溫州機(jī)場(chǎng)飛行氣象條件分析

陳志平

(民航溫州空中交通管理站,浙江溫州325024)

溫州機(jī)場(chǎng)飛行氣象條件分析

陳志平

(民航溫州空中交通管理站,浙江溫州325024)

根據(jù)溫州機(jī)場(chǎng)1991—2008年的地面氣象觀測(cè)資料,對(duì)影響溫州機(jī)場(chǎng)的飛行氣象要素和重要天氣進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)與分析,重點(diǎn)分析了風(fēng)、氣溫、低云、低能見度等氣象要素和臺(tái)風(fēng)、雷暴、暴雨等重要天氣的分布特點(diǎn),及這些要素和天氣對(duì)航空飛行的影響,得出了一些普遍性的結(jié)論?？蓭椭w行員最大限度地利用有利的飛行氣象條件,更好地為航空飛行活動(dòng)的安全、正常和效率服務(wù),也可供同行在機(jī)場(chǎng)氣象要素和重要天氣的預(yù)報(bào)和服務(wù)中參考。

氣象要素;重要天氣;飛行

0 引 言

飛機(jī)是一種現(xiàn)代化的交通運(yùn)輸工具,它給人們的旅行、商務(wù)活動(dòng)等帶來很大的方便,人們都希望所乘坐的飛機(jī)能夠安全、舒適、正點(diǎn)地抵達(dá)目的地。但有時(shí)會(huì)遇到因飛機(jī)返航、備降或暫緩起飛而使航班延誤的情況。隨著科技的進(jìn)步、飛機(jī)性能和智能化程度的提高,飛機(jī)機(jī)械事故相對(duì)減少,但與氣象有關(guān)的飛行事故比例還在繼續(xù)增大。大霧和雷暴等天氣原因,已成為大面積航班延誤和旅客滯留的主要原因,其經(jīng)濟(jì)損失巨大。據(jù)有關(guān)資料報(bào)道,在我國(guó),由不利氣象條件引發(fā)的飛行事故約占飛行事故總數(shù)的31%。即便在航空技術(shù)發(fā)達(dá)的美國(guó),與天氣有關(guān)的重大機(jī)毀人亡航空事故的比例也高達(dá)1/3。因此掌握機(jī)場(chǎng)氣象要素和重要天氣變化的規(guī)律,最大限度地利用有利的氣象條件,對(duì)于保障航空飛行安全有著重要的意義。

1 溫州機(jī)場(chǎng)氣候概況

溫州機(jī)場(chǎng)地處東亞中、低緯度,東臨東海(距離約1 km),屬亞熱帶海洋季風(fēng)濕潤(rùn)性氣候區(qū),四季分明。但由于所處緯度常受冷暖氣團(tuán)交匯影響,天氣多變,災(zāi)害性天氣也相對(duì)較頻繁?？傮w而言,具有以下地方性氣候特點(diǎn):

氣候溫和、海陸風(fēng)明顯。溫州機(jī)場(chǎng)東臨東海,受海陸熱力環(huán)流的調(diào)節(jié),冬季不寒,夏季不熱,冬季平均氣溫為10.8℃,夏季平均氣溫為28.1℃,氣溫≥35℃的日數(shù)年平均僅為1.5 d,氣溫≤0℃的日數(shù)年平均僅為2.1 d,從沒出現(xiàn)過氣溫≤-5℃的嚴(yán)寒天氣和氣溫≥40℃的高溫天氣。

霧多:據(jù)統(tǒng)計(jì),1991—2008年溫州機(jī)場(chǎng)年平均霧日為39.0 d,其中春季平均霧日21.5 d,占全年的55.1%;冬季平均9.2 d,占全年的23.6%。影響溫州機(jī)場(chǎng)的霧主要有平流霧、輻射霧和鋒面霧,其中平流霧和鋒面霧多出現(xiàn)在春季,冬季多輻射霧。

