影響飛行的航空氣象要素特征研究

李新芳 郭雙蕾

摘 要 本文通過對洛陽邙山北郊機場近些年，航空氣象要素地面觀測資料相關(guān)統(tǒng)計，分析氣象要素風(fēng)、雷暴、溫度、濕度，氣壓、氣溫分布特征，及年變化，日變化特點，揭示其變化規(guī)律，了解機場氣候特點，使得有計劃安排飛行訓(xùn)練任務(wù)和航班運輸生產(chǎn)，保障飛行安全，提高經(jīng)濟效益。

關(guān)鍵詞 氣象要素;氣候特征;可飛天氣

前言

洛陽北郊機場，是一個集訓(xùn)練和航班為一體的一個雙重任務(wù)的機場，同時承擔(dān)高強度的飛行訓(xùn)練和航班運輸保障任務(wù)，航班和飛行訓(xùn)練起降架次連續(xù)多年在全民航排名前四，訓(xùn)練飛機機型較小對天氣敏感度高，而使得氣象保障工作相當(dāng)困難，訓(xùn)練飛機對天氣條件要求嚴(yán)格，所以天氣對飛行安全至關(guān)重要，統(tǒng)計可飛天氣，避讓危險天氣，根據(jù)天氣特點及規(guī)律合理調(diào)配飛行計劃，提高可飛天氣效率，掌握航空氣象要素規(guī)律，高效安排飛行計劃，提高經(jīng)濟效益具有十分重大意義[1]。

1洛陽北郊機場形特點

洛陽北郊機場位于N 34°44′29″， E 112°23′16″，屬于中緯度內(nèi)陸性季風(fēng)氣候，四季分明，春季和秋季天氣更替變化幅度大、春秋季咋寒還暖，溫度變化幅度較大。冬季和夏季天氣變化緩慢。冬季降雪，夏降水，洛陽處于河南省西部，地勢西高東低，境內(nèi)山川丘陵交錯，地形復(fù)雜多樣，洛陽市位于暖溫帶地帶，氣候具有春季多風(fēng)、氣候干旱，夏季炎熱、雨水集中，秋季晴和，日照充足，冬季干冷、雨雪稀少的顯著特點北面是太行山，南面是伏牛山，西面是秦嶺，東面是黃河河谷，形成“馬蹄形”特殊地形，地勢西高東低洛陽西部為山區(qū)，機場處在山區(qū)的背風(fēng)坡，中緯度西風(fēng)帶上的天氣系統(tǒng)翻山后移速加快，造成洛陽天氣過程發(fā)生、發(fā)展、消亡較快，因而雨雪天氣一般持續(xù)時間較短，轉(zhuǎn)睛較快，少連陰雨天。

2要素特征分析

2.1 溫度、濕度、氣壓

表1 北郊機場累年各月平均氣溫、濕度、氣壓

表1氣溫數(shù)據(jù)說明全年平均15.3度，冬季1份溫度最低，1.2度，7月份最高27.8度，最高最低相差26.6度。整體溫度分布冬季夏季逐漸上升，春季過渡階段溫度變化幅度較大，3月份10.8度，5月份21.8度相差幅度10度左右，夏季溫度變化較小，秋季9月份16.3度，10月份溫度8.2度相差8度。洛陽季節(jié)特點，春天和秋天氣候短暫，春天溫度升溫快達(dá)到夏天溫度。秋季也是一樣，秋風(fēng)掃落葉，一場秋雨一場寒，很快降溫到冬天溫度。極端最高氣溫為41.7℃，出現(xiàn)在2014年7月21日;極端最低氣溫為-10.5℃，出現(xiàn)在2016年1月24日。7月份最熱，1月份最冷。最高和最冷溫度差51.2度，春夏交替期間溫度、氣壓要素變化劇烈，會出現(xiàn)颮線、冰雹、風(fēng)切變等現(xiàn)象天氣對航空安全影響較大。機場年平均相對濕度為60.1%。屬于大陸性偏干氣候，整體水汽偏少，降水量小，最低12月份，平均相對濕度為52.6%，最高的為8月份，平均相對濕度為70.9%。夏季濕度相對較大，春冬兩季平均相對濕度較小，日變化也比較明顯，一天之中相對濕度最高值多出現(xiàn)在早晨北京時06-08時。所以早上容易出現(xiàn)大霧天氣。表1氣壓表說明，機場氣壓平均修正海平面氣壓1017hPa，氣壓全年變化是東高夏低的特點，冬季12月份最高1027.5 hPa，夏季最低1004 hPa，相差23 hPa。全年變化冬季到夏季，是由高到低逐月遞減。

