湘西机场选址气象及地理环境的条件分析

郑福维，卿湘涛，肖 健，李 好，朱国光

(1. 湘西自治州气象局，湖南 吉首 416000； 2. 衡阳市气象局，湖南 衡阳 421000； 3. 湖南省气象局，湖南 长沙 410118)



湘西机场选址气象及地理环境的条件分析

郑福维1，卿湘涛1，肖 健2，李 好3，朱国光1

(1. 湘西自治州气象局，湖南 吉首 416000； 2. 衡阳市气象局，湖南 衡阳 421000； 3. 湖南省气象局，湖南 长沙 410118)

介绍了拟建的湘西机场对比气象观测站考察与建设情况，比较了周边气象站与对比气象站的地理环境差异，利用相关分析与可信度检验等方法分析了周边气象站与对比气象站气温、降水、风向风速的相似性，分析了主要天气现象、能见度，闪电中心特征，确认了花垣站为湘西机场气候可行性的参证站。该方法对重大项目的气候可行性认证所需要的对比气象站的选址以及参证站的确认具有典型的指导意义。

机场；气象；环境；条件

0 前 言

湘西自治州地势东南低、西北高，境内群山起伏，褶皱断裂多，海拔高度差异悬殊。总国土面积1.55万km2，地貌形态的总体轮廓是一个以山原山地为主,兼有丘陵和小平原，并向北西突出的弧形山区地貌。湘西自治州属亚热带季风湿润气候区，山地局地气候明显[1]。

湘西机场是湖南省即将动工新建的一座民用机场，位于湖南省西北部的湘西土家族苗族自治州境内。拟建机场为国内民航运输支线机场，飞行区等级为4C，跑道长2 600 m，宽45 m，能满足波音737、空客320飞机起降，年进出港旅客近期规划为30万人次，远期规划为150万人次。

1 对比气象观测站选址与建设情况

1.1气象观测站选址

按照《民用机场选址报告编制内容及深度要求》[2]要求，由湘西州政府机场办、湘西州发改委、湘西州气象局等单位组建了一个现场踏勘小组。确定3个备选站址，3个备选观测站的站址分别是花垣县长乐乡桃花村老天坪(东经109°32′10″、北纬28°30′42″、海拔707 m，简称：老天坪)、花垣县董马库让乍(东经109°32′55″，北纬28°26′49″、海拔804 m，简称：董马库)、保靖县复兴扁槽(东经109°35′51″、北纬28°37′35″、海拔937m，简称：复兴)。同时选定花垣县长乐乡桃花村老天坪为短期人工气象观测站址，与老天坪自动气象站位于同一位置。对比观测时段为2014年6月30日20时至2015年12月31日20时。

1.2观测方式与观测项目

依照《民用航空地面气象观测规范》[3]要求进行观测，采用航空观测薄记录，为便于分析，采用“地面气象测报业务系统”对观测资料进行处理。

自动观测项目：气压、气温、湿度、降水、风向、风速、能见度等7个气象要素，每小时观测1次。人工观测项目：云、能见度、天气现象等3个气象要素，每小时观测1次，观测时间为UTC 0-12H(北京时08-20H)，闪电定位观测。

能见度仪采用 PWD20能见度仪。

2 分析方法

2.1相关性检验

采用F检验方法[4]，进行相关性检验，选取参证站。设气象站和候选站气象要素的相关系数为R，样本容量为n，统计量F计算公式为：

(1)

取信度α=0.01，查表得到Fα，如果Fα

2.2有效数据的完整率

有效数据完整率α应达到95%，按下式计算：

(2)

式中t——测量次数；

q——没有记录到的次数；

w——确认为不合理的次数。

3 参证气象站的确定

参证气象站，指与建设项目场址所在地地理特征、大气环流特征相同或相似的、距离较近的、最具代表性的气象站。

按照有关“参证站的选取方法”，计算场址与参证站符合规定条件的气象要素的相关系数，选取相关系数最大(要求相关系数不小于0.4)；并用F函数进行检验，能通过取信度0.01的显著性检验的气象站，方可作为参证站。

