温州机场飞行气象条件分析

2010-09-21陈志平

浙江气象 2010年3期

关键词：雷暴能见度温州

陈志平

(民航温州空中交通管理站,浙江温州325024)

温州机场飞行气象条件分析

陈志平

(民航温州空中交通管理站,浙江温州325024)

根据温州机场1991—2008年的地面气象观测资料,对影响温州机场的飞行气象要素和重要天气进行了统计与分析,重点分析了风、气温、低云、低能见度等气象要素和台风、雷暴、暴雨等重要天气的分布特点,及这些要素和天气对航空飞行的影响,得出了一些普遍性的结论。可帮助飞行员最大限度地利用有利的飞行气象条件,更好地为航空飞行活动的安全、正常和效率服务,也可供同行在机场气象要素和重要天气的预报和服务中参考。

气象要素;重要天气;飞行

0 引言

飞机是一种现代化的交通运输工具,它给人们的旅行、商务活动等带来很大的方便,人们都希望所乘坐的飞机能够安全、舒适、正点地抵达目的地。但有时会遇到因飞机返航、备降或暂缓起飞而使航班延误的情况。随着科技的进步、飞机性能和智能化程度的提高,飞机机械事故相对减少,但与气象有关的飞行事故比例还在继续增大。大雾和雷暴等天气原因,已成为大面积航班延误和旅客滞留的主要原因,其经济损失巨大。据有关资料报道,在我国,由不利气象条件引发的飞行事故约占飞行事故总数的31%。即便在航空技术发达的美国,与天气有关的重大机毁人亡航空事故的比例也高达1/3。因此掌握机场气象要素和重要天气变化的规律,最大限度地利用有利的气象条件,对于保障航空飞行安全有着重要的意义。

1 温州机场气候概况

温州机场地处东亚中、低纬度,东临东海(距离约1 km),属亚热带海洋季风湿润性气候区,四季分明。但由于所处纬度常受冷暖气团交汇影响,天气多变,灾害性天气也相对较频繁。总体而言,具有以下地方性气候特点:

气候温和、海陆风明显。温州机场东临东海,受海陆热力环流的调节,冬季不寒,夏季不热,冬季平均气温为10.8℃,夏季平均气温为28.1℃,气温≥35℃的日数年平均仅为1.5 d,气温≤0℃的日数年平均仅为2.1 d,从没出现过气温≤-5℃的严寒天气和气温≥40℃的高温天气。

雾多:据统计,1991—2008年温州机场年平均雾日为39.0 d,其中春季平均雾日21.5 d,占全年的55.1%;冬季平均9.2 d,占全年的23.6%。影响温州机场的雾主要有平流雾、辐射雾和锋面雾,其中平流雾和锋面雾多出现在春季,冬季多辐射雾。

台风影响较严重,影响个数呈递增趋势。影响温州机场的台风(指发生8级以上大风或暴雨时,下同)年平均个数为2.1个,2004—2008年共有18个,平均3.6个,可知近年来台风影响个数呈明显递增的趋势。

2 温州机场气象要素分析

2.1 风的分析

风与飞行的关系极为密切,飞机的起飞着陆、选择飞行高度、领航以及计算飞机活动半径和油料消耗等都必须考虑风的影响。飞机的起飞和着陆通常是在逆风条件下进行的,因为逆风能使离地速度和着陆速度减小,因而也就能缩短飞机的起飞滑跑距离和着陆滑跑距离。逆风起飞由于能产生飞机的附加进气量,因而增大飞机运动开始时的方向稳定性和操纵性。顺风时则相反,能增大起飞和着陆的滑跑距离,使起飞时飞机的稳定性和操纵性变坏,起飞和着陆变得困难。另外,在侧风较大的情况下,飞机起飞和着陆的操纵会相当复杂,飞机在侧风中滑跑时,都应向侧风方向压杆以消除倾斜力矩,向侧风的反方向蹬舵以消除转弯力矩。

温州机场历年风资料统计见表1,全年盛行风向是偏东风(80°-100°),其次依次是偏南风(170°-190°)和东北风(40°-50°)。从季节分布看,春季(3—5月)盛行偏东风和偏南风,平均风速3.3 m/s;夏季(6—8月)盛行偏南风,平均风速4.4 m/s;秋季(9—11月)盛行偏东风和东北风,平均风速3.6 m/s;冬季盛行东北风,平均风速3.4 m/s。由于温州机场跑道磁方位呈NNE -SSW向(32°-212°),跑道编号分别为21号、03号,因此夏季盛行风向和春季盛行的偏南风适合在21号跑道起降,冬季盛行风向和秋季盛行的东北风适合在03号跑道起降。值得注意的是春季和秋季盛行的偏东风因与跑道夹角较大,具有明显的侧风,因而飞机只能进行侧风起降。

