鄂州花湖機(jī)場(chǎng)各級(jí)低能見度天氣特征分析＊

王保，黃思先，楊輝，張葉

（鄂州市氣象局，湖北 鄂州 436000）

2016-04-06 國(guó)家民航局正式批復(fù)《湖北國(guó)際物流核心樞紐機(jī)場(chǎng)選址報(bào)告》，標(biāo)志著項(xiàng)目正式落戶于湖北鄂州。根據(jù)2019-01-17 順豐控股股份有限公司關(guān)于湖北國(guó)際物流核心樞紐項(xiàng)目的進(jìn)展公告顯示[1]，湖北國(guó)際物流核心樞紐機(jī)場(chǎng)本期工程飛行區(qū)跑道滑行道系統(tǒng)按滿足2030 年旅客吞吐量150 萬(wàn)人次、貨郵吞吐量330萬(wàn)t 的目標(biāo)設(shè)計(jì)，航站區(qū)、轉(zhuǎn)運(yùn)中心等設(shè)施按滿足2025年旅客吞吐量100 萬(wàn)人次、貨郵吞吐量245 萬(wàn)t 的目標(biāo)設(shè)計(jì)，飛行區(qū)等級(jí)指標(biāo)4E。機(jī)場(chǎng)工程：建設(shè)東、西2條遠(yuǎn)距平等跑道及滑行道系統(tǒng)，跑道長(zhǎng)3 600 m、寬45 m，跑道間距1 900 m，主降方向均設(shè)置Ⅱ類精密進(jìn)近系統(tǒng)，次降方向均設(shè)置I類精密進(jìn)近系統(tǒng)，建設(shè)1.5 萬(wàn)m2的航站樓，2.4 萬(wàn)m2的貨運(yùn)用房，124 個(gè)機(jī)位的站坪，配套建設(shè)空管、消防救援、供電、供水等設(shè)施。2020-08-24，鄂州民用機(jī)場(chǎng)建成亞洲第一個(gè)專業(yè)性貨運(yùn)機(jī)場(chǎng)上升為國(guó)家戰(zhàn)略。2021-01-07 該機(jī)場(chǎng)正式被命名為“鄂州花湖機(jī)場(chǎng)”。

關(guān)于機(jī)場(chǎng)低能見度天氣對(duì)飛機(jī)起飛降落的影響，國(guó)內(nèi)外學(xué)者做了大量研究。NAEGELE 等[2]分析了美國(guó)西部和西南部城市的機(jī)場(chǎng)能見度資料，得出硫酸鹽、人口增長(zhǎng)、測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)和天氣要素（如高壓、逆溫、靜風(fēng)等）為影響能見度的4 個(gè)因素。張序等[3-4]采用回歸分析法和Mann-Kendall 突變分析法，在成都雙流機(jī)場(chǎng)運(yùn)行的氣象環(huán)境數(shù)據(jù)標(biāo)本中，將機(jī)場(chǎng)1951—2003 年這50 余年對(duì)飛行有影響的降水和大風(fēng)天氣進(jìn)行極端天氣事件指標(biāo)的百分位閾值確定，得到了雙流機(jī)場(chǎng)大霧天氣季節(jié)性明顯和大霧天氣對(duì)航班的安全飛行影響很大的結(jié)論。慕熙昱等[5]、牟艷彬等[6]、楊晶軼[7]、趙熙等[8]、李健等[9]、王錫東等[10]、沈俊等[11]、馮彥華等[12]分別對(duì)長(zhǎng)水機(jī)場(chǎng)、成都雙流、濟(jì)南機(jī)場(chǎng)、鄭州機(jī)場(chǎng)、?？诿捞m機(jī)場(chǎng)、虹橋機(jī)場(chǎng)和白云機(jī)場(chǎng)的能見度特征進(jìn)行了研究。明虎等[13]對(duì)能見度自動(dòng)觀測(cè)設(shè)備測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行了對(duì)比。徐海等[14]、張恒德等[15]、吳彬貴等[16]、濮梅娟等[17]對(duì)一次典型的低能見度大霧過程物理量、水汽輸送、逆溫層結(jié)進(jìn)行了等診斷分析。馮漢中等[18]、周須文等[19]則對(duì)低能見度天氣預(yù)報(bào)方法進(jìn)行了大量研究。

