沈陽桃仙國際機場重要天氣對航班正常率影響分析

劉莉霞 田豐 李磊

民航東北地區空管局沈陽氣象中心 110043

沈陽桃仙國際機場重要天氣對航班正常率影響分析

劉莉霞 田豐 李磊

民航東北地區空管局沈陽氣象中心 110043

本文通過對沈陽桃仙國際機場1995～2011年期間重要天氣出現的小時數進行統計，分析出不同時段、月份、年份、季節重要天氣發生的規律性，以及不同天氣系統對重要天氣產生的影響。統計2004～2011年因天氣原因導致的航班不正常率，分析其季節、年際變化特征，并與重要天氣出現的相關性等，得出沈陽桃仙國際機場重要天氣對航班正常率的影響規律。

重要天氣；統計分析；航班正常

引言

目前，氣候的變化對人類的生產、生活逐漸產生越來越大的影響，各行各業無時無刻不在關心天氣的變化。在民用航空業，準確的預報起、落航站及航路的天氣對航班的安全、正點、效率起到巨大的作用。統計沈陽桃仙機場2004～2011年航班不正常率中發現，在不正常航班7988架次中，因天氣原因造成不正常的有2694架次，占總數的33.7%。近年來發生的飛行等級事故，多數與天氣有關。據不完全統計，由于氣象原因導致的飛行事故占飛行總事故的30%左右。氣象原因導致的飛行事故中，惡劣能見度所造成的飛行事故最多，達40%；雷雨、冰雹和積雨云造成的事故占到25%。所以，著重對歷年雷暴、低能見度、大風等重要天氣進行統計分析，探索沈陽桃仙機場地區氣候變化的規律性，對天氣的變化能夠前瞻，為準確的天氣預報積累經驗。本文統計了沈陽桃仙機場1995～2011年《氣象地面觀測簿》中雷暴、＜500和500～800米之間的低能見度、十分鐘平均風速≥10MPS、陣風風速≥17 MPS的氣象要素分別在北京時06～24（航班密集）、24-06（航班非密集）兩個時段發生的小時數。除十分鐘平均風速≥10MPS的數據從整點實況中摘取外，其余要素均從紀要欄逐日統計。

1 重要天氣發生的日變化特征

不同天氣形勢影響下，一日間重要天氣出現的時間有很大的不同。統計1995-2011年雷暴、能見度＜500米、500～800米、平均風速≥10m/s、陣風風速≥17m/s等重要天氣出現累計7140小時，其中雷暴發生小時數1682小時，占總小時數23%，低能見度發生小時數2053小時，占總小時數的29%，極大風、大風發生小時數3405小時，占總小時數的48%，各類天氣發生在航班密集和非密集時段分布情況、所占百分比如圖1所示：

航班密集時段（06-24時）和非密集時段（24-06時）重要天氣出現的比例如圖2所示：

圖2 航班密集時段和非密集時段出現的小時數

圖2中可見雷暴、極大風、大風出現的頻率日間明顯大于夜間，500米以下能見度夜間出現的頻率大于日間。這主要和地區性的天氣特點有關，沈陽偏大風速多出現在北京時的09～16時，多數為南高北低、東高西低、北高南低和暖鋒前形勢下的大風；冷鋒后和倒槽形勢下大風多出現在夜間，本場出現較少。能見度的日變化主要決定于影響能見度的各種天氣現象的日變化情況。例如：煙霧多生成在大氣近地面層層結穩定、風速小的早晨和黃昏。所以早晨、黃昏時刻能見度轉壞。午后低層穩定層破壞，空氣亂流強，天氣現象逐漸消失，能見度轉好。但吹雪、風沙與此相反，午后能見度轉壞，因為這時日射強、風速大，亂流強烈，早晨黃昏反而轉好。

2 重要天氣發生的季節性特征及對航班正常率的影響

一般來說，沈陽地區春季，冷暖空氣活動頻繁，冷暖氣團交替控制東北地區，導致氣壓梯度較大從而發生大風的概率較大。例如當有低壓在東北地區強烈發展，在東部高壓較穩定的情況下，常出現偏南大風，形成風沙和浮塵。春季冷暖空氣交替頻繁還有一個重大影響，氣溫變化大，降水現象有時表現先降雨然后轉雪，或先降雪然后轉雨或降雨夾雪，在適當條件下，可造成跑道結冰及影響地面能見度。夏季是雷暴、冰雹、暴雨等強對流天氣出現最集中的季節。當地面低壓發展強烈，在高空500百帕形成冷渦時，可造成機場連續3～4天雷暴天氣。秋季副熱帶高壓逐漸南撤，冷空氣勢力增強，氣溫下降。雖有雷暴強降水等天氣表現，但次數明顯減少，基本為適航天氣。冬季天氣復雜，航班不正常率有增加趨勢。

