1996-2013年上海虹桥机场低能见度及低跑道视程特征分析
2022-12-10
来源:好走旅游网
第43卷第1期 2O15年2月 气象科技 V01.43,No.1 Feb.2O15 METEOROLOGICAL SCIENCE AND TECHNOL0GY 1996--2013年上海虹桥机场低能见度及 低跑道视程特征分析 胡伯彦 冯雷 陈志豪 (民航华东空管局气象中心,上海200335) 摘要 利用1996--2013年上海虹桥机场逐时地面观测资料,对影响机场正常运行的主导能见度低于800 m(低能 见度)和跑道视程(RVR)低于550 m(低RVR)时次的出现次数进行统计分析,得到以下结论:1996--2013年虹桥 机场除2002年低RVR时次出现较多外,其余年份均为低能见度时次出现更多;低能见度及低RVR时次出现次数 分别以5.7次/年和2.6次/年的速率减少;季节变化特征显示两者均在12月出现最多,9月出现最少,11月至次年 2月是两者出现的高频季节,5—9月为低频季节;一天中低能见度及低RVR多集中出现于19:O0一o1:00(世界 时),其中23:(J0达各自峰值;进入夜间后低能见度时次的出现比率首先较大,后半夜开始低RVR影响逐渐凸显。 虹桥机场低能见度时次出现次数随能见度数值的降低呈先减少后增多趋势,低RVR时次则在150~200 m及0~ 50 m两个区间出现次数较多。 关键词虹桥机场;能见度;跑道视程;气候统计 引言 沈俊等 分析了上海虹桥机场1987—20O4年 能见度的变化特征,发现机场能见度虽呈逐年下降 趋势,但低于着陆标准的能见度年发生频数却趋于 减少,且能见度数值在夏季最佳、冬季最差,一天中 近年随着我国航空运输业的迅猛发展,各地区 航班总量不断增多,因天气、空中交通管制、机场保 障及旅客自身原因造成的航班大面延误事件屡见不 鲜。根据中国民航局《2012年民航行业发展统计公 报》显示,当年度全国航班正常率仅为74.8 ,恶劣 天气影响占21.6%。陆瀛洲Eli对1978—199O年由 早晨能见度最差,下午能见度最好。张美平等L4 对 广州自云机场1970--2000年低能见度天气的气候 特征进行统计,结果表明能见度在不同等级下具有 不同的年周期变化特征,低能见度的季节变化和日 变化特征也较为明显。袁娴等 ]利用多种资料对 2000--2009年上海浦东机场平流雾天气进行统计 和监测,指出浦东机场平流雾发生频次逐年增多、持 气象原因造成的国际民航事故进行统计,指出低能 见度因素所占比率高达49 。 低能见度指水平能见度低于1 km的天气现 象,可由雾、霾、尘暴、沙暴等多种天气引起。航空业 务运行中以主导能见度的大小作为航班能否正常起 续时间有增长趋势。陈露等[6 则分析了首都机场雾 发生的日变化、季节变化和年际变化特征,发现 降的标准,其定义为观测点四周一半,或机场一半以 上视野内能达到的最大水平距离,这些区域可连续 也可不连续。当主导能见度数值达不到机场正常运 1998--2005年首都机场夏、秋季出现轻雾天气过程 较多,秋、冬季则是大雾高发期,,二者之间日变化特 征有明显差异。朱蕾_7 对乌鲁木齐机场的低能见度 天气特征进行了统计研究,所得结论与文献[3]~ [-6-]的基本相似。关于机场低能见度的相关研究还 有很多L8 。除了航空运输业,低能见度天气对公 路及水路交通的运行正常性也造成严重影响,众多 学者在低能见度天气特征分析_1卜¨]及相关预报方 行标准时,航空管制单位也可依照跑道视程(Run— way Visual Range,RVR)数值作为航班起降标准。 RVR指在跑道中线上,航空器上的驾驶员能够看到 跑道面上的标志、跑道边界灯或中线灯的距离,它是 一个器测数值,与大气光学透明度、跑道灯光强度、 背景光亮度等因素有关 ]。 法_l 8_的研究上也取得了一定进展。 http.//www.qxkj.net.cn气象科技 作者简介:胡伯彦,男,1986年生,硕士,助理工程师,主要从事航空气象预报工作Email:huboyan1986@sina.com 收稿日期:2014年1月24日;定稿日期:2014年4月8日 ,气 象 总结已有结果发现,大部分关于机场低能见度 的研究还集中于对能见度变量的单一分析,对与实 际运行结合更为紧密的RVR变化特征及RVR与 能见度的对比研究均不足。上海虹桥机场装备有I 类仪表着陆系统(Instrument Landing System, II S),当机场主导能见度低于800 m或跑道使用端 RVR低于550 m时,航班正常起降即受影响。