表1 温州机场1991-2008年风资料统计

2.2 气温分析

气温对飞行的影响主要体现在对气压高度表示度、飞机燃料消耗、载重量、升限以及对起飞和着陆的影响。对机场管制区而言,主要是指对飞机载重量、起飞和着陆的影响。飞机的载重量受气温变化的影响很大,当气温高于标准大气温度时,空气密度小,产生的升力也小,因而载重量减小;反之低于标准大气温度时,载重量增加。赵树海在《航空气象学》一书中指出,假定飞机起飞滑跑距离为常数,气温为t0时的飞机总重量为w0,实际气温为t时的飞机总重量为w,则对于喷气式飞机有w=w0× (t/t0)3/4,可以计算,对120 t重的喷气飞机,在气温30℃时必须比15℃时减小7 t载重量,在0℃时则可增加8 t载重量;气温对飞机起飞和着陆的影响,主要是影响起飞和着陆时滑跑距离的长短,当气压不变时,随着气温的升高,起飞滑跑距离和着陆滑跑距离也将随之增加。赵树海指出,对大多数喷气式飞机,在发动机转数不变的情况下,气温每升高10℃,起飞滑跑距离增加13%。气温每降低10℃,起飞滑跑距离减少10%;当气压为760 mm水银柱,温度偏差± 10℃时,着陆滑跑距离将变化约5%。

温州机场历年气温统计资料见表2,年平均气温为19.7℃,年平均日较差为6.3℃。平均气温季节分布由高到低依次是夏季28.1℃,秋季22.5℃,春季17.5℃,冬季10.8℃,这意味着飞机的载重量依次增加,飞机起飞和着陆的滑跑距离依次缩短。很明显,由于冬季比夏季平均气温低17.3℃,冬季起飞滑跑距离较夏季相比可以缩短15%～20%;年平均日较差为6.3℃,平均日较差季节分布由高到低依次是秋季6.8℃,冬季6.4℃,春季6.1℃,夏季5.8℃。相比高原地区明显的气温日较差,温州机场的气温日较差较小。

2.3 低云、低能见度分析

表2 温州机场1991—2008年气温资料统计 ℃

实际工作中常说的机场最低运行标准,指的就是允许飞行的云高、能见度或跑道视程的最小值,以及地面风速和侧风风速的最大值。当实际天气高于机场最低运行标准时,飞行才能进行,当实际天气低于机场最低运行标准时,飞行应当停止。低云低能见度对飞机的起飞和着陆有很大的影响,尤其对飞机着陆影响更大。在这种情况下着陆,要求飞行员有很高的飞行技能,而且通常会使飞行员心情过于紧张。许多飞行事故就是在低云低能见度条件下着陆时发生的。目前,国内机场使用的大多数仪表着陆系统能帮助飞行员在低云和低能见度条件下进行着陆,但是着陆的最重要阶段——接地,仍是通过飞行员“手工”和目视实施的,因为这时用肉眼判断飞行高度和方向比最完善的仪器还要准确。实际飞行中,在目测高度和用仪表检查高度之间,飞行员注意力的分配取决于飞行高度。在300～600 m高度上飞行员用于目测高度与看高度表的注意力是接近相等的,可是在100～200 m高度上飞行时约有80%的时间用于目测高度,在低于100 m的高度上飞行则几乎没有时间按仪表检查高度。

温州机场历年逐时低云低能见度联合出现的频率见表3,可以看出频率分布呈两头大、中间小的特点。以能见度＜800 m和低云高＜60 m联合出现的频率为例,08—10时(北京时,下同)出现频率最高,平均为1.4%,远高于平均水平;18—20时出现频率次之,平均为0.6%。由于温州机场进出港航班大多在上午10时以后,因此正好避开了一天中低云低能见度联合出现的高峰时段(08—10时),但在次高峰时段(18—20时),正好是温州机场航班进出港的高峰时段,这是需要飞行员和空中交通管制部门引起注意的。

表3 温州机场1991—2008年逐时低云低能见度联合出现的频率 %

3 温州机场重要天气分析

3.1 台风分析

飞机在台风中飞行,可遇到严重的颠簸、大雨、恶劣的能见度和猛烈的风暴,在接近着陆时近地面有强阵风、强侧风等严重危及飞行安全的天气。据统计,温州机场自1990年通航以来,因台风天气导致机场关闭的现象屡见不鲜,目的就是避免飞机在上述危险天气条件下飞行,以确保飞行安全。