臺(tái)風(fēng)影響較嚴(yán)重,影響個(gè)數(shù)呈遞增趨勢(shì)。影響溫州機(jī)場(chǎng)的臺(tái)風(fēng)(指發(fā)生8級(jí)以上大風(fēng)或暴雨時(shí),下同)年平均個(gè)數(shù)為2.1個(gè),2004—2008年共有18個(gè),平均3.6個(gè),可知近年來臺(tái)風(fēng)影響個(gè)數(shù)呈明顯遞增的趨勢(shì)。

2 溫州機(jī)場(chǎng)氣象要素分析

2.1 風(fēng)的分析

風(fēng)與飛行的關(guān)系極為密切,飛機(jī)的起飛著陸、選擇飛行高度、領(lǐng)航以及計(jì)算飛機(jī)活動(dòng)半徑和油料消耗等都必須考慮風(fēng)的影響。飛機(jī)的起飛和著陸通常是在逆風(fēng)條件下進(jìn)行的,因?yàn)槟骘L(fēng)能使離地速度和著陸速度減小,因而也就能縮短飛機(jī)的起飛滑跑距離和著陸滑跑距離。逆風(fēng)起飛由于能產(chǎn)生飛機(jī)的附加進(jìn)氣量,因而增大飛機(jī)運(yùn)動(dòng)開始時(shí)的方向穩(wěn)定性和操縱性。順風(fēng)時(shí)則相反,能增大起飛和著陸的滑跑距離,使起飛時(shí)飛機(jī)的穩(wěn)定性和操縱性變壞,起飛和著陸變得困難。另外,在側(cè)風(fēng)較大的情況下,飛機(jī)起飛和著陸的操縱會(huì)相當(dāng)復(fù)雜,飛機(jī)在側(cè)風(fēng)中滑跑時(shí),都應(yīng)向側(cè)風(fēng)方向壓桿以消除傾斜力矩,向側(cè)風(fēng)的反方向蹬舵以消除轉(zhuǎn)彎力矩。

溫州機(jī)場(chǎng)歷年風(fēng)資料統(tǒng)計(jì)見表1,全年盛行風(fēng)向是偏東風(fēng)(80°-100°),其次依次是偏南風(fēng)(170°-190°)和東北風(fēng)(40°-50°)。從季節(jié)分布看,春季(3—5月)盛行偏東風(fēng)和偏南風(fēng),平均風(fēng)速3.3 m/s;夏季(6—8月)盛行偏南風(fēng),平均風(fēng)速4.4 m/s;秋季(9—11月)盛行偏東風(fēng)和東北風(fēng),平均風(fēng)速3.6 m/s;冬季盛行東北風(fēng),平均風(fēng)速3.4 m/s。由于溫州機(jī)場(chǎng)跑道磁方位呈NNE -SSW向(32°-212°),跑道編號(hào)分別為21號(hào)、03號(hào),因此夏季盛行風(fēng)向和春季盛行的偏南風(fēng)適合在21號(hào)跑道起降,冬季盛行風(fēng)向和秋季盛行的東北風(fēng)適合在03號(hào)跑道起降。值得注意的是春季和秋季盛行的偏東風(fēng)因與跑道夾角較大,具有明顯的側(cè)風(fēng),因而飛機(jī)只能進(jìn)行側(cè)風(fēng)起降。

表1 溫州機(jī)場(chǎng)1991-2008年風(fēng)資料統(tǒng)計(jì)

