間的11.81%、9.03%、15.28%、10.42%，這是由于這四個(gè)時(shí)間段內(nèi)比較容易出現(xiàn)最低氣溫，氣溫降低使空氣濕度高于飽和度，近地層的水汽凝結(jié)形成霧氣［2］。根據(jù)數(shù)據(jù)顯示，協(xié)調(diào)世界時(shí)5：00～6：00和協(xié)調(diào)世界時(shí)10：00時(shí)～11：00時(shí)，沒有生成過大霧天氣，生成頻率最小，為0.00%。

大霧的消散時(shí)段主要集中在協(xié)調(diào)世界時(shí)0：00～1：00，占大霧消散時(shí)間的17.4%，其次是協(xié)調(diào)世界時(shí)23：00～次日0：00和協(xié)調(diào)世界時(shí)2：00～3：00，分別占大霧消散時(shí)間段的13.9%和13.2%，霧氣消散時(shí)間主要取決于日出后地面氣溫回升情況［2］。

圖1?大霧生成、消散時(shí)間段百分率

由表1可見，大霧生成后大霧維持時(shí)間多為1～3h占總數(shù)的42.36％；持續(xù)時(shí)間為4～6h占28.47％；持續(xù)時(shí)間為7～9h占11.11％；持續(xù)時(shí)間為10～12h占6.94%；持續(xù)時(shí)間為13～23h占7.64%；而維持時(shí)間在24h以上的只有5次占3.47％。由此可知，西安機(jī)場大霧主要生成于日出前后，消散于午前，類型以輻射霧為主。

3.2?大霧的年變化規(guī)律

2013—2022年西安機(jī)場大霧次數(shù)共146次，大霧時(shí)間156天，年平均15.6天。最多的年份是2014年，大霧天數(shù)達(dá)到37天；最少的年份是2017和2021年，僅6天（圖2）。西安機(jī)場大霧日呈現(xiàn)出整體減少的趨勢，其原因可能是與城市化進(jìn)程加快、全球氣候總體變暖等諸多因素有關(guān)。

一年中每月均有大霧出現(xiàn)，1～2月、9～12月最多。這是由于西安機(jī)場特殊的地理位置及兩河源源不斷的水汽輸入，再加上秋冬季地面溫差的增大，造成了西安機(jī)場在秋冬季節(jié)大霧較多。對各月平均大霧次數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)可見（圖3），全年以2月大霧的次數(shù)最多，月平均次數(shù)為2.6次；其次是11月，月平均大霧次數(shù)為2.2次；8月平均大霧次數(shù)最少，為0.1次。

圖3?大霧次數(shù)的月際變化

4?大霧天氣與各氣象要素的關(guān)系

大霧的形成和發(fā)展離不開適宜的氣象條件。其中良好的風(fēng)場配置及水汽條件對大霧的形成和發(fā)展起到了關(guān)鍵性的作用，現(xiàn)通過統(tǒng)計(jì)2013—2022年西安機(jī)場大霧過程中的風(fēng)場要素及相應(yīng)時(shí)刻的相對濕度進(jìn)行詳細(xì)的統(tǒng)計(jì)分析。

4.1?風(fēng)場配置

風(fēng)速風(fēng)向與霧的形成與維持有密切的關(guān)系，適宜的風(fēng)速風(fēng)向有利于暖濕氣流的空中輸送，從而使得近地表上下層空氣既能充分混合，也能使得水汽擴(kuò)散到一定高度，且不會影響近地層水汽達(dá)到飽和狀態(tài)［45］。

為了解維持大霧的主要風(fēng)場配置，本文統(tǒng)計(jì)了2013—2022年大霧發(fā)生過程中每一時(shí)刻的風(fēng)速和風(fēng)向。統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示：風(fēng)速在1m/s至3m/s之間的占比最大，達(dá)77.47%，風(fēng)速為0m/s的占比為14.94%，而風(fēng)速在4m/s至6m/s及大于6m/s的占比較小，分別為6.55%和1.03%。由此可得，風(fēng)速介于1m/s和3m/s的風(fēng)場最有利于大霧的維持和發(fā)展。

為了更加深入地了解大霧過程中的近地面大氣的運(yùn)動狀態(tài)，本文對西安機(jī)場自動觀測的風(fēng)向方位頻率進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)（圖4，圖5）。統(tǒng)計(jì)結(jié)果發(fā)現(xiàn)：大霧過程風(fēng)一共出現(xiàn)8個(gè)方位，其中東北風(fēng)出現(xiàn)的頻率最大，占25.75%，其次為西南風(fēng)與VRB（風(fēng)向不定），出現(xiàn)頻率分別為22.87%與21.15%，東風(fēng)出現(xiàn)的頻率最小，僅占0.23%。結(jié)合風(fēng)速和風(fēng)向來看，影響西安機(jī)場大霧生成和發(fā)展的主要風(fēng)向?yàn)闁|北與西南，這與鄧小麗等人［6］分析得出的西安大霧天氣低層風(fēng)場的風(fēng)向一致。

4.2?水汽條件

適宜的水汽條件也是形成和維持大霧的重要因素，相對濕度是反映空氣潮濕程度的一個(gè)物理量，相對濕度越大，空氣越潮濕，在一定條件下更利于大霧的形成和維持。本文通過統(tǒng)計(jì)2013—2022年西安機(jī)場大霧天氣中共870個(gè)時(shí)刻的相對濕度，得出結(jié)論：相對濕度大于80%是本場大霧產(chǎn)生和維持的有利條件（統(tǒng)計(jì)結(jié)果見表2）。

5?結(jié)論

（1）西安機(jī)場本場大霧天氣有明顯的日際變化，其生成頻率最高時(shí)段發(fā)生在協(xié)調(diào)世界時(shí)23時(shí)～次日0時(shí)，占大霧生成時(shí)間的15.28%；消散頻率最高時(shí)段出現(xiàn)在協(xié)調(diào)世界時(shí)0時(shí)～1時(shí)，占大霧消散時(shí)間的17.4%。大霧持續(xù)時(shí)間以0～3h為最多，占比42.36%，大霧類型以輻射霧為主。

（2）西安機(jī)場本場大霧天氣也有較為明顯的年際和季節(jié)變化，2013—2022年，年平均大霧日為15.6d，年平均大霧次數(shù)為14.6次，且有逐年減少的趨勢。一年中每月均有大霧出現(xiàn)，且以2月最多，8月最少，有明顯的“秋冬多，春夏少”的特點(diǎn)。

（3）大霧日東北風(fēng)出現(xiàn)的頻率最大，占比25.75%，其次為西南風(fēng)與VRB（風(fēng)向不定），出現(xiàn)頻率分別為22.87%與21.15%，東風(fēng)出現(xiàn)的頻率最小，僅占0.23%。大霧日中風(fēng)速介于1m/s和3m/s之間的占比最大，達(dá)77.47%，相對濕度大于80%占比98.51%，這些因素均是本場大霧產(chǎn)生和維持的有利條件。

參考文獻(xiàn)：

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［6］鄧小麗，林楊.西安地區(qū)大霧天氣的分析與預(yù)報(bào)［J］.陜西氣象，2013（04）：2124.

資助項(xiàng)目：中國民航大學(xué)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練項(xiàng)目202210059072；中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)項(xiàng)目D類項(xiàng)目（3122018D024）

作者簡介：董樓（2002—?），男，漢族，浙江杭州人，本科在讀，研究方向：氣象條件對民航客機(jī)的影響。

*通訊作者：潘麗麗。