鄂州花湖機(jī)場(chǎng)氣象站始建于2016 年，位于機(jī)場(chǎng)北端，建站至今同步進(jìn)行人工觀測(cè)和自動(dòng)觀測(cè)，觀測(cè)數(shù)據(jù)經(jīng)質(zhì)控可信。鑒于目前沒有相關(guān)文獻(xiàn)對(duì)鄂州花湖機(jī)場(chǎng)低能見度天氣特點(diǎn)進(jìn)行分析研究，又由于低能見度對(duì)飛機(jī)的起飛降落和機(jī)場(chǎng)的運(yùn)轉(zhuǎn)有重要影響，故本文對(duì)鄂州花湖機(jī)場(chǎng)低能見度天氣特征進(jìn)行初步研究，以期對(duì)后期機(jī)場(chǎng)飛機(jī)起降起到一定的理論支撐作用。

1 資料及處理方法

本文選取鄂州花湖機(jī)場(chǎng)氣象站逐小時(shí)自動(dòng)能見度和降水資料，資料時(shí)段為2016-04—2019-04。將機(jī)場(chǎng)低能見度等級(jí)劃分為6 級(jí)：I級(jí)為水平能見度小于200 m、Ⅱ級(jí)為水平能見度小于400 m、Ⅲ級(jí)為水平能見度小于800 m、Ⅳ級(jí)為水平能見度小于1 000 m、Ⅴ級(jí)為水平能見度小于1 500 m、Ⅵ級(jí)為水平能見度小于3 000 m。采用統(tǒng)計(jì)學(xué)方法，對(duì)各個(gè)等級(jí)能見度分白天和夜間進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，分析其季節(jié)變化、月變化、日變化以及持續(xù)時(shí)間的變化特征。

2 各級(jí)低能見度日數(shù)變化特征

2.1 季變化

從全天能見度的季節(jié)變化看，平均而言，冬季低能見度天氣出現(xiàn)最多，夏季出現(xiàn)最少。能見度越低，各季節(jié)之間出現(xiàn)頻次的差別越小，能見度越高，各季節(jié)間差別越大。當(dāng)能見度低于400 m 以下時(shí)，2 個(gè)能見度等級(jí)的季節(jié)變化曲線比較相似，表現(xiàn)為夏季出現(xiàn)頻次明顯偏少，其他3 個(gè)季節(jié)出現(xiàn)頻次相當(dāng)；當(dāng)水平能見度高于400 m 而小于3 000 m 時(shí)，季節(jié)變化曲線也比較相似，出現(xiàn)頻次均表現(xiàn)為冬季最多，夏季最少，春秋季居中，同時(shí)隨著能見度的逐漸增大，各季節(jié)頻次差別越來越大，冬季明顯多于其他3 個(gè)季節(jié)，夏季明顯少于其他季節(jié)，春季和秋季逐漸趨于相等。從各等級(jí)能見度變化曲線看，低于200 m 的能見度日數(shù)夏季沒有出現(xiàn)，其他3 個(gè)季節(jié)出現(xiàn)頻次差不多，為4～6 d；低于400 m 的能見度特征夏季僅出現(xiàn)3 d，其他3 個(gè)季節(jié)出現(xiàn)頻日差不多，為7～10 d/季；低于800 m 的能見度特征冬季出現(xiàn)最多，達(dá)26 d，夏季最少，為13 d，秋季14 d，春季17 d；低于1 000 m 的能見度特征冬季出現(xiàn)最多，達(dá)32 d，夏季最少，為16 d，春秋季節(jié)出現(xiàn)頻次差不多，為21 d；低于1 500 m 的能見度特征冬季出現(xiàn)最多，達(dá)46 d，夏季最少，為20 d，春秋季節(jié)出現(xiàn)頻次差不多，為32～33 d；低于3 000 m 的能見度特征看，冬季出現(xiàn)最多，達(dá)73 d，夏季最少，為40 d，春秋季節(jié)出現(xiàn)頻次差不多，為58～61 d。機(jī)場(chǎng)氣象站各等級(jí)全天低能見度天氣發(fā)生日數(shù)季節(jié)分布如圖1 所示。

