成都双流机场能见度气候特征及气象相关性分析.docx

成都双流机场能见度气候特征及气象相关性分析沈宏彬 ,宋静(民航西南空管局气象中心 ,四川 成都 610200)摘要 :能见度在气象学尤其是航空气象上具有重要意义 。为了找出能见度与局地气象要素甚至气候特征的关系 ,通过对成都双流机场 19862010 年的自动观测资料进行统计分析 ,得到双流机场能见度的统计变化规律 : 机 场低能见度 (如能见度 1000m) 的日数呈逐年减少趋势 ;在温度 、气压和湿度这些常规气象要素中 ,平均气温逐年递增 ,并且与低能见度天数呈较好的负相关关系 ;平均气压逐年减小 ,与低能见度天数基本呈正相关关系 ; 而平均湿度逐年下降 ,并与低能见度天数保持一定的正相关特性 。统计发生低能见度时的天气现象可知 ,雾尤其是辐射 雾是造成双流机场低能见度的主要天气 ,其次是烟和强的降水 。局地气温的升高是导致机场能见度变化的主要的 直接因素 ,而导致局地变暖的原因可能是城市化的扩大 ,成都平原的气候变化 ,甚至东亚季风的改变也有贡献 。关 键 词 :气象学 ;航空气象 ;能见度 ;双流机场 ;城市化 ;气候中图分类号 : p427 . 2文献标志码 :a0引言能见度是航空气象中表征大气透明度的重要要素 ;低能见度天气对航空器的起降有着不容忽视的影响 。因此 ,了解能见度特别是低能见度的变化规律及特点 ,以及探讨各气象要素对能见度的影响 ,对保障飞行安全 、提高 经济效益有重要意义 。双流机场地处成都盆地 ,年平均相对湿度在 70 %以上 ,地面风速较小 ,冬春两季多雾 ( 能见度低于 1000 m) 。通过对建设机场以来的气候资料 (如自动观测站资料) 进行分析 ,加深对当地能见度的变化规律认识 ,寻找对能见 度有重要影响的要素 ,成为摆在人们面前的一道难题 。gultepe and isaac1 通过统计分析 ,提出了计算能见度的 经验公式 。bot t 2 讨 论 了 低 能 见 度 的 物 理 机 制 。roach and brow n3 发 现 重 力 沉 降 对 雾 水 含 量 有 重 要 影 响 。 fisher 4 尝试建立雾的预报模型与方法 。谭壁光5 就飞行能见度突变机制进行了分析 。曹世梅6 等就基于雾的 能见度黑体识别进行了研究 。胡毅 、朱克云等7 等分析了成都平原 40 年的观测资料 ,发现 1990 年以来平均气温 升高和降水减少 。钱妙芬 、石凤云8 利用 1986 年城市和郊区的观测资料 ,分析了成都热岛效应对气象要素的影 响 。石凤云 、肖天贵9 则进一步就城市面积的扩大对局地小气候的影响进行了探讨 。肖国杰10 等讨论了成都城市区域小气候时空变化特征 。朱雨波11 等就成都双流机场的奇点雾及其预报进行了讨论 。李学彬12湿度与能见度的相关性进行了研究 。等就相对1 双流机场能见度气候特征分析1 . 1平均能见度的年际变化特征如图 1 ,双流机场 19862010 年间平均能见度总体呈现上升趋势 ,由 34 km 升高到 45 km ; 在不同的时间段 呈现波动与起伏 ,例如 20 世纪 80 年代达到低谷 , 90 年代 后期缓慢回升 , 2000 年后达到高峰 , 2006 年后逐渐下降 ,2009 年后又开始回升 。根据双流机场 19862010 年 25 年的自动观测数据分图 1 平均能见度的年际变化收稿日期 :2013204216基金项目 :国家自然科学基金资助项目 ( u1233128)第 6 期沈宏彬等 :成都双流机场能见度气候特征及气象相关性分析673析 ,区分不同等级能见度 ,如低于 200 m 、400 m 、600 m 、800 m 、1000 m ( 雾) 、1500 m 、3000 m 、5000 m 和 8000 m ,对其日变化 、年变化 、年际变化特征等进行讨论 。1 . 2双流机场各级能见度日变化特征8000 m 以下的能见度出现的频率从 00 时开始 ,就呈现出递减的趋势 ,尤其在 01 05 时 ,递减趋势明显 ; 到了 09 时减至最小值 46 . 41 % ,之后从 10 时开始上升 ,到次日 00 时达到最大值 90 % 。5000 m 以下的能见度从 01 时开始明显递减 , 并于 08时降至最低 ,为 28 . 75 % 。从 10 时开始上升直至 00 时达 最大值 81 % 。3000 m 以下的能见度在一天中的变化趋势也与上两个量级的大致相似 ,但一天中的波动要平稳很多 。1500 m 以下的能见度由于出现频率相对较低 ,普遍在25 %以下 。图 2 双流机场各级能见度出现频率的日变化总体看 ,双流机场的能见度在一天中表现出“日出则升 ,日落渐降”的趋势 。1 . 3双流机场各级能见度的年变化特征各级能见度的出现日数呈现出由冬至夏 ,各级能见度出现日数逐渐减小的规律 。图 3 中的趋势线标出了雾日的年变化 ,显示出自 10 月至来年 3 月 ,双流机场各月都有 5 天 (含) 以上受低于 1000 m 能见度的影响 。从天数 看 ,累年平均的“雾日”(能见度低于 1000 m) 为 84 . 3 天 ;低于 800 m 的能见度为 56 天 ;低于 1500 m 的为 159 . 3 天 ; 低于 3000 m 的为 279 . 1 天 。1 . 4双流机场各级能见度的年际变化特征低于 8000m 的能见度年际变化不剧烈 ,2007 年后开始逐渐减少 。