表4 温州机场1990—2008年台风影响个数个

根据对温州机场1990—2008年地面气象观测资料的统计,影响温州机场的台风共有40个,约占期间台风总数(285个)的14.0%,年平均影响数约2.1个。2004—2008年共有18个,平均3.6个,可知近年来台风影响个数呈明显递增的趋势。从季节性变化看,影响温州机场的台风发生在4—10月份,台风影响个数以8月份为最多,共有16个,占台风影响总数的40.0%;9月份次之,共有11个,占台风影响总数的27.5%;7月份居第3位,有7个,占台风影响总数的17.5%(见表4)。可知,影响温州机场的台风集中发生在7—9月,共有34个,占台风影响总数的85.0%。另外,从表中还可看出,出现大风的台风个数全部发生在6—9月份;出现暴雨的台风个数集中发生在7—9月份,共有24个,占台风影响总数的60.0%。

3.2 雷暴分析

雷暴被称为飞行活动的“禁区”,在雷暴活动区中飞行,除了云中飞行的一般困难外,还会遇到颠簸、积冰、电击、阵雨和恶劣能见度,有时还会遇到冰雹、下击暴流、低空风切变和龙卷。

据统计,温州机场年平均雷暴日数为20.7 d,年最多雷暴日数为28 d(2006年),年最少雷暴日数为10 d(2000年)。全年各月均可能有雷暴出现,其中以8月最多,平均雷暴日数为4.6 d,其次是4月,平均为3.6 d,两月之和占全年平均的39.6%,1月出现雷暴最少,平均为0.1 d,仅占全年平均的0.5%。各季出现雷暴日数的平均频率分布夏季最多为11.0 d,占53.1%,春季次之为6.6 d,占31.9%,冬季最少为0.5 d,占2.4%,秋季为2.6 d,占12.6%(见表5)。

表5 温州机场1991—2008年雷暴逐月平均日数

雷暴的日变化比较明显,一天13 h中有一峰值区和谷值区,峰值区出现在17—20时,其中18时和20时出现雷暴的平均次数最多,均为6.1次,谷值区出现在上午的09—12时,其中12时出现雷暴的平均次数最少,为1.0次。其变化特点是下午雷暴多于上午,傍晚至晚上多于下午,傍晚出现雷暴的次数是上午的5倍左右(见图1)。值得一提的是,峰值区对应的时段(17—20时)也是温州机场航班进出港的高峰时段,实际工作中需引起足够的重视。

图1 温州机场1991—2008年逐时出现雷暴的平均次数

3.3 暴雨分析

飞机在暴雨中飞行,空中能见度仅几十米,尤其在暴雨中着陆时,强降水使飞行员无法目视准确判断飞机离跑道的高度,易造成接地不当,导致偏离下滑道而陡降的危险,严重时可造成事故。另外,在暴雨下方易出现强下沉气流,飞机在着陆阶段处于着陆外形、加速性能和上升性能均变差的状态,此时高度较低,若遇上该下沉气流区,飞行员难于操纵,严重时也可造成事故。

根据对温州机场1990—2008年地面气象观测资料的统计,期间温州机场共发生暴雨72次,年均3.8次。暴雨次数年分布呈两头多、中间少的特点,前5 a和末5 a累计暴雨次数分别为23次和24次,分别占总数的31.9%和33.3%(见图2)。

从季节性变化来看,全年除1,2月份外,均可发生暴雨。其中夏季发生暴雨次数最多,共39次,占总数的54.2%;秋季次之,共22次,占总数的30.6%;春季共9次,占总数的12.5%;冬季最少,共2次,仅占总数的2.8%(见表6)。从表中还可看出,暴雨集中发生在5—9月,共有63次,占全部暴雨总数的87.5%,这正好与期间温州依次经历华南前汛期、梅雨季节、台风季节、华南后汛期等汛期相对应。

4 结语

通过以上分析,得出如下结论:

(1)温州机场全年盛行偏东风,其次依次是偏南风和东北风。春季盛行偏东风和偏南风,夏季盛行偏南风,秋季盛行偏东风和东北风,冬季盛行东北风。夏季盛行风向和春季盛行的偏南风适合在21号跑道起降,冬季盛行风向和秋季盛行的东北风适合在03号跑道起降。但春季和秋季盛行的偏东风因与跑道夹角较大,具有明显的侧风,因而飞机只能进行侧风起降。