圖1 機(jī)場(chǎng)氣象站各等級(jí)全天低能見度天氣發(fā)生日數(shù)季節(jié)分布

從夜間能見度的季節(jié)變化看，與全天的變化特點(diǎn)相似，平均而言，冬季出現(xiàn)低能見度次數(shù)最多，春季和秋季相當(dāng)，夏季最少。從不同等級(jí)能見度出現(xiàn)日數(shù)看，能見度越低，各季節(jié)之間的差異越小，能見度越高，各季節(jié)差異越大。從低于200 m 的能見度特征看，夏季沒有出現(xiàn)，其他3 個(gè)季節(jié)出現(xiàn)頻次差不多，為4～6 d。從低于400 m 的能見度特征看，夏季僅出現(xiàn)3 d，其他3 個(gè)季節(jié)出現(xiàn)頻次差不多，為7～9 d。從低于800 m的能見度特征看，冬季出現(xiàn)最多，達(dá)20 d，夏季最少，為10 d，春秋季節(jié)出現(xiàn)頻次差不多，為13～15 d。從低于1 000 m 的能見度特征看，冬季出現(xiàn)最多，達(dá)24 d，夏季最少，為13 d，春秋季節(jié)出現(xiàn)頻次差不多，為17～20 d。從低于1 500 m 的能見度特征看，冬季出現(xiàn)最多，達(dá)37 d，夏季最少，為16 d，春秋季節(jié)出現(xiàn)頻次差不多，為27～28 d。從低于3 000 m 的能見度特征看，冬季出現(xiàn)最多，達(dá)66 d，夏季最少，為32 d，春秋季節(jié)出現(xiàn)頻次差不多，為51～56 d。機(jī)場(chǎng)氣象站各等級(jí)夜間低能見度天氣發(fā)生日數(shù)季節(jié)分布如圖2 所示。

圖2 機(jī)場(chǎng)氣象站各等級(jí)夜間低能見度天氣發(fā)生日數(shù)季節(jié)分布

從白天能見度的季節(jié)變化看，低能見度低于400 m時(shí)各季節(jié)差別不大，能見度大于400 m 時(shí)，冬季最多，其他3 個(gè)季節(jié)出現(xiàn)頻次相當(dāng)。從低于200 m 的能見度特征看，夏季和秋季沒有出現(xiàn)，冬春季出現(xiàn)頻次差不多，為1～3 d。從低于400 m 的能見度特征看，夏季和秋季沒有出現(xiàn)，冬季最多，出現(xiàn)5 次，春季出現(xiàn)2次。從低于800 m 的能見度特征看，冬季出現(xiàn)最多，達(dá)17 d，其他3 個(gè)季節(jié)出現(xiàn)頻次差不多，為3～5 d。從低于1 000 m 的能見度特征看，冬季出現(xiàn)最多，達(dá)22 d，其他3 個(gè)季節(jié)出現(xiàn)頻次差不多，為5～7 d。從低于1 500 m 的能見度特征看，冬季出現(xiàn)最多，達(dá)35 d，其他3 個(gè)季節(jié)出現(xiàn)頻次差不多，為12～13 d。從低于3 000 m 的能見度特征看，冬季出現(xiàn)最多，達(dá)64 d，其他3 個(gè)季節(jié)出現(xiàn)頻次差不多，為29～30 d。機(jī)場(chǎng)氣象站各等級(jí)白天低能見度天氣發(fā)生日數(shù)季節(jié)分布如圖3所示。

圖3 機(jī)場(chǎng)氣象站各等級(jí)白天低能見度天氣發(fā)生日數(shù)季節(jié)分布

2.2 月變化

從全天各級(jí)低能見度的月變化看，月變化特征明顯。月平均而言，1 月、11 月和12 月低能見度出現(xiàn)最多，8 月出現(xiàn)最少。能見度小于200 m 出現(xiàn)最多的是11 月，平均出現(xiàn)3 d，6—9 月沒有出現(xiàn)。能見度小于400 m 出現(xiàn)最多的是3 月和11 月，平均出現(xiàn)5 d，1 月和12 月次之，平均出現(xiàn)4 d，8 月、9 月沒有出現(xiàn)。能見度小于800 m 出現(xiàn)最多的是1 月、2 月和11 月，平均出現(xiàn)9 d，9 月沒有出現(xiàn)。能見度小于1 000 m 出現(xiàn)最多的是1 月、11 月和12 月，平均出現(xiàn)11 d，1 月次之，平均出現(xiàn)10 d，8 月、9 月出現(xiàn)最少，僅2 d。能見度小于1 500 m 出現(xiàn)最多的是1 月，平均出現(xiàn)18 d，11 月和12 月次之，平均出現(xiàn)15 d，8 月出現(xiàn)最少，僅3 d。能見度小于3 000 m 出現(xiàn)最多的是1 月和12 月，平均出現(xiàn)26 d，10 月和11 月次之，平均出現(xiàn)23 d，8月出現(xiàn)最少，僅10 d。機(jī)場(chǎng)氣象站全天分等級(jí)能見度月變化如表1 所示。