低于 5000 m 的能见度波动幅度较 8000 m有所增加 ,在 1994 年臻于最大 ,之后平稳震荡 ,到 2000 年后开始快速降低 ,2006 年后进一步下降 。低于 3000 m 和 1500 m 的能见度变化相对一致 ,自 1986 年开始增加 ,到 1994 年达到顶峰 ,之后开始逐渐下 降 ,90 年代末开始迅速降低 ,之后持续下滑 。图 4 各级能见度出现天数的年际变化图 3 各级能见度出现天数的年变化各级能见度在 2007 年后均保持了下滑趋势 ,表明本场能见度水平呈好转态势 。2 双流机场能见度与不同气象要素相关性的讨论2 . 1能见度与气温的年际变化比较由图 5 可以看到 ,19862010 年 ,低于 1000 m 的能见度出现日数与气温基本上表现出反相关的关系 : 20 世 1994-2014 china academic journal electronic publishing house. all rights reserved. 成都信息工程学院学报第 28 卷674纪 90 年代前 ,二者有一定的正相关 ; 而进入 90 年代后 ,反相关愈加明显 ,一直持续到 2000 年后 。2000 年前 ,双流机场平均气温在 16 . 5 左右 ,之后就逐渐升高到 17 以上 ;同期的能见度低于 1000 的天数由每年大约 100 天 逐渐下降到 40 天左右 。由 1986 - 2010 年的统计 (图 6) 可知 ,能见度与气温保持了较好的正相关 ,且有一定的线性关系 。图 5 低于 1000 m 的能见度的天数与气温的年际变化比较图 6 19862010 年能见度随气温的变化2 . 2能见度与气压的年际变化比较由图 7 ,随着平均气压的下降 ,能见度低于 1000 m 的天数也在下降 ,可见随着近地层对流的活跃 ,大气透明度也在增加 。2 . 3能见度与相对湿度的年际变化比较由前面的讨论可知 ,湿度的下降将有利于能见度转好 ,而图 8 也验证了这点 。图 8 中 ,相对湿度由平均 80 %逐渐下降到 70 % ,伴随着雾日 (能见度低于 1000 m 的天数) 由每年大约 80 天下降到 40 天左右 。图 7 低于 1000 m 的能见度天数与气压的年际变化比较图 8 低于 1000 m 的能见度的天数与相对湿度的年际变化比较2 . 4影响能见度的天气现象统计表明造成低能见度的天气现象中以雾为主 ,其次是烟和和强的降水 。3 结论和讨论3 . 1结论19862010 年的统计数据表明 ,25 年间双流机场能见度特点如下 : 1994-2014 china academic journal electronic publishing house. all rights reserved. 第 6 期沈宏彬等 :成都双流机场能见度气候特征及气象相关性分析675(1) 平均能见度总体保持上升 ,由 34 km 提高到 45 km ;(2) 从日变化看 ,日出后能见度逐渐上升 ,日落后开始下降 ; (3) 从年变化看 ,春夏季节低能见度天气明显少于秋冬季节 ;(4) 从年际变化看 ,各级低能见度日数逐年下降 ,大气透明度逐渐提升 。3 . 2讨论综合温度 、气压和湿度看 ,气温和能见度的相关性最好 ,且有一定的线性关系 。城市的扩张影响了局地小气候 ,增强了局地的湍流作用 ,影响了温度环流 ;考虑到温度扰动在湿对流过程中的贡献13 ,气温的上升引起局地 对流不稳定能量增长 ,增加近地层的不稳定性 ,有利于局地低值系统活动增强 ;而湍流将低层的水汽带到上层 ,上 干下湿的结构被破坏 ,使可能形成的逆温层变薄 ,降低了有利于辐射雾形成的层结的稳定性 。容易推论 ,大气不稳定度的增加 ,将导致低能见度发生的频率降低和持续时间减少 ,从而提高了大气透明度 。除去全球气候变暖在 局地造成的影响 ,考虑城市对局地气候的影响14 ,估计本地年平均气温的升高包含了城市扩张的贡献 。根据成 都市城市总体规划(20022020) ,成都市城区面积将由起初的 598 km2扩大到 3681 km2 ,因此城市对气温的贡献 会有所提升 。胡毅等3 的工作表明 ,除了城市覆盖地区的气温有所提高 ,成都平原的许多地区都发生了气温升 高 、降水减少和日照时间缩短的情况 。杨绚等15 讨论了在全球变暖的背景下 ,中国冬季平均气温自 1990 年以来有 0 . 4 0 . 5 的升高 ,原因可能是中东太平洋海温升高引起东亚季风的减弱 。可见 ,更大尺度的气候变化也 对机场局地小气候的变化有一定的贡献 。而湿度和能见度的呈一定的正相关关系 ,温度上升的同时 ,饱和湿度增加 ,从而造成相对湿度的下降 ,逐年的 变化显示气候越来越干燥 。原因可能较为复杂 ,例如东亚季风减弱引起水汽输送减少 ,近年西南地区多次出现的 旱情也印证了这一点 。而仅就局地而言 ,低能见度天气发生的概率应当有所降低 。需要指出能见度的变化是一个较为复杂的问题 ,不仅仅依赖于单一要素 ,需要通过更多的统计分析和数值实 验进行更加细致深入的讨论 。