鄂州花湖机场各级低能见度天气特征分析＊

王保，黄思先，杨辉，张叶

（鄂州市气象局，湖北 鄂州 436000）

2016-04-06 国家民航局正式批复《湖北国际物流核心枢纽机场选址报告》，标志着项目正式落户于湖北鄂州。根据2019-01-17 顺丰控股股份有限公司关于湖北国际物流核心枢纽项目的进展公告显示[1]，湖北国际物流核心枢纽机场本期工程飞行区跑道滑行道系统按满足2030 年旅客吞吐量150 万人次、货邮吞吐量330万t 的目标设计，航站区、转运中心等设施按满足2025年旅客吞吐量100 万人次、货邮吞吐量245 万t 的目标设计，飞行区等级指标4E。机场工程：建设东、西2条远距平等跑道及滑行道系统，跑道长3 600 m、宽45 m，跑道间距1 900 m，主降方向均设置Ⅱ类精密进近系统，次降方向均设置I类精密进近系统，建设1.5 万m2的航站楼，2.4 万m2的货运用房，124 个机位的站坪，配套建设空管、消防救援、供电、供水等设施。2020-08-24，鄂州民用机场建成亚洲第一个专业性货运机场上升为国家战略。2021-01-07 该机场正式被命名为“鄂州花湖机场”。

关于机场低能见度天气对飞机起飞降落的影响，国内外学者做了大量研究。NAEGELE 等[2]分析了美国西部和西南部城市的机场能见度资料，得出硫酸盐、人口增长、测量标准和天气要素（如高压、逆温、静风等）为影响能见度的4 个因素。张序等[3-4]采用回归分析法和Mann-Kendall 突变分析法，在成都双流机场运行的气象环境数据标本中，将机场1951—2003 年这50 余年对飞行有影响的降水和大风天气进行极端天气事件指标的百分位阈值确定，得到了双流机场大雾天气季节性明显和大雾天气对航班的安全飞行影响很大的结论。慕熙昱等[5]、牟艳彬等[6]、杨晶轶[7]、赵熙等[8]、李健等[9]、王锡东等[10]、沈俊等[11]、冯彦华等[12]分别对长水机场、成都双流、济南机场、郑州机场、海口美兰机场、虹桥机场和白云机场的能见度特征进行了研究。明虎等[13]对能见度自动观测设备测量数据进行了对比。徐海等[14]、张恒德等[15]、吴彬贵等[16]、濮梅娟等[17]对一次典型的低能见度大雾过程物理量、水汽输送、逆温层结进行了等诊断分析。冯汉中等[18]、周须文等[19]则对低能见度天气预报方法进行了大量研究。

鄂州花湖机场气象站始建于2016 年，位于机场北端，建站至今同步进行人工观测和自动观测，观测数据经质控可信。鉴于目前没有相关文献对鄂州花湖机场低能见度天气特点进行分析研究，又由于低能见度对飞机的起飞降落和机场的运转有重要影响，故本文对鄂州花湖机场低能见度天气特征进行初步研究，以期对后期机场飞机起降起到一定的理论支撑作用。

1 资料及处理方法

本文选取鄂州花湖机场气象站逐小时自动能见度和降水资料，资料时段为2016-04—2019-04。将机场低能见度等级划分为6 级：I级为水平能见度小于200 m、Ⅱ级为水平能见度小于400 m、Ⅲ级为水平能见度小于800 m、Ⅳ级为水平能见度小于1 000 m、Ⅴ级为水平能见度小于1 500 m、Ⅵ级为水平能见度小于3 000 m。采用统计学方法，对各个等级能见度分白天和夜间进行统计，分析其季节变化、月变化、日变化以及持续时间的变化特征。

2 各级低能见度日数变化特征

2.1 季变化

从全天能见度的季节变化看，平均而言，冬季低能见度天气出现最多，夏季出现最少。能见度越低，各季节之间出现频次的差别越小，能见度越高，各季节间差别越大。当能见度低于400 m 以下时，2 个能见度等级的季节变化曲线比较相似，表现为夏季出现频次明显偏少，其他3 个季节出现频次相当；当水平能见度高于400 m 而小于3 000 m 时，季节变化曲线也比较相似，出现频次均表现为冬季最多，夏季最少，春秋季居中，同时随着能见度的逐渐增大，各季节频次差别越来越大，冬季明显多于其他3 个季节，夏季明显少于其他季节，春季和秋季逐渐趋于相等。从各等级能见度变化曲线看，低于200 m 的能见度日数夏季没有出现，其他3 个季节出现频次差不多，为4～6 d；低于400 m 的能见度特征夏季仅出现3 d，其他3 个季节出现频日差不多，为7～10 d/季；低于800 m 的能见度特征冬季出现最多，达26 d，夏季最少，为13 d，秋季14 d，春季17 d；低于1 000 m 的能见度特征冬季出现最多，达32 d，夏季最少，为16 d，春秋季节出现频次差不多，为21 d；低于1 500 m 的能见度特征冬季出现最多，达46 d，夏季最少，为20 d，春秋季节出现频次差不多，为32～33 d；低于3 000 m 的能见度特征看，冬季出现最多，达73 d，夏季最少，为40 d，春秋季节出现频次差不多，为58～61 d。机场气象站各等级全天低能见度天气发生日数季节分布如图1 所示。