2.2 氣溫分析

氣溫對(duì)飛行的影響主要體現(xiàn)在對(duì)氣壓高度表示度、飛機(jī)燃料消耗、載重量、升限以及對(duì)起飛和著陸的影響。對(duì)機(jī)場(chǎng)管制區(qū)而言,主要是指對(duì)飛機(jī)載重量、起飛和著陸的影響。飛機(jī)的載重量受氣溫變化的影響很大,當(dāng)氣溫高于標(biāo)準(zhǔn)大氣溫度時(shí),空氣密度小,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。趙樹海在《航空氣象學(xué)》一書中指出,假定飛機(jī)起飛滑跑距離為常數(shù),氣溫為t0時(shí)的飛機(jī)總重量為w0,實(shí)際氣溫為t時(shí)的飛機(jī)總重量為w,則對(duì)于噴氣式飛機(jī)有w=w0× (t/t0)3/4,可以計(jì)算,對(duì)120 t重的噴氣飛機(jī),在氣溫30℃時(shí)必須比15℃時(shí)減小7 t載重量,在0℃時(shí)則可增加8 t載重量;氣溫對(duì)飛機(jī)起飛和著陸的影響,主要是影響起飛和著陸時(shí)滑跑距離的長(zhǎng)短,當(dāng)氣壓不變時(shí),隨著氣溫的升高,起飛滑跑距離和著陸滑跑距離也將隨之增加。趙樹海指出,對(duì)大多數(shù)噴氣式飛機(jī),在發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)不變的情況下,氣溫每升高10℃,起飛滑跑距離增加13%。氣溫每降低10℃,起飛滑跑距離減少10%;當(dāng)氣壓為760 mm水銀柱,溫度偏差± 10℃時(shí),著陸滑跑距離將變化約5%。

溫州機(jī)場(chǎng)歷年氣溫統(tǒng)計(jì)資料見表2,年平均氣溫為19.7℃,年平均日較差為6.3℃。平均氣溫季節(jié)分布由高到低依次是夏季28.1℃,秋季22.5℃,春季17.5℃,冬季10.8℃,這意味著飛機(jī)的載重量依次增加,飛機(jī)起飛和著陸的滑跑距離依次縮短。很明顯,由于冬季比夏季平均氣溫低17.3℃,冬季起飛滑跑距離較夏季相比可以縮短15%～20%;年平均日較差為6.3℃,平均日較差季節(jié)分布由高到低依次是秋季6.8℃,冬季6.4℃,春季6.1℃,夏季5.8℃。相比高原地區(qū)明顯的氣溫日較差,溫州機(jī)場(chǎng)的氣溫日較差較小。

2.3 低云、低能見度分析

表2 溫州機(jī)場(chǎng)1991—2008年氣溫資料統(tǒng)計(jì) ℃

實(shí)際工作中常說的機(jī)場(chǎng)最低運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn),指的就是允許飛行的云高、能見度或跑道視程的最小值,以及地面風(fēng)速和側(cè)風(fēng)風(fēng)速的最大值。當(dāng)實(shí)際天氣高于機(jī)場(chǎng)最低運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)時(shí),飛行才能進(jìn)行,當(dāng)實(shí)際天氣低于機(jī)場(chǎng)最低運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)時(shí),飛行應(yīng)當(dāng)停止。低云低能見度對(duì)飛機(jī)的起飛和著陸有很大的影響,尤其對(duì)飛機(jī)著陸影響更大。在這種情況下著陸,要求飛行員有很高的飛行技能,而且通常會(huì)使飛行員心情過于緊張。許多飛行事故就是在低云低能見度條件下著陸時(shí)發(fā)生的。目前,國(guó)內(nèi)機(jī)場(chǎng)使用的大多數(shù)儀表著陸系統(tǒng)能幫助飛行員在低云和低能見度條件下進(jìn)行著陸,但是著陸的最重要階段——接地,仍是通過飛行員“手工”和目視實(shí)施的,因?yàn)檫@時(shí)用肉眼判斷飛行高度和方向比最完善的儀器還要準(zhǔn)確。實(shí)際飛行中,在目測(cè)高度和用儀表檢查高度之間,飛行員注意力的分配取決于飛行高度。在300～600 m高度上飛行員用于目測(cè)高度與看高度表的注意力是接近相等的,可是在100～200 m高度上飛行時(shí)約有80%的時(shí)間用于目測(cè)高度,在低于100 m的高度上飛行則幾乎沒有時(shí)間按儀表檢查高度。