本文 将基于虹桥机场近20年的逐时地面观测数据,对影 响机场正常运行的低能见度(主导能见度小于 800 m)及低RVR(RVR小于550 m)时次出现次数 进行统计,在不同时间尺度条件下对低能见度和低 RVR时次特征进行对比,最后给出总结和讨论。 1资料及方法 虹桥机场1995年引入芬兰Vaisala公司生产 的MIDAS—IV型自动气象观测系统(Automated Weather Observing System,AWOS)[1 9-zo],实现了 机场常规气象要素、RVR、云、天气现象的高精度自 动观测。本文对RVR进行气候统计所用资料即来 自跑道使用端的AwOs自动观测结果,资料间隔为 1 h,选取时段为1996年1月1日00:00(世界时,下 同)至2013年12月31日23:00,其中2001年1—6 月和1O月数据缺测。2010年3月11日虹桥机场 第2条跑道(18R一36I )正式启用,在该时刻之后若 两条跑道的使用端RVR在整点观测中均低于 550 m,取较低的一个作为统计源数据。机场主导 能见度资料则来自逐时人工地面观测结果,选取时 段与RVR资料相同。本文在统计过程中为保持数 据的连贯性及完整性,依照除2001年外其余17年 1 6月及10月的RVR逐时均值对缺测数据进行 了估算补齐。 由于本文所选资料具有时间跨度长、分辨率高、 连续性好等特点,因此可从年际变化、季节变化、日 变化等多时间尺度分析影响机场正常运行的低能见 度及低RVR时次特征。 2统计结果及分析 2,1 低能见度和低RVR的年际特征 图1给出了1996—2O13年逐年低能见度及低 RVR时次 现次数结果及变化趋势。根据统计,近 20年虹桥机场共有966个时次主导能见度低于 800 m,年平均值为53.7次,占全部观测时次的 科 技 第43卷 0.6%;477个时次RVR低于550 m,年平均值为 26.5次,占全部观测时次的0.3%。除2002年低 RVR时次出现次数略多于低能见度外,其余年份均 相反,其中2012年全年整点观测中均未出现过低能 见度及低RVR时次。 140 120 1O0 籁80 60 40 20 0 1996 1998 2000 2002 2004 2006 2008 2010 2012 年份 图1 虹桥机场1996—2O13年逐年低能见度及低RVR (跑道视程)时次出现次数及变化趋势 虽然近2O年的低能见度及低RVR时次逐年 出现次数表现出一定振荡特征,但总体来看两者均 呈减少趋势,减少速率分别为5.7次/年(低能见度) 和2.6次/年(低RVR),趋势系数均能通过置信度 为95 的显著性检验。低能见度时次出现次数在 1996--2004年及2008年共10个年份高于均值,其 他年份低于均值;低RVR时次则在1996—1999 年、2001--2004年、2010年共9个年份高于均值,其 他年份低于均值。从总t体趋势来看,可将1996~ 2004年称为虹桥机场低能见度和低RVR时次出现 的“高频年”,2005--2013年则为“低频年”。 史军等_2 曾对华东地区1961—2OO7年的雾和 霾日数进行气候统计,结果表明自1981年以来雾日 数除在个别地区增加外,在多数地区(包括上海)都 为减少,气象条件本身的变化及区域城市化过程加 快导致的热岛效应使城市气温升高、相对湿度下降 是影响雾天气出现频率降低的主要原因。本文得出 的机场低能见度时次具有减少趋势与史军等的研究 结果基本一致。 2.2低能见度和低RVR的季节特征 图2给出的是虹桥机场1996—2013年逐月低 能见度及低RVR时次出现次数统计。由图2可 见,低能见度及低RVR时次均在12月出现最多, 分别为250次(低能见度)和113次(低RVR),占全 部次数的25.9 和23.7 9/5。低能见度时次在9月 从未出现过,为各月最少;低RVR时次则在8 9 第1期 胡伯彦等:1996—2o13年上海虹桥机场低能见度及低跑道视程特征分析 153 图2 虹桥机场1996--2013年逐月低能见度及 低RVR时次出现次数及百分率 月均未出现过。 就不同季节而言,秋末(11月)及冬季(12月至 次年2月)是低能见度及低RVR时次出现的高频 季节,其中低能见度总计出现719个时次,低RVR 总计出现367个时次,分别占全部次数的74.5 和 76.9 。春末(5月)、夏季(6—8月)及初秋(9月) 低能见度及低RVR时次出现较少,各月次数均不 到全年的3 。10~11月、2月、7月中低RVR时 次出现比率高于低能见度时次,其余月份则相反。 由于冬季大气层结相对稳定,辐射雾天气多发,虹桥 机场11月至次年2月低能见度及低RVR时次出 现较多与之有直接关系;而在5—9月,能见度及 RVR因素对机场运行正常性的影响相对较小。 虹桥机场低能见度和低RVR时次的逐月次数 在高频年与低频年同样具有明显差异。