2.1 重要天氣發生的季節性特征

沈陽桃仙國際機場地處歐亞大陸東部中緯度地帶，屬溫帶大陸季風氣候。冬季受西伯利亞冷氣團控制，夏季受太平洋暖氣團影響。雖然全年盛行偏南風，但冬季偏北風的頻率明顯增加，僅次于偏南風頻率。春季和秋季分別是冬夏和夏冬冷暖氣團交換的轉換季節。如圖3所示，夏季雷暴出現小時數遠遠多于其它季節。沈陽桃仙機場地區產生雷暴的天氣形勢主要有冷鋒雷暴、冷渦雷暴、切變線雷暴、副熱帶高壓西伸東退雷暴、高壓內部熱對流雷暴及沿副熱帶高壓后部北上的江淮氣旋、黃河氣旋、渤海氣旋等。如圖4所示，低能見度集中在秋、冬交替和冬季，冬季受西伯利亞冷氣團控制，偏北風頻率明顯增加，氣候寒冷，冬季多降雪導致低能見度。冬季由于地面輻射降溫，在適當濕度條件下，容易形成霧。受沈陽市區煙和環境影響，機場初冬季節開始就會受煙影響。單純煙影響能見度小于1KM的次數較少，但煙霧混合可造成機場低能見度，在較弱的氣壓形勢和較穩定的大氣層結情況下，往往持續時間較長。

圖3 累年各季雷暴出現平均小時數

圖4 累年各季低能見度出現的平均小時數

如圖5所示，春季，大風及十分鐘平均風速≥10MPS（視為超大平均風）的天氣出現頻率最高。其中大風總944小時，春季658小時，占全年的70%左右；超大平均風總2421小時，春季1584小時，占全年的65%左右。季節性很明顯，主要源于其處于歐亞大陸東部中緯度地區，地形上處于遼河平原喇叭口內“風洞”邊緣的特殊地理位置，氣候上受溫帶大陸季風氣候影響，當有低壓在東北地區強烈發展，在東部高壓較穩定的情況下，常出現偏南大風。春季影響機場的天氣系統主要為蒙古氣旋、貝湖氣旋、東北低壓等北方天氣系統。天氣表現多南、北大風，其中尤以西南大風最為顯著。

圖5 累年各季節大風及平均風速≥10MPS出現的平均小時數

2.2 累年各季重要天氣對航班正常率的影響

通過對沈陽桃仙機場地區重要天氣發生的季節性分析，我們大致可以看出各個季節影響航班正常率的主要天氣現象和個別航班不正常率有所增加的主要因素。從圖7中可見，春、夏、秋三個季節的因天氣原因導致的航班不正常率波動幅度較小，比較平穩。春季主要的風沙、浮塵持續時間較短，較難使能見度降低到1000米以下，此種天氣造成飛機返航、備降情況極少。春季的凍雨和雨夾雪天氣也多有發生，但是春季由于地面增溫快，機場跑道維護及時，一般不會影響航班的正常。夏季雷雨多集中在6月份，但此季節低能見度狀況減少，航班不正常情況多數雷雨影響，航班不正常率稍有增加。秋季是飛行的黃金時期，天氣基本適航。冬季低能見度天氣增多，航班不正常率明顯增加，圖中可見航班不正常率與500～800米的低能見度有很好的相關性，主要表現為降雪、地面吹雪、煙霧混合造成的低能見度，由于降雪持續時間較長，跑道積雪很難清理，往往造成大面積的航班延誤。

3 重要天氣發生的年變化特征及對航班正常率的影響

3.1 重要天氣發生的年變化特征

統計1995～2011年重要天氣發生的情況來看，十分鐘平均風≥10MPS、大于等于17MPS陣風發生的頻次從1996年開始呈明顯的上升趨勢，2004年開始逐漸減緩，恢復到1995年水平，兩者趨勢非常一致；雷暴發生的頻次在2005年出現一個高值后也恢復平穩，各年份沒有明顯的變化趨勢；低能見度的變化趨勢不明顯，不過從圖6中可看出低能見度與風的變化似乎有些相關聯，除2000、2001年外，多數年份低能見度的波谷與風的波峰相對應。

3.2 重要天氣的年變化對航班正常率的影響

從圖8重要天氣年變化與航班不正常率的關系可以看出，沈陽桃仙機場影響航班不正常的主要天氣為低能見度，2004年～2011年不正常率稍有下降，2008年出現最低值，近似2004年，與航班量的增長成反比，不正常率的降低應該源于2008年奧運會的保障。因此也可看出，因天氣原因造成的航班不正常率通過準確的氣象預報，有效的保障手段可以得到改善。

圖61995～2011年重要天氣發生小時數變化趨勢

圖72004～2011年各季重要天氣發生的小時數與航班不正常率的關系

圖8 重要天氣年變化與航班不正常率的關系

4 結語

1）沈陽地區重要天氣現象發生有著明顯的日變化和季節性特征。

2）重要天氣發生的頻次與飛行正常率有著緊密的關系。

3）低能見度對飛行正常率的影響性權重很大。

4）因天氣原因對航班正常率的影響通過良好的服務保障、準確的天氣預報能夠有一定的控制效果。

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10.3969/j.issn.1001-8972.2012.18.061