溫州機(jī)場(chǎng)歷年逐時(shí)低云低能見度聯(lián)合出現(xiàn)的頻率見表3,可以看出頻率分布呈兩頭大、中間小的特點(diǎn)。以能見度＜800 m和低云高＜60 m聯(lián)合出現(xiàn)的頻率為例,08—10時(shí)(北京時(shí),下同)出現(xiàn)頻率最高,平均為1.4%,遠(yuǎn)高于平均水平;18—20時(shí)出現(xiàn)頻率次之,平均為0.6%。由于溫州機(jī)場(chǎng)進(jìn)出港航班大多在上午10時(shí)以后,因此正好避開了一天中低云低能見度聯(lián)合出現(xiàn)的高峰時(shí)段(08—10時(shí)),但在次高峰時(shí)段(18—20時(shí)),正好是溫州機(jī)場(chǎng)航班進(jìn)出港的高峰時(shí)段,這是需要飛行員和空中交通管制部門引起注意的。

表3 溫州機(jī)場(chǎng)1991—2008年逐時(shí)低云低能見度聯(lián)合出現(xiàn)的頻率 %

3 溫州機(jī)場(chǎng)重要天氣分析

3.1 臺(tái)風(fēng)分析

飛機(jī)在臺(tái)風(fēng)中飛行,可遇到嚴(yán)重的顛簸、大雨、惡劣的能見度和猛烈的風(fēng)暴,在接近著陸時(shí)近地面有強(qiáng)陣風(fēng)、強(qiáng)側(cè)風(fēng)等嚴(yán)重危及飛行安全的天氣。據(jù)統(tǒng)計(jì),溫州機(jī)場(chǎng)自1990年通航以來,因臺(tái)風(fēng)天氣導(dǎo)致機(jī)場(chǎng)關(guān)閉的現(xiàn)象屢見不鮮,目的就是避免飛機(jī)在上述危險(xiǎn)天氣條件下飛行,以確保飛行安全。

表4 溫州機(jī)場(chǎng)1990—2008年臺(tái)風(fēng)影響個(gè)數(shù) 個(gè)

根據(jù)對(duì)溫州機(jī)場(chǎng)1990—2008年地面氣象觀測(cè)資料的統(tǒng)計(jì),影響溫州機(jī)場(chǎng)的臺(tái)風(fēng)共有40個(gè),約占期間臺(tái)風(fēng)總數(shù)(285個(gè))的14.0%,年平均影響數(shù)約2.1個(gè)。2004—2008年共有18個(gè),平均3.6個(gè),可知近年來臺(tái)風(fēng)影響個(gè)數(shù)呈明顯遞增的趨勢(shì)。從季節(jié)性變化看,影響溫州機(jī)場(chǎng)的臺(tái)風(fēng)發(fā)生在4—10月份,臺(tái)風(fēng)影響個(gè)數(shù)以8月份為最多,共有16個(gè),占臺(tái)風(fēng)影響總數(shù)的40.0%;9月份次之,共有11個(gè),占臺(tái)風(fēng)影響總數(shù)的27.5%;7月份居第3位,有7個(gè),占臺(tái)風(fēng)影響總數(shù)的17.5%(見表4)?？芍?影響溫州機(jī)場(chǎng)的臺(tái)風(fēng)集中發(fā)生在7—9月,共有34個(gè),占臺(tái)風(fēng)影響總數(shù)的85.0%。另外,從表中還可看出,出現(xiàn)大風(fēng)的臺(tái)風(fēng)個(gè)數(shù)全部發(fā)生在6—9月份;出現(xiàn)暴雨的臺(tái)風(fēng)個(gè)數(shù)集中發(fā)生在7—9月份,共有24個(gè),占臺(tái)風(fēng)影響總數(shù)的60.0%。

3.2 雷暴分析

雷暴被稱為飛行活動(dòng)的“禁區(qū)”,在雷暴活動(dòng)區(qū)中飛行,除了云中飛行的一般困難外,還會(huì)遇到顛簸、積冰、電擊、陣雨和惡劣能見度,有時(shí)還會(huì)遇到冰雹、下?lián)舯┝?、低空風(fēng)切變和龍卷。

