广汉机场近40年雾日变化特征及成因分析.doc

广汉机场近40年雾日变化特征及成因分析 梁明增 中国民用航空飞行学院四川广汉618307 摘要大雾天气是影响广汉机场飞行训练安全的重要天气之一，通过对机场1975-xx年的气象观测资料进行统计分析，发现广汉机场近40年的雾日变化存在15年和35年的震荡周期，在xx年发生了显著突变现象。通过对比大雾天数的极多时段与极少时段的气象要素变化，得出：在广汉机场附近的近地面高度上，存在西北风加强、位势高度降低、相对湿度减小、温度上升，不利于大雾的形成与维持，是造成今年大雾天数减少的部分原因。 关键词广汉；大雾；小波分析；m-k检验 引言 飞机安全起落与机场的天气状况密切联系，特别是机场附近能见度的恶劣与否，对飞行安全的影响尤为重要1，2。据统计，国际民航事故分析分类中，因能见度低于1km造成的飞行事故在气象因素造成的飞行事故中占16%，比雷暴灾害造成的飞行事故多3；从我国1951-1989年期间发生的飞行事故统计结果得知，气象因素引起的飞行事故中约占19.2%是低能见度造成的。 广汉机场地处四川盆地、是西南地区民航训练飞行的主基地，日起落架次最高时可达500多次，年训练小时量已经突破7W小时，训练任务繁重，训练飞行科目较多，对气象的保障水平提出更高的要求。同时，广汉机场地处盆地，容易在近地面存在逆温层，风力较小，附近河流较多，水汽充足，这对于大雾的形成非常有利。而据统计广汉机场1986-1995年的气象观测资料得知，能见度小于1公里的年平均日数为130.3天，所以，雾霾天气已经成为广汉机场影响飞行安全和效率的重要天气之一。 1.资料及分析方法 本文通过对广汉机场近40年的气象观测资料进行分析，统计了逐年能见度小于1公里的低能见度天数，发现其中95%的低能见度天气为大雾天气，只有5%为其他天气，故本文主要从大雾天气研究广汉机场能见度小于1公里的天气。首先，本文通过小波分析法寻找大雾天气的周期变化规律；其次，从图1可以看出，最近几年广汉机场的年大大雾天数数呈急剧下降趋势，即能见度趋好的现象，利用M-K突变检验分析是否存在气候突变的可能。 2.广汉机场大雾气候特征分析 2.1小波分析 小波分析亦称多分辨分析4，被认为是傅里叶分析方法的突破性进展，是上世纪80年代才开始发展起来的数学计算分析方法，“小波变换可以显示出气候序列不同尺度的相对贡献还可以给出气候序列变化的尺度，还可以显现出变化的时间位置。”图2显示的是运用小波分析结果绘制的小波系数实部等值线图（A）及小波方差图（B）。从小波系数实部可以看出序列变化的震荡周期结构，从各个变化相位结构可以判断出其变化趋势，同时等值线越密集，说明年际变化越大、越剧烈，反之即变化小、平缓。序列的能量随时间变化的分布，即不同时间尺度扰动的相对强度的叠加，可以用小波方差表现出来。小波方差峰值对应的时间尺度即是该序列的主要震荡周期。 由图2A可以看出，广汉机场近40年的大雾天数一直稳定存在一个35左右的长周期变化，同时，在1975-1980年存在一个10年的周期，这个周期在1985年后开始逐渐变为15年周期。在图1B小波方差图中，小波方差存在2个主要峰值，分别对应15a、35a，这两个周期的数值和能量相当，说明15年和35年都是广汉机场大雾天数的主要震荡周期。 2.2M-K突变检验分析 M-K突变检验是一种非参数系统检验方法4，其优点是不需要遵从一定的分布，受少数异常值的干扰少，适用于类型变量和顺序变量，方法计算简便，能客观的表示样本序列的整体变化特征，可以明确显示突变的开始时间。