从极端天气事件演变规律和地理环境看昆明长水机场低能见天气成因及安全运行措施

张 序

（中国国际航空股份有限公司a.运行控制中心西南分控中心飞行签派室；b.培训部西南分部，成都610202）

在民用航空运行中，极端天气事件不仅会影响到航班正常运行，还会威胁航空飞行安全。昆明长水国际机场（以下简称长水机场）2008年开始建设，2012年6月27日投入使用，但在2013年1月3日刚投入使用半年多时出现了一次持续时间长、影响范围广的大雾天气，导致440多个航班被迫取消，约7500名旅客不同程度滞留。受极端天气的演变规律及特殊环境影响，该机场极易形成大雾天气，因而，如何在大雾等低能见天气条件下确保机场的安全高效运行成为各方研究的重点。普锐等在《昆明长水机场一次经典辐射雾的分析讨论》[1]中从地面观测资料特征、探索资料特征、天气形势等方面对长水机场一次辐射雾的形成进行了分析。王睿等在《长水机场转场一年强对流天气总结》[2]中总结分析了长水机场雨季雷暴活动情况。申建明在《昆明长水机场航班延误综合治理研究》[3]中从政府、机场、航空公司、自然环境和旅客五方面讨论了长水机场航班延误的综合治理。沈鹰等在《昆明长水机场人工消雾的可行性分析》[4]中讨论了过冷雾的人工消除。笔者所在的签派室是航班运行保障的核心部门，我们关注的重点是如何在保证安全的前提下尽快恢复航班运行。本文结合工作实践对低能见天气条件下机场、管制部门和航空公司等多家单位确保航班安全运行的措施和应对航班大面积不正常起降等情况下快速恢复航行提出建议。

1 数据来源

本课题的数据来自于昆明市基本气象地面观测站1960-2010年的逐日气象要素收集和长水机场的逐日气象要素收集。机场天气报告（METAR）在民航气象中为例行天气报文，是按固定时间间隔在指定地点观测到的气象情况的报告，一般的METAR报文中包含地名代码、观测时间、地面风向风速、主导能见度、天气云量及云底高、气温和露点温度、修正海平面气压和趋势发展等内容，特别是当机场能见度低于2000m时，如果机场有跑道视程（RVR），报文中将加报跑道视程的内容。本课题分析的能见度等方面的研究数据都来源于此。

2 极端能见度天气事件的判别和分类

雾是造成低能见度天气的主要原因之一，长水机场出现大雾天气影响机场运行曾在一个时期内引发人们的关注。雾（FG）分为锋面雾、辐射雾、平流雾和蒸发雾等，而轻雾（BR）是接近地面水汽凝结使远处景物朦胧不清的雾，我们以METAR报文中小时出现轻雾和雾的数据为依据展开研究。目前在长水机场起降的航班主要包括空客和波音两种主流机型，从跑道入口速度的分类来看主要为C类（如B737）和D类（如A330）机型，因此本课题以这两类飞机为研究对象。

3 长水机场能见度方面的极端天气事件研究

3.1 长水机场与原巫家坝机场低能见度天气对比

图1是根据2012至2015年民航METAR报文获取的能见度信息，从降落来看，长水机场出现不满足精密进近所需标准次数占统计量的1.019%，不满足非精密进近所需标准次数占统计量的3.036%，不满足目视盘旋所需标准占统计量的3.52%。从起飞来看，不满足本课题研究的C/D类主流飞机起降占统计量的1.395%，满足机场所有运行标准的占统计量的88%。

从2012年6月27日机场搬迁前后巫家坝机场和长水机场能见度不满足运行标准的对比来看，不满足精密进近的次数、非精密进近次数、目视盘旋次数和各类飞机起飞次数后者远远高于巫家坝机场，特别是起飞要求，长水机场的1.39%高于前者。

图1 昆明长水机场低能见度运行影响的统计图

图2是长水机场出现低能见度天气的月频次统计图，从中我们可以知道，受机场周边地形和气候的影响，长水机场进入夏季以后开始出现并在11月频繁出现低能见度天气，如11月出现40次，12月出现60次，次年1月出现70次，2月开始减少，接下来的3月、4月、5月和6月，几乎没有出现低能见度天气。

图2 昆明长水机场低能见度频次的统计图

图3是昆明机场出现低能见度天气的年频次统计图，特别要指出的是，本部分的数据是按照转场前后分开统计的，2012年6月27日前为原巫家坝机场数据，之后为长水机场的数据。从图中可见出现低能见度天气的频次是上升的，2011年以前极少出现，2012年转场到长水运行以后，发生频次开始增大，2013年最多达到了近百次，之后的两年较2013年少，但依旧处于增加的趋势。这一数据显示，长水机场因大雾造成的低能见度天气频率远高于原巫家坝机场，因此本课题的研究非常重要。