2.2 能見度變化特點

表2，能見度低于1公里，對訓(xùn)練飛機影響較大，所以就統(tǒng)計低于1公里的天氣變化，全年中，1月份出現(xiàn)最多52天。其次是11月份39天，最少是的是8月份4天。整體分析天氣低能見度較少，冬季低能見度較多，春季夏季較好。所以保障訓(xùn)練飛機冬季多考慮低能見度天氣現(xiàn)象。統(tǒng)計分析低能度多出現(xiàn)早上（UTC）22：00時。

表2 洛陽北郊機場累年各月要素表

2.3 地面風(fēng)

表3數(shù)據(jù)表明累年年平均風(fēng)速為3.1m/s，各月平均風(fēng)速差別不大，極大值風(fēng)速達(dá)29m/s，出現(xiàn)在2013年5月22日（310°）。大風(fēng)日數(shù)累年平均6.4天，最多出現(xiàn)于4月份，平均出現(xiàn)1.2天，最少10月份沒有出現(xiàn)大風(fēng)日數(shù)。常年盛行風(fēng)向為東北偏東風(fēng)，頻率為21%;其次為西風(fēng)，頻率為10%;但是西風(fēng)風(fēng)速大于東風(fēng)，東風(fēng)最大13 m/s（60°），對訓(xùn)練飛行都有一定影響。

表3 洛陽北郊機場風(fēng)累年各月要素表

2.4 雷暴、冰雹

雷暴是由發(fā)展旺盛的積雨云引起的，伴有雷鳴電閃激烈放電現(xiàn)象。雷暴同時伴有強烈的升降氣流、狂風(fēng)暴雨、溫度突降、雷電并施、極低的低云、惡劣的能見度、強大的電場，甚至伴有冰雹，是夏季危及飛行安全的主要天氣現(xiàn)象。洛陽地區(qū)氣候溫和，但因季風(fēng)氣候顯著，所以春夏之交和盛夏常有雷暴發(fā)生。由于雷暴是一種生命史短、空間尺度小、突發(fā)性強的天氣，所以預(yù)報難度較大。

雷暴同時伴隨大風(fēng)的天氣形勢有：西北冷鋒，北路冷鋒，高空槽型。雷暴伴隨強暴雨是有西太平洋高壓的配合，或者臺風(fēng)北上和冷鋒的耦合作用，洛陽機場會出現(xiàn)雷暴暴雨天氣。

洛陽機場雷暴除了單純的熱力雷暴外，大多數(shù)是與天氣系統(tǒng)相配合。按照引發(fā)雷暴的大尺度天氣系統(tǒng)可分為四種類型：冷鋒型（西路冷鋒、北路冷鋒）、空中槽和切變線型、輻合低壓型、西太平洋副熱帶高壓型。雷暴是最嚴(yán)重的災(zāi)害性天氣現(xiàn)象之一， 雷暴出現(xiàn)前多為東北風(fēng)，而后轉(zhuǎn)為西北風(fēng)，但有時沒有大風(fēng)出現(xiàn)。雷暴出現(xiàn)時溫度、氣壓、濕度一般都有明顯的梯度變化。雷暴發(fā)生時常常伴隨冰雹、風(fēng)切變。洛陽受地形影響，天氣變化突發(fā)性強，發(fā)展快消失快，春季雷暴，冬季雷暴也都有出現(xiàn)過，最晚11月份有雷打雪天氣發(fā)生。最早2月份雷暴出現(xiàn)。

（1）雷暴日數(shù)的年變化和年際變化特征

2012-2016年，洛陽機場有88天出現(xiàn)雷暴。按月份來計， 7月份出現(xiàn)日數(shù)最多，達(dá)35天，平均每年7天，最多的一年（2013年）7月出現(xiàn)10天雷暴。其次，6月份平均每年3天，2016年最多，出現(xiàn)6天。雷暴主要集中在6、7、8三個月，達(dá)全年雷暴日數(shù)的79.7%。而1月份、10月份、11月份、12月份，則沒有出現(xiàn)雷暴;2、3月份雷暴也很少出現(xiàn)。見圖1。

圖1 洛陽機場2012-2016年雷暴日數(shù)的年變化特征

圖2 洛陽機場 2012-2016年雷暴日數(shù)的年際變化特征

（2）雷暴的日變化特點、持續(xù)時間以及出現(xiàn)時伴隨的天氣現(xiàn)象

1）洛陽機場雷暴的日變化特點

如圖3所示，雷暴多出現(xiàn)在午后至前半夜，主要集中在UTC08-UTC16時，5年間各時段出現(xiàn)13次及以上。后半夜至中午前后出現(xiàn)雷暴次數(shù)較少，UTC17-UTC06時，5年間各時段出現(xiàn)均在5次以下。一天中UTC11、UTC12時段出現(xiàn)次數(shù)最多，5年間均出現(xiàn)30次，平均每年6次。

