沈阳桃仙国际机场重要天气对航班正常率影响分析

2012-09-21刘莉霞田丰李磊

中国科技信息 2012年18期

关键词：正常率小时数雷暴

刘莉霞田丰李磊

民航东北地区空管局沈阳气象中心 110043

沈阳桃仙国际机场重要天气对航班正常率影响分析

刘莉霞田丰李磊

民航东北地区空管局沈阳气象中心 110043

本文通过对沈阳桃仙国际机场1995～2011年期间重要天气出现的小时数进行统计，分析出不同时段、月份、年份、季节重要天气发生的规律性，以及不同天气系统对重要天气产生的影响。统计2004～2011年因天气原因导致的航班不正常率，分析其季节、年际变化特征，并与重要天气出现的相关性等，得出沈阳桃仙国际机场重要天气对航班正常率的影响规律。

重要天气；统计分析；航班正常

引言

目前，气候的变化对人类的生产、生活逐渐产生越来越大的影响，各行各业无时无刻不在关心天气的变化。在民用航空业，准确的预报起、落航站及航路的天气对航班的安全、正点、效率起到巨大的作用。统计沈阳桃仙机场2004～2011年航班不正常率中发现，在不正常航班7988架次中，因天气原因造成不正常的有2694架次，占总数的33.7%。近年来发生的飞行等级事故，多数与天气有关。据不完全统计，由于气象原因导致的飞行事故占飞行总事故的30%左右。气象原因导致的飞行事故中，恶劣能见度所造成的飞行事故最多，达40%；雷雨、冰雹和积雨云造成的事故占到25%。所以，着重对历年雷暴、低能见度、大风等重要天气进行统计分析，探索沈阳桃仙机场地区气候变化的规律性，对天气的变化能够前瞻，为准确的天气预报积累经验。本文统计了沈阳桃仙机场1995～2011年《气象地面观测簿》中雷暴、＜500和500～800米之间的低能见度、十分钟平均风速≥10MPS、阵风风速≥17 MPS的气象要素分别在北京时06～24（航班密集）、24-06（航班非密集）两个时段发生的小时数。除十分钟平均风速≥10MPS的数据从整点实况中摘取外，其余要素均从纪要栏逐日统计。

1 重要天气发生的日变化特征

不同天气形势影响下，一日间重要天气出现的时间有很大的不同。统计1995-2011年雷暴、能见度＜500米、500～800米、平均风速≥10m/s、阵风风速≥17m/s等重要天气出现累计7140小时，其中雷暴发生小时数1682小时，占总小时数23%，低能见度发生小时数2053小时，占总小时数的29%，极大风、大风发生小时数3405小时，占总小时数的48%，各类天气发生在航班密集和非密集时段分布情况、所占百分比如图1所示：

航班密集时段（06-24时）和非密集时段（24-06时）重要天气出现的比例如图2所示：

图2 航班密集时段和非密集时段出现的小时数

图2中可见雷暴、极大风、大风出现的频率日间明显大于夜间，500米以下能见度夜间出现的频率大于日间。这主要和地区性的天气特点有关，沈阳偏大风速多出现在北京时的09～16时，多数为南高北低、东高西低、北高南低和暖锋前形势下的大风；冷锋后和倒槽形势下大风多出现在夜间，本场出现较少。能见度的日变化主要决定于影响能见度的各种天气现象的日变化情况。例如：烟雾多生成在大气近地面层层结稳定、风速小的早晨和黄昏。所以早晨、黄昏时刻能见度转坏。午后低层稳定层破坏，空气乱流强，天气现象逐渐消失，能见度转好。但吹雪、风沙与此相反，午后能见度转坏，因为这时日射强、风速大，乱流强烈，早晨黄昏反而转好。

2 重要天气发生的季节性特征及对航班正常率的影响

一般来说，沈阳地区春季，冷暖空气活动频繁，冷暖气团交替控制东北地区，导致气压梯度较大从而发生大风的概率较大。例如当有低压在东北地区强烈发展，在东部高压较稳定的情况下，常出现偏南大风，形成风沙和浮尘。春季冷暖空气交替频繁还有一个重大影响，气温变化大，降水现象有时表现先降雨然后转雪，或先降雪然后转雨或降雨夹雪，在适当条件下，可造成跑道结冰及影响地面能见度。夏季是雷暴、冰雹、暴雨等强对流天气出现最集中的季节。当地面低压发展强烈，在高空500百帕形成冷涡时，可造成机场连续3～4天雷暴天气。秋季副热带高压逐渐南撤，冷空气势力增强，气温下降。虽有雷暴强降水等天气表现，但次数明显减少，基本为适航天气。冬季天气复杂，航班不正常率有增加趋势。