3.2 长水机场大雾天气的特点和形成机制

从前面的统计分析中我们得到这样的结论：长水机场由于大雾造成的低能见度天气情况明显多于巫家坝机场，表现出“相距十多里，冰火两重天”的特点。长水机场大部分雾都和冷空气或静止锋有关，多出现在锋后，类似于平流雾，被称为锋后雾，也可以定义为冷空气、静止锋为主导的平流雾。平流雾通常在秋冬季节发生，持续时间较长，出现和消失的时间不定。

长水机场形成平流雾的两个因素都是动态的，平流雾的冷源不是冷的陆地和水面，而是冷空气或静止锋，这是一个频繁移动的冷源，700 hPa暖湿气流（东南暖湿气流或西南暖湿气流）也是动态的，两者结合一起是造成大雾天气之持久性、多变性、间断性的主要因素，其中又以冷空气和静止锋强弱、维持和移动最为显著。冷空气或静止锋进则雾生，冷空气或静止锋退则雾消。可以说冷空气或静止锋是长水机场起雾的“罪魁祸首”。平流雾形成除了近地层冷空气外，还需要中层水汽，维持持久的话还需有高层的引导气流。

图3 昆明机场低能见度天气发生频次统计图

图4可以看出，长水机场出现雾的天气从7月开始递增，到10月达到峰值(约180次)。11月、12月至次年1月也处于多发季节，从2月至6月明显处于低值，并且变化不大，稳定在40次上下。

对比巫家坝机场和长水机场出现雾天气的月次数统计图，可以发现，两机场全年都有雾天气发生，前者7月-10月发生的次数高于后者，其他几个月份后者高于前者。

图4 巫家坝机场和长水机场出现雾天气对比图

从图5可知，长水机场出现雾的时刻多在20时至次日2时，但期间小时波动很明显，如21时和23时出现的频次较少，22时达到了峰值(超过200次)。从3时开始处于较低水平，一直到19时，但可以看出在12时出现雾的次数较多，达到50多次。从两机场24小时出现雾次数可知，白天出现雾的次数低于夜间，从6时开始次数递增，22时以后出现递减。

3.3 从地形特点看长水机场大雾的形成原因

图5 巫家坝机场和长水机场24小时出现雾次数天气对比图

长水机场位于滇中偏东地区，昆明的东北部，机场选址在山腰，是个小洼地，地势相对附近山包较低，被周边起伏的山峦包围，同时位于云南冷空气的入口，静止锋常驻，遇冷空气容易起雾。就地势来看，昆明城区平均海拔为1 897 m，巫家坝机场海拔高度约1 890 m，而长水机场的海拔约为2 100 m，长水机场介于昆明和嵩明之间，但机场的海拔比昆明城区和嵩明的海拔都要高，就是这近200 m的海拔差对大雾的形成起了重要作用。原巫家坝机场位于市区，海拔高度比长水低，加上城市热岛效应以及城市建筑的阻拦，气温偏高，下垫面较干，因此巫家坝机场出雾的可能性要远比长水机场低。

再来看看长水机场所处的独特地理位置。一是机场选址，按照冷空气爬升在半山腰会出现雾天的规律，位于半山腰的长水机场，当然是出现大雾天气最合适不过的地方。二是长水机场处在一个小洼地，机场比附近地势相对较低，被周边起伏的山峦包围着，西部、西北部的最高点约2 200 m，东部、东南部达到2 500 m。在冬季晴朗的夜间，辐射冷却较强，加上北侧的海拔较低，从而在潮湿的盆地内容易形成冷气团。不断积累的冷空气团平流到长水机场北侧的山坡并爬升，从而导致机场跑道附近上空形成多云状况。随着此云层向南漂移，长水机场逐渐被雾覆盖。这就像是给机场上空盖上了一层“被子”，形成了一层保护膜，不利于空气的流动，导致雾气难以散去。而当冷空气入侵且相对稳定时，大雾短时间就不容易散去。最后是长水机场位于云南冷空气的入口，又是昆明准静止锋常影响的区域，所以一旦有西南暖湿气流配合，大雾天气就会形成。

4 结论和建议

4.1 长水机场大雾造成低能见度天气特点总结

昆明机场在2008年6月27日搬迁，原巫家坝机场停航，所有航班运行调整到长水机场，对比两机场，原巫家坝机场的气象条件优于长水机场。受长水机场独特地形的影响，大雾天气影响机场运行成了一个“特色”。