圖3 洛陽機場2012-2016年逐時段雷暴出現(xiàn)次數(shù)

2）雷暴的持續(xù)時間

2012-2016年雷暴持續(xù)時間， 0～1個小時為51次，占總次數(shù)的48.6%。1～2小時為36次占總次數(shù)的34.3%，2～4小時15次，占總時間14.3%，4～6小時出現(xiàn)3次，占總時間2.9%。其中12個月中，8月出現(xiàn)的雷暴持續(xù)時間最長，4小時29分，出現(xiàn)在2015年8月23日。其次是7月份，出現(xiàn)的雷暴持續(xù)時間為4小時22分，出現(xiàn)在2016年7月31日。見圖4。

圖4 洛陽機場2012-2016年不同持續(xù)時間雷暴的出現(xiàn)次數(shù)

3）雷暴出現(xiàn)時伴隨的天氣現(xiàn)象

雷暴發(fā)生時出現(xiàn)多種天氣現(xiàn)象，有時伴隨大風(fēng)、強降水、冰雹、風(fēng)切變、颮線、低云、低能見度等惡劣天氣，對飛行安全影響很大。尤其是風(fēng)切變。如果飛行員的判斷操作遲緩，著陸前的風(fēng)切變就容易引起飛行器硬著陸或者不正確著陸和沖出跑道等事故。

由于風(fēng)切變現(xiàn)象具有時間短、尺度小、強度大的特點，從而帶來了探測難、預(yù)報難、航管難、飛行難等一系列困難，是一個不易解決的世界航空氣象難題。因此，目前對付風(fēng)切變得最好辦法就是避開它。因為某些強風(fēng)切變是現(xiàn)有飛機的性能所不能抗拒的。進(jìn)行風(fēng)切變的飛行模擬訓(xùn)練和飛行操作程序設(shè)置，在機場安裝風(fēng)切變探測和報警系統(tǒng)，以及機載風(fēng)切變探測、告警、回避系統(tǒng)，都是目前減輕和避免風(fēng)切變危害的主要途徑。在茫茫大氣層中，有各種各樣的風(fēng)切變經(jīng)常存在并不斷發(fā)生、發(fā)展、消亡。提醒每個飛行人員時時刻刻警惕，避免各種飛行事故發(fā)生。

（3）冰雹日數(shù)的變化情況

五年間，洛陽機場出現(xiàn)了兩次冰雹，分別出現(xiàn)在2015年5月6日，2016年7月30日。一次出現(xiàn)在UTC12，一次出現(xiàn)在UTC06。還有一次小冰雹，出現(xiàn)在2012年3月21日。

（4）雷暴、冰雹的地方性特征及其對飛行活動的影響

冰雹對飛行威脅極大，對停場航空器和機場設(shè)施也有很大的危害，冰雹出現(xiàn)的范圍雖然小，時間也比較短，但來勢猛強度大。飛機在空中遭遇冰雹，冰雹的沖擊力十分強大，對飛機的危害是十分嚴(yán)重的。飛機在地面遭遇冰雹，能使飛機機身多處砸洞，對旅客的生命安全有嚴(yán)重威脅。所以做好冰雹預(yù)報提高飛行安全效率至關(guān)重要。

3結(jié)束語

通過航空要素統(tǒng)計分析，邙山北郊機場可飛天氣較多。冬季早晨大霧，春季大風(fēng)，秋季秋高氣爽，溫度適宜，能見度大于10公里天氣天數(shù)較多，是安排飛行訓(xùn)練的最佳時節(jié)，是提高效率的最強時段。夏季雷暴天氣引起飛行注意，這些天氣的頻繁出現(xiàn)對飛行訓(xùn)練民航安全有一影響，因此掌握不同季節(jié)要素特征，可以使我們的保障更有針對性，更有效果，尤其對于訓(xùn)練飛行，單飛學(xué)員天氣特點一定要掌握要素變化規(guī)律，使得單飛學(xué)員有的放矢、心中有數(shù)更安全保障訓(xùn)練飛行。同時，由于統(tǒng)計資料的年限較短，連續(xù)性不夠，有些規(guī)律有商榷之處，在今后工作中繼續(xù)分析更加科學(xué)、合理。為更多安全飛行年提供好優(yōu)質(zhì)氣象服務(wù)。

參考文獻(xiàn)

[1] 羅臺福，胡迪.武漢機場航空氣象要素的年變化特征分析[J]. 空中交通管理.2007（4）：26-28.

[2] 李新芳.洛陽機場航空氣候[Z].2012-2016.

作者簡介

李新芳（1966-），女，河南人;畢業(yè)院校：成都信息工程學(xué)院，專業(yè)：天氣動力，學(xué)歷：本科，現(xiàn)就職單位：中國民用航空飛行學(xué)院洛陽機場，研究方向：航空氣象研究。