2.1 重要天气发生的季节性特征

沈阳桃仙国际机场地处欧亚大陆东部中纬度地带，属温带大陆季风气候。冬季受西伯利亚冷气团控制，夏季受太平洋暖气团影响。虽然全年盛行偏南风，但冬季偏北风的频率明显增加，仅次于偏南风频率。春季和秋季分别是冬夏和夏冬冷暖气团交换的转换季节。如图3所示，夏季雷暴出现小时数远远多于其它季节。沈阳桃仙机场地区产生雷暴的天气形势主要有冷锋雷暴、冷涡雷暴、切变线雷暴、副热带高压西伸东退雷暴、高压内部热对流雷暴及沿副热带高压后部北上的江淮气旋、黄河气旋、渤海气旋等。如图4所示，低能见度集中在秋、冬交替和冬季，冬季受西伯利亚冷气团控制，偏北风频率明显增加，气候寒冷，冬季多降雪导致低能见度。冬季由于地面辐射降温，在适当湿度条件下，容易形成雾。受沈阳市区烟和环境影响，机场初冬季节开始就会受烟影响。单纯烟影响能见度小于1KM的次数较少，但烟雾混合可造成机场低能见度，在较弱的气压形势和较稳定的大气层结情况下，往往持续时间较长。

图3 累年各季雷暴出现平均小时数

图4 累年各季低能见度出现的平均小时数

如图5所示，春季，大风及十分钟平均风速≥10MPS（视为超大平均风）的天气出现频率最高。其中大风总944小时，春季658小时，占全年的70%左右；超大平均风总2421小时，春季1584小时，占全年的65%左右。季节性很明显，主要源于其处于欧亚大陆东部中纬度地区，地形上处于辽河平原喇叭口内“风洞”边缘的特殊地理位置，气候上受温带大陆季风气候影响，当有低压在东北地区强烈发展，在东部高压较稳定的情况下，常出现偏南大风。春季影响机场的天气系统主要为蒙古气旋、贝湖气旋、东北低压等北方天气系统。天气表现多南、北大风，其中尤以西南大风最为显著。

图5 累年各季节大风及平均风速≥10MPS出现的平均小时数

2.2 累年各季重要天气对航班正常率的影响

通过对沈阳桃仙机场地区重要天气发生的季节性分析，我们大致可以看出各个季节影响航班正常率的主要天气现象和个别航班不正常率有所增加的主要因素。从图7中可见，春、夏、秋三个季节的因天气原因导致的航班不正常率波动幅度较小，比较平稳。春季主要的风沙、浮尘持续时间较短，较难使能见度降低到1000米以下，此种天气造成飞机返航、备降情况极少。春季的冻雨和雨夹雪天气也多有发生，但是春季由于地面增温快，机场跑道维护及时，一般不会影响航班的正常。夏季雷雨多集中在6月份，但此季节低能见度状况减少，航班不正常情况多数雷雨影响，航班不正常率稍有增加。秋季是飞行的黄金时期，天气基本适航。冬季低能见度天气增多，航班不正常率明显增加，图中可见航班不正常率与500～800米的低能见度有很好的相关性，主要表现为降雪、地面吹雪、烟雾混合造成的低能见度，由于降雪持续时间较长，跑道积雪很难清理，往往造成大面积的航班延误。

3 重要天气发生的年变化特征及对航班正常率的影响

3.1 重要天气发生的年变化特征

统计1995～2011年重要天气发生的情况来看，十分钟平均风≥10MPS、大于等于17MPS阵风发生的频次从1996年开始呈明显的上升趋势，2004年开始逐渐减缓，恢复到1995年水平，两者趋势非常一致；雷暴发生的频次在2005年出现一个高值后也恢复平稳，各年份没有明显的变化趋势；低能见度的变化趋势不明显，不过从图6中可看出低能见度与风的变化似乎有些相关联，除2000、2001年外，多数年份低能见度的波谷与风的波峰相对应。

3.2 重要天气的年变化对航班正常率的影响

从图8重要天气年变化与航班不正常率的关系可以看出，沈阳桃仙机场影响航班不正常的主要天气为低能见度，2004年～2011年不正常率稍有下降，2008年出现最低值，近似2004年，与航班量的增长成反比，不正常率的降低应该源于2008年奥运会的保障。因此也可看出，因天气原因造成的航班不正常率通过准确的气象预报，有效的保障手段可以得到改善。