3.1环境及观测状况的对比分析

考虑到机场候选地址的距离，对于参证站的选择有3个气象站：花垣县国家气象站、保靖县国家气象站、吉首市国家气象站。

从对比观测站与周围气象站的直线距离来看，花垣站与各对比站的直线距离最近，其次是保靖站，与吉首站相对较远(除董马库)。比较对比观测站与周边气象站的海拔高度，花垣相差最小，其次分别是保靖、吉首。

表1 周边气象站与对比观测站的直线距离及海拔比较

比较对比观测站与周边气象站的直线距离、海拔高度差异、地理环境及观测环境的相似性，花垣最适合于用作参证站。

3.2数据可靠性检验

所有数据都是使用对比观测期间(2014年6月30日21时至2015年12月31日20时)的数据。

1) 完整性

利用机场对比观测站2014年6月30日21时至2015年12月31日20时，共一个完整年以上的气象观测数据进行完整率统计。

2) 合理性

依据《地面气象观测规范》、《民用航空气象地面观测规范》相关技术指标、地面观测资料质量控制相关标准对机场拟建区短期气象站观测资料进行了合理性判断与检验，得出各气象要素一个完整年以上的数据均通过了合理性判断检验，数据合理可信。

3) 可靠性

3个机场候选观测站与花垣、吉首、保靖在进行同期对比观测期间，观测方法、观测规范完全相同。观测数据完整、合理可靠，可以用于进行机场可行性分析。

3.3相关性检验与分析

3.3.1 常规观测要素相关性检验

计算机场候选站与花垣县、吉首市、保靖县国家气象气象站逐日降水量、降水等级(分无雨、小雨、中雨、大雨、暴雨)、逐日平均本站气压、逐日平均气温、逐日平均相对湿度、逐日平均2 min平均风速的相关系数，及F值。

取信度α=0.01，查表得到Fα。如果Fα

3.3.2 风相关性分析

图1是周边气象站与对比站的2 min平均风玫瑰图，实线为风向再现频率，虚线为风速。

图1 周边气象站与对比站的风玫瑰

花垣站的主体风向为ENE(15.8%)，最大风速(1.7 m/s)的风向也为ENE；保靖站的主体风向为N(18.7%)、最大风速(1.8 m/s)的风向为NE；吉首站的主体风向为SE(16.2%)、最大风速(2.2 m/s)的风向为ENE。从风向玫瑰图来看，花垣站、吉首站两个站的主体风向有些类似，以东北风为主，而保靖站的主体风向略为偏北。老天坪的主体风向为ENE(24.1%)，最大风速(1.9 m/s)的风向也为ENE；董马库的主体风向为ENE(14.2%)、最大风速(2.4 m/s)的风向为ENE；复兴的主体风向为NE(19.8%)、最大风速(4.2 m/s)的风向为EN与E。

表2是各对比观测站与国家周边气象站2 min平均风速、10 min平均风速、最大风速的16个风向出现次数的相关系数(未统计静风出现次数)。

表2 周边国家气象站与对比站16个方位风向出现次数相关系统统计

注：未包括静风出现次数。

从表2可以看出：以花垣站与各对比站的风向出现次数的相关系数最大，最小值也在0.61以上，可通过取信度α=0.01的显著性检验；保靖站、吉首站无法通过显著性检验。

从周边气象站与对比站风向出现频率相关性检验来年，对比站与周边气象站相关性最好的站为花垣站、其次是吉首站、保靖站。

3.4人工观测主要天气现象比较

机场对比气象观测站只有老天坪有人工观测。周边气象站及老天坪人工观测时间为08～20时(白天时段)，对于20～08时(夜间)出现的天气现象部分予以记录，部分不作记录。

3.5能见度统计特征

花垣站无能见度自动观测数据。老天坪2014年9月8日才安装自动观测仪。本节只分析能见度的特征，不考虑产生恶劣能见度的天气原因。由于篇幅所限，只分析花垣站与老天坪的能见度人工观测统计特征。