图1 机场气象站各等级全天低能见度天气发生日数季节分布

从夜间能见度的季节变化看，与全天的变化特点相似，平均而言，冬季出现低能见度次数最多，春季和秋季相当，夏季最少。从不同等级能见度出现日数看，能见度越低，各季节之间的差异越小，能见度越高，各季节差异越大。从低于200 m 的能见度特征看，夏季没有出现，其他3 个季节出现频次差不多，为4～6 d。从低于400 m 的能见度特征看，夏季仅出现3 d，其他3 个季节出现频次差不多，为7～9 d。从低于800 m的能见度特征看，冬季出现最多，达20 d，夏季最少，为10 d，春秋季节出现频次差不多，为13～15 d。从低于1 000 m 的能见度特征看，冬季出现最多，达24 d，夏季最少，为13 d，春秋季节出现频次差不多，为17～20 d。从低于1 500 m 的能见度特征看，冬季出现最多，达37 d，夏季最少，为16 d，春秋季节出现频次差不多，为27～28 d。从低于3 000 m 的能见度特征看，冬季出现最多，达66 d，夏季最少，为32 d，春秋季节出现频次差不多，为51～56 d。机场气象站各等级夜间低能见度天气发生日数季节分布如图2 所示。

图2 机场气象站各等级夜间低能见度天气发生日数季节分布

从白天能见度的季节变化看，低能见度低于400 m时各季节差别不大，能见度大于400 m 时，冬季最多，其他3 个季节出现频次相当。从低于200 m 的能见度特征看，夏季和秋季没有出现，冬春季出现频次差不多，为1～3 d。从低于400 m 的能见度特征看，夏季和秋季没有出现，冬季最多，出现5 次，春季出现2次。从低于800 m 的能见度特征看，冬季出现最多，达17 d，其他3 个季节出现频次差不多，为3～5 d。从低于1 000 m 的能见度特征看，冬季出现最多，达22 d，其他3 个季节出现频次差不多，为5～7 d。从低于1 500 m 的能见度特征看，冬季出现最多，达35 d，其他3 个季节出现频次差不多，为12～13 d。从低于3 000 m 的能见度特征看，冬季出现最多，达64 d，其他3 个季节出现频次差不多，为29～30 d。机场气象站各等级白天低能见度天气发生日数季节分布如图3所示。

图3 机场气象站各等级白天低能见度天气发生日数季节分布

2.2 月变化

从全天各级低能见度的月变化看，月变化特征明显。月平均而言，1 月、11 月和12 月低能见度出现最多，8 月出现最少。能见度小于200 m 出现最多的是11 月，平均出现3 d，6—9 月没有出现。能见度小于400 m 出现最多的是3 月和11 月，平均出现5 d，1 月和12 月次之，平均出现4 d，8 月、9 月没有出现。能见度小于800 m 出现最多的是1 月、2 月和11 月，平均出现9 d，9 月没有出现。能见度小于1 000 m 出现最多的是1 月、11 月和12 月，平均出现11 d，1 月次之，平均出现10 d，8 月、9 月出现最少，仅2 d。能见度小于1 500 m 出现最多的是1 月，平均出现18 d，11 月和12 月次之，平均出现15 d，8 月出现最少，仅3 d。能见度小于3 000 m 出现最多的是1 月和12 月，平均出现26 d，10 月和11 月次之，平均出现23 d，8月出现最少，仅10 d。机场气象站全天分等级能见度月变化如表1 所示。

表1 机场气象站全天分等级能见度月变化（单位：d）

从夜间各级低能见度的月变化看，月变化特征很明显。

月平均而言，1 月、11 月和12 月低能见度出现最多，8 月出现最少。能见度小于200 m 出现最多的是11 月，平均出现3 d，6—9 月没有出现。能见度小于400 m 出现最多的是11 月，平均出现5 d，1 月和3 月次之，平均出现4 d，8—9 月没有出现。能见度小于800 m 出现最多的是11 月，平均出现9 d，9 月没有出现。能见度小于1 000 m 出现最多的是3 月、11 月和12 月，平均出现9 d，1 月次之，平均出现8 d，9 月没有出现。能见度小于1 500 m 出现最多的是1 月，平均出现15 d，11 月和12 月次之，平均出现13 d，8 月出现最少，仅1 d。能见度小于3 000 m 出现最多的是1月，平均出现24 d，12 月次之，平均出现23 d，8 月出现最少，仅7 d。机场气象站夜间分等级能见度月变化如表2 所示。