表1 機(jī)場(chǎng)氣象站全天分等級(jí)能見度月變化（單位：d）

從夜間各級(jí)低能見度的月變化看，月變化特征很明顯。

月平均而言，1 月、11 月和12 月低能見度出現(xiàn)最多，8 月出現(xiàn)最少。能見度小于200 m 出現(xiàn)最多的是11 月，平均出現(xiàn)3 d，6—9 月沒有出現(xiàn)。能見度小于400 m 出現(xiàn)最多的是11 月，平均出現(xiàn)5 d，1 月和3 月次之，平均出現(xiàn)4 d，8—9 月沒有出現(xiàn)。能見度小于800 m 出現(xiàn)最多的是11 月，平均出現(xiàn)9 d，9 月沒有出現(xiàn)。能見度小于1 000 m 出現(xiàn)最多的是3 月、11 月和12 月，平均出現(xiàn)9 d，1 月次之，平均出現(xiàn)8 d，9 月沒有出現(xiàn)。能見度小于1 500 m 出現(xiàn)最多的是1 月，平均出現(xiàn)15 d，11 月和12 月次之，平均出現(xiàn)13 d，8 月出現(xiàn)最少，僅1 d。能見度小于3 000 m 出現(xiàn)最多的是1月，平均出現(xiàn)24 d，12 月次之，平均出現(xiàn)23 d，8 月出現(xiàn)最少，僅7 d。機(jī)場(chǎng)氣象站夜間分等級(jí)能見度月變化如表2 所示。

表2 機(jī)場(chǎng)氣象站夜間分等級(jí)能見度月變化（單位：d）

從白天各級(jí)低能見度的月變化看，月變化特征明顯。月平均而言，1 月、11 月和12 月低能見度出現(xiàn)最多，8 月出現(xiàn)最少。能見度小于200 m 出現(xiàn)最多的是11 月和12 月，平均出現(xiàn)2 d，4—9 月沒有出現(xiàn)。能見度小于400 m 出現(xiàn)最多的是12 月，平均出現(xiàn)3 d，2 月、3 月和11 月次之，平均出現(xiàn)2 d，1 月、4—9 月沒有出現(xiàn)。能見度小于800 m 出現(xiàn)最多的是2 月和12 月，平均出現(xiàn)6 d，9 月沒有出現(xiàn)。能見度小于1 000 m 出現(xiàn)最多的是12 月，平均出現(xiàn)8 d，1月和2 月次之，平均出現(xiàn)7 d，4 月和8 月出現(xiàn)最少，僅1 d。能見度小于1 500 m 出現(xiàn)最多的是1 月，平均出現(xiàn)14 d，12 月次之，平均出現(xiàn)11 d，8 月出現(xiàn)最少，僅2 d。能見度小于3 000 m 出現(xiàn)最多的是1 月，平均出現(xiàn)23 d，12 月次之，平均出現(xiàn)22 d，8 月出現(xiàn)最少，僅5 d。機(jī)場(chǎng)氣象站白天分等級(jí)能見度月變化如表3 所示。

表3 機(jī)場(chǎng)氣象站白天分等級(jí)能見度月變化（單位：d）

2.3 日變化

從不同等級(jí)能見度出現(xiàn)日數(shù)的日變化特征來看，各級(jí)能見度出現(xiàn)日數(shù)的日變化特征比較相似，均呈現(xiàn)單峰型變化特征，11：00—18：00 能見度出現(xiàn)日數(shù)呈現(xiàn)低谷水平，然后逐漸增多，到07：00 左右增大到最多。同時(shí)，能見度等級(jí)越高，單峰型特點(diǎn)越明顯。機(jī)場(chǎng)氣象站分等級(jí)低能見度天氣日變化分布如圖4所示。

圖4 機(jī)場(chǎng)氣象站分等級(jí)低能見度天氣日變化分布

3 各級(jí)低能見度持續(xù)時(shí)間特征

表4 統(tǒng)計(jì)了機(jī)場(chǎng)氣象站近3 年以來全天時(shí)段能見度小于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 不同持續(xù)時(shí)間出現(xiàn)的次數(shù)。第I、Ⅱ和Ⅲ等級(jí)持續(xù)時(shí)間全部在12 h 以內(nèi)，其中以0～3 h 為主，第I等級(jí)和第Ⅱ等級(jí)最長(zhǎng)持續(xù)時(shí)間均為12 h，出現(xiàn)在2017-03-07，第Ⅲ等級(jí)最長(zhǎng)持續(xù)時(shí)間為35 h，出現(xiàn)在2018-12-02。第Ⅳ等級(jí)持續(xù)時(shí)間都在24 h以內(nèi)，其中以0～12 h 為主，最長(zhǎng)持續(xù)時(shí)間36 h，出現(xiàn)在2018-12-02。第Ⅴ和Ⅵ等級(jí)持續(xù)時(shí)間大于24 h，以0～24 h 為主，第Ⅴ等級(jí)最長(zhǎng)持續(xù)時(shí)間38 h，出現(xiàn)在2018-12-02。第Ⅵ等級(jí)最長(zhǎng)持續(xù)時(shí)間66 h，出現(xiàn)在2019-01-04。機(jī)場(chǎng)氣象站分等級(jí)能見度天氣持續(xù)時(shí)間次數(shù)如表4 所示。