1) 自动观测站各时次能见度≤800 m与>1 600 m出现频率

图3(左)是3个对比观测站能见度≤800 m各个观测时次的出现频率百分比玫瑰图。从图中可看出，≤800 m的出现频率从高到低依次是复兴(28.3%)、老天坪(18.4%)、董马库(12.5%)。复兴从01～10时能见度相对较差，老天坪从01～08时能见度相对较差，董马库从23～07时能见度相对较差，见图3(左)。需要说明的是老天坪观测站的海拔高度低于董马库97 m，但其≤800 m能见度出现频率高于董马库，说明观测站海拔高度不是影响≤800m能见度出现频率百分比高低的主要原因。

图3 对比观测站各时次能见度≤800 m(左)与>1 600 m(右)出现频率百分比

图3(右)是3个对比观测站能见度>1 600 m各个观测时次的出现频率百分比玫瑰图。从图中可看出，>1 600 m的出现频率从高到低依次是董马库(84.3%)、老天坪(80.0%)、复兴(70.0%)。

2) 自动观测站各月能见度≤800 m与>1 600 m出现频率

图4 (左)是3个对比观测站能见度各月≤800 m的出现频率百分比玫瑰图，各月能见度≤800 m出现频率相差较大。各站能见度≤800 m出现频率较高的月份有2，3，6，9，11月，出现频率最低的月份为7，12月。

图4 对比观测站各月能见度≤800 m(左)与>1 600 m(右)出现频率百分比

图4 (右)是3个对比观测站能见度各月>1 600 m的出现频率百分比玫瑰图，各月能见度>1 600 m出现频率较高的月份有4，7，8，10，12月，出现频率最低的月份为2，6，12月。比较不同站各月>1 600 m的出现频率低高到低依次为董马库、老天、复兴，但从1～10月，老天坪与董马库>1 600 m的出现频率相差不大。

3.6闪电定位观测

从各月的闪电定位统计来看，不同月份的闪电中心略有差别，但3个对比观测站都不位于闪电中心。

比较3个候选站与周围国家气象站的相关性最好的两个站是老天坪—花垣。花垣气象站建于1955年9月。

4 结 语

通过对比观测分析确认花垣老天坪为最佳候选场址，董马库为第二候选场址。通过各种气象因素的相关性分析，参证站确认为花垣气象站。

[1] 湘西土家族苗族自治州气象局编. 湘西土家族苗族自治州气象志[M]. 北京: 气象出版社, 2014.

[2] 中国民用航空总局机场司. 民用机场选址报告编制内容及深度要求[Z].(AP-129-CA-02)(2007年5月1日).

[3] 中国民用航空总局空中交通管理局. 民用航空气象地面观测规范[Z].(2006年7月1日).

[4] 魏凤英. 现代气候统计诊断与预测技术[M]. 北京: 气象出版社, 2007.

AnAnalysisofMeteorologicalandGeographicalConditionsofXiangxiAirport

ZHENG Fuwei1, QIN Xiangtao1, XIAO Jian2, LI Hao3, ZHU Guoguang1

(1.XiangxiMeteorologicalBureau,Jishou,Hunan416000,China; 2.HengyangMeteorologicalBureau,Hengyang,Hunan421000,China; 3.HunanMeteorologicalBureau,Changsha,Hunan410118,China)

This paper tells of the investigation and construction of the proposed Xiangxi airport in contrastively meteorological observation station when it is compared with the surrounding weather stations and contrastively meteorological observation station’s differences. Using the correlation analysis and reliability test method, we made a similarity between surrounding meteorological station and contrastively meteorological station from aspect of temperature, precipitation, wind speed and wind direction to analyze main weather phenomenon, visibility and lightning characteristics. We confirmed the Huayuan station as a reference station, as is of its typical significance when we need to confirm the reference in climate feasibility of major projects.

Airport; Meteorological; Environmental; Condition

2016-08-18

湘西机场选址站气象观测数据对比分析(XQKJ16B086)

郑福维(1970-)，男，湖南龙山人，工程师，研究方向：专业气象服务工作，手机：18374391987，E-mail：519046831@qq.com.

V35

：Bdoi：10.14101/j.cnki.issn.1002-4336.2016.04.031