表2 机场气象站夜间分等级能见度月变化（单位：d）

从白天各级低能见度的月变化看，月变化特征明显。月平均而言，1 月、11 月和12 月低能见度出现最多，8 月出现最少。能见度小于200 m 出现最多的是11 月和12 月，平均出现2 d，4—9 月没有出现。能见度小于400 m 出现最多的是12 月，平均出现3 d，2 月、3 月和11 月次之，平均出现2 d，1 月、4—9 月没有出现。能见度小于800 m 出现最多的是2 月和12 月，平均出现6 d，9 月没有出现。能见度小于1 000 m 出现最多的是12 月，平均出现8 d，1月和2 月次之，平均出现7 d，4 月和8 月出现最少，仅1 d。能见度小于1 500 m 出现最多的是1 月，平均出现14 d，12 月次之，平均出现11 d，8 月出现最少，仅2 d。能见度小于3 000 m 出现最多的是1 月，平均出现23 d，12 月次之，平均出现22 d，8 月出现最少，仅5 d。机场气象站白天分等级能见度月变化如表3 所示。

表3 机场气象站白天分等级能见度月变化（单位：d）

2.3 日变化

从不同等级能见度出现日数的日变化特征来看，各级能见度出现日数的日变化特征比较相似，均呈现单峰型变化特征，11：00—18：00 能见度出现日数呈现低谷水平，然后逐渐增多，到07：00 左右增大到最多。同时，能见度等级越高，单峰型特点越明显。机场气象站分等级低能见度天气日变化分布如图4所示。

图4 机场气象站分等级低能见度天气日变化分布

3 各级低能见度持续时间特征

表4 统计了机场气象站近3 年以来全天时段能见度小于200 m、小于400 m、小于800 m、小于1 000 m、小于1 500 m 和小于3 000 m 不同持续时间出现的次数。第I、Ⅱ和Ⅲ等级持续时间全部在12 h 以内，其中以0～3 h 为主，第I等级和第Ⅱ等级最长持续时间均为12 h，出现在2017-03-07，第Ⅲ等级最长持续时间为35 h，出现在2018-12-02。第Ⅳ等级持续时间都在24 h以内，其中以0～12 h 为主，最长持续时间36 h，出现在2018-12-02。第Ⅴ和Ⅵ等级持续时间大于24 h，以0～24 h 为主，第Ⅴ等级最长持续时间38 h，出现在2018-12-02。第Ⅵ等级最长持续时间66 h，出现在2019-01-04。机场气象站分等级能见度天气持续时间次数如表4 所示。

表5 统计了机场气象站近3 年以来冬季全天时段能见度小于200 m、小于400 m、小于800 m、小于1 000 m、小于1 500 m 和小于3 000 m 不同持续时间出现的次数占该天气现象总次数百分率情况。冬季第I等级0～3 h 占全年总次数达50.0%，3～12 h 占总次数33.3%；第Ⅱ等级3～6 h 占总次数60.0%，0～3 h 和6～12 h 占总次数50.0%左右；第Ⅲ等级6～12 h 占总次数66.7%，0～6 h 占总次数30%～50%；第Ⅳ等级6～12 h占总次数62.5%，0～6 h、12～24 h 占总次数20%～50%；第Ⅴ等级大于24 h 占总次数100%，12～24 h 占总次数63.6%，0～12 h 占总次数30%～50%；第Ⅵ等级大于24 h 占总次数58.3%，0～24 h 占总次数20%～55%。由以上分析可知机场气象站不同等级能见度天气主要发生在冬季，其中影响最大的I～Ⅱ等级能见度持续0～3 h 天气现象有近50%发生在冬季，小于1 500 m并持续1 d 以上的能见度天气现象全部发生在冬季。随着能见度逐渐增大，该天气现象持续时间在冬季占比有逐渐增大趋势。

表5 机场气象站1 月、11 月和12 月分等级能见度天气持续时间次数百分率（单位：%）

4 结论

本文利用鄂州花湖机场气象站2016-04—2019-04逐小时自动能见度和降水资料，通过将低能见度天气现象划分为6 个等级和5 个持续时间段对其进行分析，得出如下结论：①鄂州花湖机场各等级能见度季节特点为全天、夜间各等级出现频次以冬季最多，夏季最少，春秋季节出现频次相当；白天各等级出现频次以冬季最多，其他3 季出现频次相当。②鄂州花湖机场各等级能见度年内特点为全天、夜间和白天各等级以1月、11 月和12 月出现最多，8 月出现最少。其中全天、夜间和白天能见度小于200 m 最多的是11 月和12 月；小于400 m 出现最多的是3 月、11 月，11 月，12 月；小于800 m 出现最多的是1 月、2 月、11 月，11 月，2月、12 月；小于1 000 m 出现最多的是1 月、11 月、12 月，3 月、11 月、12 月，12 月；小于1 500 m 和小于3 000 m 出现最多的是1 月。③各等级能见度出现日数日变化特征均呈现单峰型变化特征，在07：00 左右最多，能见度等级越高，单峰型特点越明显。④鄂州花湖机场气象站第I、Ⅱ和Ⅲ等级低能见度持续时间全部在12 h 以内，其中以0～3 h 为主，第Ⅳ等级持续时间都在24 h 以内，第Ⅴ和Ⅵ等级持续时间都大于24 h，影响最大的I～Ⅱ等级能见度持续0～3 h 天气现象有近50%发生在1 月、11 月和12 月，随着能见度逐渐增大，该天气现象持续时间在1 月、11 月和12 月占比有逐渐增大趋势。