蘭州機(jī)場(chǎng)1996-2010年夏季最高溫度變化特征分析

摘 要：本文主要利用中川機(jī)場(chǎng)1996-2010年夏季6、7、8月份的日最高溫度資料分析其變化特征，結(jié)果表明，中川機(jī)場(chǎng)近15年夏季年平均最高氣溫呈上升趨勢(shì)，最高溫度與最低溫度相差1.2度，且存在4-6年的周期振蕩變化特征;夏季日平均最高溫度峰值主要在7月下旬和8月上旬。

關(guān)鍵詞：中川機(jī)場(chǎng);最高溫度;變化特征

氣溫對(duì)飛機(jī)的飛行性能和航空的經(jīng)濟(jì)效益的影響是多方面的，特別在海拔高于1500米的高原機(jī)場(chǎng)和高高原機(jī)場(chǎng)更為明顯。蘭州中川機(jī)場(chǎng)標(biāo)高1947.20 m，作為中西部地區(qū)高原機(jī)場(chǎng)的典型代表，[1]2016年夏季高峰日保障架次突破300架次，且日高峰起降時(shí)段集中在中午前后，氣溫對(duì)飛機(jī)性能及經(jīng)濟(jì)效益的影響尤為顯著。ICAO建議在飛機(jī)起飛前2h對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣口高度的氣溫預(yù)報(bào)要精確到±2℃，突顯了氣溫預(yù)報(bào)的重要性。因此，本文利用中川機(jī)場(chǎng)夏季最高氣溫資料對(duì)中川機(jī)場(chǎng)15年來(lái)夏季最高氣溫的變化及其相關(guān)特征作了研究，從氣溫角度出發(fā)，探索中川機(jī)場(chǎng)夏季最高溫度的變化趨勢(shì)，為保障飛行安全和提高航空公司的經(jīng)濟(jì)效益提供一定的參考。

1 溫度對(duì)飛行的影響

飛機(jī)在飛行過(guò)程中，首先考慮的是飛機(jī)的起飛和著陸，然而飛機(jī)的起飛和著陸在很大程度上取決于大氣狀態(tài)的物理特性。溫度是影響大氣氣壓和大氣密度變化的決定因素，進(jìn)而影響飛行活動(dòng)。首先，飛機(jī)的載重量受氣溫變化的影響，氣溫高于標(biāo)準(zhǔn)大氣溫度時(shí)，空氣密度變小，產(chǎn)生的升力也小，因而載重量減小，反之低于標(biāo)準(zhǔn)大氣溫度時(shí)，載重量增加。再次，氣溫影響飛機(jī)起降時(shí)的滑跑距離和起飛時(shí)的離地速度，主要表現(xiàn)在：氣溫增加10℃，起飛時(shí)滑跑距離增長(zhǎng)11%，氣溫降低10℃，起飛時(shí)滑跑距離減少10%;而根據(jù)實(shí)驗(yàn)在海平面附近溫度偏差±10℃，著陸時(shí)的滑跑距離變化±5%;同時(shí)氣溫偏差10%，飛機(jī)的離地速度變化1.75%，在高海拔地區(qū)氣溫變化的影響會(huì)相應(yīng)的增大。[2]最后，氣溫對(duì)飛行速度、飛機(jī)升限、飛機(jī)的氣壓高度表和空速表都有很重要的影響。

2 中川機(jī)場(chǎng)夏季最高氣溫的年平均變化特征

中川機(jī)場(chǎng)1996-2010年夏季最高氣溫的年最大值和年平均值變化見(jiàn)圖1。近15年中川機(jī)場(chǎng)夏季最高氣溫的最大值均在30℃以上，平均值為32.92℃;2010年為最高，達(dá)36.5℃，最低出現(xiàn)在1998年，達(dá)30.8℃，兩者相差 5.7℃，年際變化較大，存在4個(gè)極大值，3個(gè)極小值，且年極大值和極小值不是連續(xù)出現(xiàn)，有周期振蕩的特點(diǎn)，振蕩周期約為3-6年。中川機(jī)場(chǎng)夏季最高溫度的年平均值在近15年的變化趨勢(shì)與最高溫度最大值的變化趨勢(shì)基本一致，存在4個(gè)峰值，3個(gè)谷值，平均值為250℃;年平均值的最高值為26.6℃，出現(xiàn)在2006年，最低是23.5℃，出現(xiàn)在1999年，二者相差3.1℃，說(shuō)明夏季最高氣溫的年平均值變化振幅小;但最高氣溫的最大值與年平均值的峰值和谷值并不完全對(duì)應(yīng)，即1998年最大值為谷值，1999年年平均值為谷值，2000年最大值為峰值，而平均值并不是峰值，這與馬鵬里等得出的高原山地氣溫變化特征一致。[3]同時(shí)可以看到夏季最高氣溫的年最大值和年平均值兩者相關(guān)性較好，相關(guān)系數(shù)為0.65，通過(guò)了顯著水平α=0.05的顯著性檢驗(yàn)（rc=0.5）。