如表1所示, 表1高频年(1996--2004)与低频年(2005--2013)平均 逐月低能见度及低RVR时次出现次数及差值 低能见度 低RVR 高频年低频年差值百分率高频年低频年差值百分率 43.5 7.3 22.2 4.8 90.1 3.0 72.9 1.8 —81.8 1 85.7 0.3 85.7 0.4 87.5 5.3 0.3 —94.3 4.4 15 5.3 —64.7 8.7 2.9 —66.6 22.2 5.6 —74.8 9.7 2.9 —70.1 8O.7 26.7 —66.9 41.4 l1.4 —72.5 两者出现的年均次数在所有月份中均为高频年份较 多。在两者出现的高频季节里,1—2月低能见度时 次出现次数减小辐度小于11—12月;低RVR时次 则在2月减小辐度较小,其余月份超过7o 。在低 能见度及低RVR时次出现的高频年里,两者1O月 年均次数也相对较多,而低能见度时次在3月的出 现次数甚至多于2月。 2.3低能见度和低RVR的日变化特征 虹桥机场低能见度及低RVR时次的出现次数 不仅具有年际和季节特征,同时具有一定的Et变化 规律,图3给出的是1996—2013年逐时低能见度及 低RVR时次出现次数统计。如图3所示,全天各 时次低能见度出现次数均多于低RVR,且一天当中 两者均集中出现于19:O0—01:OO之间,这一时段中 低能见度时次总计出现684次,低RVR时次总计 出现404次,分别占全部次数的70.8 和84.7 , 其中在23:O0达各自峰值。此外,19:O0一OO:OO之 间低RVR时次出现次数占全日总次数的比率高于 低能见度时次,其他时段相反,其中12:0O一18:oo 之间低能见度时次出现比率明显高于低RVR时 次,这表明在进入夜问后,前半夜低能见度因素对机 场运行正常性的影响相对较大,而后半夜开始低 RVR的影响逐渐凸显。虹桥机场低能见度及低 RVR时次出现的高频时段与辐射雾天气在夜间多 发、清晨消散的时间特征较为一致。 时间(世界时) 图3虹桥机场1996--2013年低能见度及低RVR 时次出现次数及百分率的日变化 154 气 象 科 技 第43卷 3低能见度与低RVR分布 为间隔的能见度区间内,低能见度时次在700~800 m区问内出现最多,占总次数的26.1 。低RVR 对虹桥机场1996—2013年间不同等级条件下 低能见度与低RVR时次出现次数统计表明(表2), 低能见度时次出现次数在300~800 m区间内随能 见度数值的降低而逐渐减少 而在0~300 m区间 内则随能见度数值的降低而有所增加。在以100 m 时次的出现次数分布则呈现“双峰型”结构,以50 m 为间隔的RVR区间内,150~200 m及0~50 m为低 RVR时次出现的两个高值区间,分别占总次数的 15.7 和15.5%,200 250 m及100~150 m区间内 低RVR时次出现次数也相对较多。 表2不同等级下低能见度与低RVR时次出现次数统计及占总次数百分率 4总结及讨论 于低能见度时次,其他时段相反;进入夜间后低能见 度因素对机场运行正常性的影响首先相对较大,后 半夜开始低RVR的影响逐渐凸显。 利用1996—2013年上海虹桥机场逐时地面观 测数据对影响机场正常运行的低能见度和低RVR 时次出现次数进行统计,对比了两者在年际变化、季 节变化及日变化3个时问尺度上的不同特征,在此 基础上进一步给出两者出现次数随能见度及RVR 数值的分布,总结全文得到以下结论: (4)虹桥机场低能见度时次的出现次数随能见 度数值的降低呈先减少后增多趋势;低RVR时次 出现次数分布则具有“双峰型”结构,150~200 m及 0~50 m为两个相对高值区间。 本文对虹桥机场近20年低能见度及低RVR (1)近20年虹桥机场共有966个时次主导能见 度低于800 m,476个时次RVR低于550 m;除 时次的统计基于实际运行需求,所得结果能基本反 映出影响机场正常运行的能见度及RVR因素在年 际、季节及日变化时间尺度下的特征,对于进一步开 展相关业务工作及基础研究均具有指导意义。本文 也存在一定的不足,关于低能见度及低RVR特征 的研究仅局限在对比分析层面,针对两者相互关系 的探讨还有所欠缺,这也需要在今后的工作中予以 进一步研究和讨论。 致谢:本文所用资料由民航华东空管局虹桥气象台提 2002年低RVR时次出现较多外,其余年份均相反; 线性趋势表明低能见度及低RVR时次分别以5.7 次/年和2.6次/年的速率减少,1996--2004年为两 者m现的高频年,2005--2013年为低频年。 (2)虹桥机场低能见度及低RVR时次均在12 月m现最多,9月出现最少,11月至次年2月是两者 叶IJ现的高频季节,5—9月出现次数均较少;低能见 度和低RVR时次的逐月次数在高、低频年之间的 均值差异也较明显。 (3)虹桥机场一天中低能见度及低RVR时次 供,谨致以诚挚感谢。 参考文献 [1] 陆瀛州.高空高速飞行气象条件[M].北京:气象出版社, 1 994.1 5 一1 55 多集中 现于19:()(]一01:OO之问,其中23:()()达各 自峰值;低RVR时次出现比率在19:()()一()():。0高 第1期 胡伯彦等:1996 2O13年上海虹桥机场低能见度及低跑道视程特征分析 155 [2] 中国民用航空总局空中交通管理局.跑道视程使用规则(M [13]赵慧霞,王维国,李泽椿,等.雾对我国交通运输的不利影响 TM 2000-47)[z].北京:中国民用航空总局,2000:1-4. 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Characteristics of LOW Visibility and Low Runway Visual Range in Shanghai Hongqiao International Airport during 1996——2013 H u Boyan Feng Lei Chen Zhihao (Meteorological Center of East China Air Traffic Management Bureau,Shanghai 200335) Abstract:By using the hourly visibility and runway visual range(RVR)observation of nearly 20 years (1996—2013),the anrlual,seasonal,and daily variation characteristics of low visibility(<800 m)and low RVR(<5 50 m)in the Shanghai Hongqiao International Airport are analyzed.Results show that low visibility appeared more frequently than low RVR in almost all years except 2002.From 1996 to 2013,the numbers of both】ow visibility and 1ow RVR events showed decreasing trends by the rate of 5.7 times/year and 2.6 times/year,respectively.The low visibility and low RVR appeared most frequently in December, while the least in September.For both,November to February was the high—frequency period and May to September is the low—frequency period.As for daily variation characteristics,low visibility and low RVR events occur usually in 19:00一O1:O0 UTC with the peak at 23:00 UTC.During the night,the appearing rates of low visibility are greater first,and afterwards the impaction of low RVR events becomes prominent gradually from midnight to early morning.Along with the decreasing of visibility,the number of low visibility events decreases at first then increases.Meanwhile.the number of 1ow RVR events is relatively greater in the ranges of 15O一200 m and 0—5O m. Keywords:Hongqiao International Airport;visibility;runway visual range;climatological statistics