参考文献 :1gultepe i , isaac g a . aircaf t o bservatio ns of clo ud droplet number co ncent ratio n : implicatio ns fo r climate st ud2ies j . q uart . j . ro y. meteo r . soc. , 2004 , 130a :2377 - 2390 .a bot t . a radiatio n fog mo del wit h a detailed t reat ment of t he interactio n bet ween radiative t ransfer and fog microp hysics j . jo ur nal of t he at mo s p heric sciences , 1990 , 47 (18) .roach w t , brow n r. the p hysics of radiatio n fog : 22d numerical st udy j . q uart . j . ro y. meteo r . soc. ,1976 , 102 (432) :335 - 354 .edwin l , fisher . an experiment in numerical p redictio n of of g and st rat us j . jo ur nal of t he at mo s p hericsciences , 1963 , 20 : 425 - 437 .谭壁光. 飞行能见度突变机制的分析 j .成都气象学院学报 ,1994 , (4) .曹世梅. 基于雾的能见度黑体识别的研究 j .成都信息工程学院学报 ,2008 , (1) .胡毅 ,朱克云 ,李跃春 ,等 . 成都平原中西部近 40 年气候特征及其变化研究 j .成都信息工程学院学报 ,2004 ,19 (2) .钱妙芬 ,石凤云. 成都市热岛特征初探 j .成都气象学院学报 ,1988 ,3 (1) : 1 - 10 .石凤云 ,肖天贵. 成都城市发展对气候影响的初步探讨 j .成都气象学院学报 , 1990 ,2 (3) : 3 5 - 44 .肖国杰 ,肖天责 ,赵清越. 成都城市区域小气候时空变化特征分析 j .成都信息工程学院学报 ,2009 , ( 4) :379 - 382 .朱雨波 ,徐海 ,刘春生 ,等 . 成都双流机场的奇点雾及其预报 j .成都气象学院学报 ,1997 , (2) .李学彬 ,徐青山 ,魏合理 ,等 . 相对湿度与能见度的相关性研究 c .中国气象学会 2007 年年会气象综合探 测技术分会场论文集 ,2007 .zhang f , chris snyder , richard rot unno . effect s of moist co nvectio n o n meso scalep redictabilit y. j j . at22345678910111213 1994-2014 china academic journal electronic publishing house. all rights reserved. 成都信息工程学院学报第 28 卷676mo s. sci . , 60 : 1173 - 1185 .宋静 ,汤剑平 ,孙鉴泞. 南京地区城市冠层效应的模拟试验研究. j南京大学学报 ( 自然科学) , 2009 ,45 (6) :779 - 789 .1415杨绚 ,李栋梁. 我国冬季气温异常对东亚季风和高原加热场的响应. j高原气象 ,2009 , (4) :731 - 737 .the anal ysis of cl imat ic characterist ics an d meteorol ogicalrelat ionship of the visibil ity of the chengdu shuangl iu airportsh en ho ng2bin ,son g j ing( meteorolocial center of sout hwest air traffic management bureau ,chengdu ,610200 ,china)abstract :visibilit y is very impo rtant fo r meteo rology , especially fo r aero nautical meteo rology. in o rder to find t he re2latio nship of visibilit y and meteo rological f acto rs , particularly climate , it is necessary to make research o n t he subject . wit h analysis of auto matic o bservatio n data of chengdu shuangliu airpo rt f ro m 1986 to 2010 , it can be seenhow t he visibilit y changes generaly : the fog occurs not so f requently as befo re . ;amo ng t he temperat ure , p ressure and humidi2 t y , it is t he temperat ure w hich is mo stly co rrelated to t he visibility