由图3广汉机场近40年M-K检验曲线图可以看出，UF和UB线的交点为xx年附近，年，并且交点的纵坐标在95%的显著性置信区间内，即说明在xx年广汉机场的雾日变化发生了显著突变；而从UF值来看，UF值在xx年以后变为负值，即大雾天数的变化转为下降趋势。 2.3距平统计分析 为了方便比较和研究，本文对广汉机场近40年的大雾天数进行距平统计分析，找到大雾天数的极少年份和极多年份。由图3可以看出，广汉机场1975-xx年共40年里，年平均大雾天数为104.8天，在1988年-1992年为一个极多雾日的时段，共695天，最大值为1992年148天，超出同期平均值41%以上；在xx年-xx年为极少雾日的时段，共166天，xx年为极少年，仅26天，比同期平均值少75%左右。 3.影响因子分析 目前，我国的许多研究人员对大雾天气进行了大量研究，得出雾形成的四个基本条件：（1）微风，即风速在1-3m/s之间5；（2）稳定的大气层结，经过许多个例诊断分析表明6，7，中低空下沉气流的存在有助于近地层的弱风条件和稳定层结的建立；（3）充足的水汽；（4）辐射冷却条件。反之，则可以得到，风速加大，位势高度降低则上升气流加强、大气层结趋向不稳定，相对湿度减少，温度上升，不利于雾的形成，造成大雾天数减少。 因此，本文利用Ncep再分析资料，通过对比分析广汉机场近40年大雾天数极多时段（1988-1992年）与极少时段（xx-xx年）近地面（925Hpa高度）的主要气象要素变化，对大雾气候变化的影响因子进行一些分析。 3.1风场对比分析 图5-a是大雾天数极多时段与极少时段的风场差值图，可以看出广汉机场附近出现了明显的西北风，即极少时段比极多时段的风场，西北风加大，西南风减小，这容易造成水汽减少，空气干燥，这对于雾的形成非常不利。 3.2位势高度对比分析 图5-b是大雾天数极多时段与极少时段的位势高度差值图，可以看出在广汉机场附近出现了负变高，为-5Hpa左右，即极少时段比极多时段，位势高度更低，上升气流加强，利于低层大气杂志的扩散，不利于雾的形成。 3.3相对湿度对比分析 图5-c是大雾天数极多时段与极少时段的相对湿度差值图，可以看出在广汉机场附近相对湿度是减少的，即极少时段与极多时段对比，相对湿度要更低，表明水汽越来越少，对于雾的减少有直接影响。 3.4温度对比分析 图5-d是大雾天数极多时段与极少时段的温度差值图，可以看出在广汉机场附近温度出现了正变温，为0.2左右，即极少时段与极多时段对比，温度升高，这也是有利于湿度减小和雾消散的。 4.结论 （1）通过统计分析广汉机场1975-xx年共40年大雾天数，利用小波分析法得到，近40年的雾日变化存在15年和35年的振荡周期；利用M-K检验分析，得到在xx年雾日变化出现了显著的突变现象，在xx年开始出现了下降趋势；通过距平分析，可以看到xx年以后距平值明显的下降，同时得到雾日在1988-1992年为极多时段，xx-xx年为极少时段； （2）通过对比极多时段与极少时段的主要气象要素变化，发现在极少时段出现西南风减弱、西北风加强，出现负变高、位势高度减低，相对湿度减小，温度升高，这都不利于雾的形成与维持，造成能见度趋好，是广汉机场近40年大雾天数减少的一些原因。 参考文献 1张朝光.低能见度对飞行的影响.气象，1976(9).30-32. 2牛东豪.低云和能见度对飞行的影响.空中交通管理，xx(4).29-30. 3廖正聪.航空上低能见度探测及影响研究现状.中国科技信息，xx(8).155-163. 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，1999:69-72. 5毛冬