表5 統(tǒng)計(jì)了機(jī)場(chǎng)氣象站近3 年以來冬季全天時(shí)段能見度小于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 不同持續(xù)時(shí)間出現(xiàn)的次數(shù)占該天氣現(xiàn)象總次數(shù)百分率情況。冬季第I等級(jí)0～3 h 占全年總次數(shù)達(dá)50.0%，3～12 h 占總次數(shù)33.3%；第Ⅱ等級(jí)3～6 h 占總次數(shù)60.0%，0～3 h 和6～12 h 占總次數(shù)50.0%左右；第Ⅲ等級(jí)6～12 h 占總次數(shù)66.7%，0～6 h 占總次數(shù)30%～50%；第Ⅳ等級(jí)6～12 h占總次數(shù)62.5%，0～6 h、12～24 h 占總次數(shù)20%～50%；第Ⅴ等級(jí)大于24 h 占總次數(shù)100%，12～24 h 占總次數(shù)63.6%，0～12 h 占總次數(shù)30%～50%；第Ⅵ等級(jí)大于24 h 占總次數(shù)58.3%，0～24 h 占總次數(shù)20%～55%。由以上分析可知機(jī)場(chǎng)氣象站不同等級(jí)能見度天氣主要發(fā)生在冬季，其中影響最大的I～Ⅱ等級(jí)能見度持續(xù)0～3 h 天氣現(xiàn)象有近50%發(fā)生在冬季，小于1 500 m并持續(xù)1 d 以上的能見度天氣現(xiàn)象全部發(fā)生在冬季。隨著能見度逐漸增大，該天氣現(xiàn)象持續(xù)時(shí)間在冬季占比有逐漸增大趨勢(shì)。

表5 機(jī)場(chǎng)氣象站1 月、11 月和12 月分等級(jí)能見度天氣持續(xù)時(shí)間次數(shù)百分率（單位：%）

4 結(jié)論

本文利用鄂州花湖機(jī)場(chǎng)氣象站2016-04—2019-04逐小時(shí)自動(dòng)能見度和降水資料，通過將低能見度天氣現(xiàn)象劃分為6 個(gè)等級(jí)和5 個(gè)持續(xù)時(shí)間段對(duì)其進(jìn)行分析，得出如下結(jié)論：①鄂州花湖機(jī)場(chǎng)各等級(jí)能見度季節(jié)特點(diǎn)為全天、夜間各等級(jí)出現(xiàn)頻次以冬季最多，夏季最少，春秋季節(jié)出現(xiàn)頻次相當(dāng)；白天各等級(jí)出現(xiàn)頻次以冬季最多，其他3 季出現(xiàn)頻次相當(dāng)。②鄂州花湖機(jī)場(chǎng)各等級(jí)能見度年內(nèi)特點(diǎn)為全天、夜間和白天各等級(jí)以1月、11 月和12 月出現(xiàn)最多，8 月出現(xiàn)最少。其中全天、夜間和白天能見度小于200 m 最多的是11 月和12 月；小于400 m 出現(xiàn)最多的是3 月、11 月，11 月，12 月；小于800 m 出現(xiàn)最多的是1 月、2 月、11 月，11 月，2月、12 月；小于1 000 m 出現(xiàn)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 出現(xiàn)最多的是1 月。③各等級(jí)能見度出現(xiàn)日數(shù)日變化特征均呈現(xiàn)單峰型變化特征，在07：00 左右最多，能見度等級(jí)越高，單峰型特點(diǎn)越明顯。④鄂州花湖機(jī)場(chǎng)氣象站第I、Ⅱ和Ⅲ等級(jí)低能見度持續(xù)時(shí)間全部在12 h 以內(nèi)，其中以0～3 h 為主，第Ⅳ等級(jí)持續(xù)時(shí)間都在24 h 以內(nèi)，第Ⅴ和Ⅵ等級(jí)持續(xù)時(shí)間都大于24 h，影響最大的I～Ⅱ等級(jí)能見度持續(xù)0～3 h 天氣現(xiàn)象有近50%發(fā)生在1 月、11 月和12 月，隨著能見度逐漸增大，該天氣現(xiàn)象持續(xù)時(shí)間在1 月、11 月和12 月占比有逐漸增大趨勢(shì)。