據(jù)統(tǒng)計(jì),溫州機(jī)場(chǎng)年平均雷暴日數(shù)為20.7 d,年最多雷暴日數(shù)為28 d(2006年),年最少雷暴日數(shù)為10 d(2000年)。全年各月均可能有雷暴出現(xiàn),其中以8月最多,平均雷暴日數(shù)為4.6 d,其次是4月,平均為3.6 d,兩月之和占全年平均的39.6%,1月出現(xiàn)雷暴最少,平均為0.1 d,僅占全年平均的0.5%。各季出現(xiàn)雷暴日數(shù)的平均頻率分布夏季最多為11.0 d,占53.1%,春季次之為6.6 d,占31.9%,冬季最少為0.5 d,占2.4%,秋季為2.6 d,占12.6%(見表5)。

表5 溫州機(jī)場(chǎng)1991—2008年雷暴逐月平均日數(shù)

雷暴的日變化比較明顯,一天13 h中有一峰值區(qū)和谷值區(qū),峰值區(qū)出現(xiàn)在17—20時(shí),其中18時(shí)和20時(shí)出現(xiàn)雷暴的平均次數(shù)最多,均為6.1次,谷值區(qū)出現(xiàn)在上午的09—12時(shí),其中12時(shí)出現(xiàn)雷暴的平均次數(shù)最少,為1.0次。其變化特點(diǎn)是下午雷暴多于上午,傍晚至晚上多于下午,傍晚出現(xiàn)雷暴的次數(shù)是上午的5倍左右(見圖1)。值得一提的是,峰值區(qū)對(duì)應(yīng)的時(shí)段(17—20時(shí))也是溫州機(jī)場(chǎng)航班進(jìn)出港的高峰時(shí)段,實(shí)際工作中需引起足夠的重視。

圖1 溫州機(jī)場(chǎng)1991—2008年逐時(shí)出現(xiàn)雷暴的平均次數(shù)

3.3 暴雨分析

飛機(jī)在暴雨中飛行,空中能見度僅幾十米,尤其在暴雨中著陸時(shí),強(qiáng)降水使飛行員無(wú)法目視準(zhǔn)確判斷飛機(jī)離跑道的高度,易造成接地不當(dāng),導(dǎo)致偏離下滑道而陡降的危險(xiǎn),嚴(yán)重時(shí)可造成事故。另外,在暴雨下方易出現(xiàn)強(qiáng)下沉氣流,飛機(jī)在著陸階段處于著陸外形、加速性能和上升性能均變差的狀態(tài),此時(shí)高度較低,若遇上該下沉氣流區(qū),飛行員難于操縱,嚴(yán)重時(shí)也可造成事故。

根據(jù)對(duì)溫州機(jī)場(chǎng)1990—2008年地面氣象觀測(cè)資料的統(tǒng)計(jì),期間溫州機(jī)場(chǎng)共發(fā)生暴雨72次,年均3.8次。暴雨次數(shù)年分布呈兩頭多、中間少的特點(diǎn),前5 a和末5 a累計(jì)暴雨次數(shù)分別為23次和24次,分別占總數(shù)的31.9%和33.3%(見圖2)。

從季節(jié)性變化來看,全年除1,2月份外,均可發(fā)生暴雨。其中夏季發(fā)生暴雨次數(shù)最多,共39次,占總數(shù)的54.2%;秋季次之,共22次,占總數(shù)的30.6%;春季共9次,占總數(shù)的12.5%;冬季最少,共2次,僅占總數(shù)的2.8%(見表6)。從表中還可看出,暴雨集中發(fā)生在5—9月,共有63次,占全部暴雨總數(shù)的87.5%,這正好與期間溫州依次經(jīng)歷華南前汛期、梅雨季節(jié)、臺(tái)風(fēng)季節(jié)、華南后汛期等汛期相對(duì)應(yīng)。