昆明是半湿润亚热带型气候，纬度低，受西南季风影响，夏季、冬季大陆气团控制，四季如春，冬无严寒，夏无酷暑，冬春多阳，夏秋多雨。

4.2 低能见天气状况下安全运行的建议

2013年1月3日和2017年2月27日，受大雾形成的低能见度天气影响，长水机场出现了大面积航班延误。长水机场立即启动了大面积航班延误处置三级响应，进行了航班调配、旅客服务、机场设施系统维护等应急处置工作。笔者所在的部门承担国航所有在昆明长水机场出港航班的签派放行工作，根据多次保障长水机场大雾造成低能见度天气后航班运行的经验，我们提出以下五点建议：

1）建议II类运行和低能见度起飞程序引入。ILS进近到决断高度不低于距接地区海拔最高点高度100 ft，且RVR小于2 400 ft，但不小于1 200 ft，称作Ⅱ类运行，II类运行的主要目的是恶劣天气条件和低能见度天气条件下实施着陆，提供与“正常”条件下等效的安全飞行水平。低能见度起飞程序是一种为提升航空公司全天候运行能力，减少因低能见度、低云天气所导致的延误、返航、备降等运行不正常状态，确保在低能见天气条件下的运行安全的飞行程序。例如，成都双流机场已经在II类运行的情况下，将原有的能见度800 m，决断高60 m的落地标准降低到跑道视程300 m，决断高30 m。如果采用低能见度起飞程序，白天无灯情况下能见度500 m的起飞标准，可以降低到C类飞机能见度200 m，D类飞机能见度250 m，将这样的技术引入到长水机场这类容易出现大雾等低能见度天气的机场，可以大大提高机场航班飞行的正常性。这样就需要机场做好相关运行的基础设施建设，管制单位做好管制员的培训，航空公司落实航空器保障措施和飞行员资质的管理。

针对低能见度起飞程序，民航局引入了HUD（平视显示器）的概念，为保证航班运行作用显著。2017年12月29日7时04分，济南市气象局发布大雾橙色预警信息，济阳县、商河县出现能见度小于50 m的强浓雾，市区及其他县区的大部分地区已经出现能见度小于500 m，局部地区能见度小于200 m的大雾，然而就在大雾橙色预警的当天7时46分，在济南遥墙国际机场，一架航班号为SC1181的山航波音737-800型飞机使用HUD安全起飞，成为该时间段济南机场唯一出航航班。有关专家认为，飞行员在着陆过程中一般是看着外面，再看着仪表，容易丢失飞机的姿态，也会耽误一些时间。HUD是一个平视显示仪，不需要低头，就可以看到跑道的同时看到主要的仪表数据，大大降低了飞行员操作的复杂性，提升在复杂天气条件下低能见度起飞的能力。过去通常是400 m能见度可以起飞，这次我们试验的是150 m，未来要达到90 m能见度起飞。即使是从200 m到150 m，这50 m的距离也是不得了的进步。

2）空管部门统筹安排机场所有航班的运行。空管部门负责机场进出港航班的排序，作为这项工作的主导者，空管部门应该统筹安排各航空公司的飞行计划。例如：进港和出港航班方面，优先安排出港航班，达到疏散滞留旅客作用；在机型方面，优先安排大型航空器起飞，在有限的起飞时刻里，尽量一个航班多疏散旅客；在目的地机场方面，优先安排国际和我国港澳台地区的航班或大型枢纽机场为目的地的航班起飞等，这样的安排可以保证航班运行的高效性。

3）气象部门提前做好不良天气预警工作。长水机场因其大雾天气造成的低能见度发生频率高，成为众多学者的研究对象，因此可以积累大量的研究数据，气象部门可以参考这些数据及时做好不良天气预警，航空公司参考据此做好应对预案。

4）及时公布和更新航空公司航班延误、取消的信息，避免旅客群体性事件发生。2013年1月3日的大雾天气除了造成航班大量取消外，也引起很激烈的旅客群体性事件，其中主要的原因就是航班动态不能及时告知到旅客，造成旅客不能准确了解延误的情况、登机口安排等，甚至出现了航班已经起飞、但部分旅客依然还在候机楼等待登机通知的情况。因此，航空公司应该主动通过机场广播系统和本公司地服部门将航班延误、取消信息及时公布和更新，避免旅客群体性事件发生。

5）基地航空公司和拥有大型机运力的航空承运人积极发挥疏散滞留旅客的主导作用。基地航空公司运力充足，拥有大型机运力的航空承运人座位数量充足，充分利用这些资源可以缓解旅客滞留压力。

民航的运行是一个有机整体，各个运行部门和企业要发挥团队协作的作用，以最好的状态应对极端天气，提高非正常情况下的运行效率、处置能力和保障水平。