1996-2010年夏季最高氣溫平均值距平上2000年后負(fù)距平值出現(xiàn)明顯的減小趨勢(shì)，正距平值出現(xiàn)上升趨勢(shì)。2000年以后夏季最高溫度平均值主要表現(xiàn)為增暖趨勢(shì)，15年來(lái)增溫趨勢(shì)線斜率達(dá)0.13，只有在2003年、2004年和2007年表現(xiàn)的相對(duì)冷。對(duì)近15年夏季最高氣溫平均值距平進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)，通過(guò)了信度α=0.05的顯著性檢驗(yàn)（Fα=9.33>4.67），說(shuō)明中川機(jī)場(chǎng)夏季最高溫度平均值增暖趨勢(shì)是顯著的，此結(jié)論和多位氣象工作者關(guān)于西北地區(qū)極高氣溫的變化趨勢(shì)研究結(jié)果是一致的。[4]

3 中川機(jī)場(chǎng)夏季日最高氣溫的變化特征

中川機(jī)場(chǎng)1996-2010年夏季日最高氣溫的平均值變化趨勢(shì)如圖2所示，近15年中川機(jī)場(chǎng)夏季日最高氣溫的平均值極大值為28.2℃（7月23日），極小值為21.2℃（6月7日），變化趨勢(shì)呈雙峰值特征，5日滑動(dòng)平均表現(xiàn)更加明顯;且前期溫度升高緩慢，呈波動(dòng)上升趨勢(shì)，后期溫度降低迅速，呈線性下降趨勢(shì)。夏季日最高溫度平均值雙峰出現(xiàn)在7月下旬和8月上旬，出現(xiàn)大于27℃的極高溫度的時(shí)間主要集中在此時(shí)段內(nèi)，此外，在此時(shí)段內(nèi)存在一明顯的低值區(qū)，特別是7月26日日最高溫度平均值只有25.3℃，這主要與7月下旬后期出現(xiàn)的天氣事件概率大有關(guān)。[5]

4 中川機(jī)場(chǎng)夏季最高氣溫大于30℃的日數(shù)變化特征

夏季高溫對(duì)飛機(jī)限載的影響由機(jī)型及飛機(jī)性能等條件制約，一般溫度在25℃或26℃開(kāi)始限載較嚴(yán)重，當(dāng)溫度高于30℃飛機(jī)限載特別嚴(yán)重，因此分析高于30℃日數(shù)變化特征有重要的實(shí)際意義。1996-2010年間，中川機(jī)場(chǎng)夏季最高氣溫大于30℃的日數(shù)平均為9.6日，出現(xiàn)天數(shù)最多在2006年，為21日，最少出現(xiàn)在2003年，僅為5日。年均日數(shù)呈現(xiàn)出寬幅振蕩特點(diǎn)，特別在2000年以后，大于30℃的平均日數(shù)增大為10.8日，較15年平均天數(shù)多了1.2日，高溫日數(shù)的增加也說(shuō)明了2000年以后中川機(jī)場(chǎng)的氣溫有增暖趨勢(shì)。

通過(guò)分析統(tǒng)計(jì)6-8月各旬高于30℃日數(shù)及其所占比重得出，中川機(jī)場(chǎng)夏季高溫日數(shù)主要集中在7月各旬和8月上旬，占79.86%，特別在7月下旬和8月上旬高溫日數(shù)達(dá)到71日，占到49.3%，幾乎占到高溫日數(shù)的一半，說(shuō)明中川機(jī)場(chǎng)夏季高溫主要發(fā)生在這段日期，與4.1得出的結(jié)論相符;6月上、中旬與8月中、下旬出現(xiàn)高溫日數(shù)的頻次較低，只占到總數(shù)的13.19%。

5 總結(jié)及討論

通過(guò)對(duì)蘭州中川機(jī)場(chǎng)夏季最高溫度年際變化特征和日變化特征分析，同時(shí)考慮氣溫對(duì)航空器的影響，得出以下主要結(jié)論：

（1）中川機(jī)場(chǎng)夏季最高氣溫的年平均值有周期振蕩特點(diǎn)，振動(dòng)周期約3-6年;夏季最高氣溫的極大值變化特征與其有很好的相關(guān)性。年平均值的距平變化表明，2000年以后中川機(jī)場(chǎng)夏季最高溫度平均值有顯著增暖特征。

（2）中川機(jī)場(chǎng)夏季日最高溫度極值變化無(wú)明顯特征，日最高溫度平均值呈現(xiàn)雙峰值特征，分別在7月下旬和8月上旬;五日滑動(dòng)平均顯示期溫度升高緩慢，呈波動(dòng)上升趨勢(shì)，后期溫度降低迅速，呈線性下降趨勢(shì)。

（3）中川機(jī)場(chǎng)夏季高溫日數(shù)主要集中在7月各旬和8月上旬，其中7月下旬和8月上旬高溫日數(shù)占了總數(shù)的49.3%。

參考文獻(xiàn)：

[1]蘭州中川機(jī)場(chǎng)航空氣候志（修訂版）.

[2]民航西北地區(qū)航空氣象預(yù)報(bào)專業(yè)培訓(xùn)教材（第二分冊(cè)）.

[3]馬鵬里，等.我國(guó)西北地區(qū)地面最高和最低氣溫變化及分布的特征.高原氣象，2002，21.（5），209-213.

[4]楊寶玲，等.西北地區(qū)夏季極端高溫異常特征及其成因.農(nóng)業(yè)科學(xué)研究，2014，1，20-28.

[5]李棟梁，等.蘭州溫度變化的氣候特征.高原氣象，1993，12（1），18-26.

作者簡(jiǎn)介：曾祥耀（1982-），男，山東鄆城人，研究方向：航空氣象預(yù)報(bào)。