4 結(jié) 語(yǔ)

通過以上分析,得出如下結(jié)論:

(1)溫州機(jī)場(chǎng)全年盛行偏東風(fēng),其次依次是偏南風(fēng)和東北風(fēng)。春季盛行偏東風(fēng)和偏南風(fēng),夏季盛行偏南風(fēng),秋季盛行偏東風(fēng)和東北風(fēng),冬季盛行東北風(fēng)。夏季盛行風(fēng)向和春季盛行的偏南風(fēng)適合在21號(hào)跑道起降,冬季盛行風(fēng)向和秋季盛行的東北風(fēng)適合在03號(hào)跑道起降。但春季和秋季盛行的偏東風(fēng)因與跑道夾角較大,具有明顯的側(cè)風(fēng),因而飛機(jī)只能進(jìn)行側(cè)風(fēng)起降。

圖2 溫州機(jī)場(chǎng)1991—2008年暴雨年分布

表6 溫州機(jī)場(chǎng)1990—2008年暴雨月分布

(2)溫州機(jī)場(chǎng)四季平均氣溫由高到低依次是夏季、秋季、春季和冬季,這意味著飛機(jī)的載重量依次增加,飛機(jī)起飛和著陸的滑跑距離依次縮短,冬季起飛滑跑距離較夏季相比可以縮短15%～20%。相比高原地區(qū)明顯的氣溫日較差,溫州機(jī)場(chǎng)的氣溫日較差較小。

(3)溫州機(jī)場(chǎng)低云低見度聯(lián)合出現(xiàn)的頻率在一天中呈兩頭大、中間小的特點(diǎn),其中最高峰出現(xiàn)08—10時(shí),次高峰出現(xiàn)在18—20時(shí)。對(duì)溫州機(jī)場(chǎng)而言,可以避開一天中低云低能見度聯(lián)合出現(xiàn)的最高峰時(shí)段,但在次高峰時(shí)段,正好也是機(jī)場(chǎng)航班進(jìn)出港的高峰時(shí)段,這是需要飛行員和管制部門引起注意的。

(4)溫州機(jī)場(chǎng)年平均臺(tái)風(fēng)影響個(gè)數(shù)約2.1個(gè),但近年來臺(tái)風(fēng)影響個(gè)數(shù)呈明顯遞增的趨勢(shì)。飛機(jī)在臺(tái)風(fēng)中飛行,可遇到嚴(yán)重的顛簸、大雨、惡劣的能見度和猛烈的風(fēng)暴,在進(jìn)近著陸時(shí)近地面有強(qiáng)陣風(fēng)、強(qiáng)側(cè)風(fēng)等嚴(yán)重危及飛行安全的天氣,因此應(yīng)避免在臺(tái)風(fēng)中飛行。

(5)溫州機(jī)場(chǎng)年平均雷暴日數(shù)為20.7 d,各季出現(xiàn)雷暴日數(shù)的平均頻率從高到低依次是夏季、春季、秋季和冬季。雷暴的日變化明顯,其特點(diǎn)是下午多于上午,傍晚至晚上多于下午,傍晚出現(xiàn)雷暴的次數(shù)是上午的5倍左右。峰值區(qū)對(duì)應(yīng)的時(shí)段(17—20時(shí))正是溫州機(jī)場(chǎng)航班進(jìn)出港的高峰時(shí)段,實(shí)際工作中需引起足夠的重視。

(6)溫州機(jī)場(chǎng)年平均發(fā)生暴雨3.8次,一年中暴雨發(fā)生次數(shù)呈兩頭多、中間少的特點(diǎn)。

[1] 趙樹海.航空氣象學(xué).北京:氣象出版社,1994:33-42,43 -49,196-218.

[2] 章澄昌.飛行氣象學(xué).北京:氣象出版社,2008:79-83.

[3] 溫州永強(qiáng)機(jī)場(chǎng)航空氣候志(1991-2008).

2009-08-27