1997—2013年烏魯木齊機場跑道視程與低能見度特征對比分析

摘 要：文章應用1997～2013年烏魯木齊機場11月～次年3月逐時地面觀測資料、AWOS輸出RVR數(shù)值、烏魯木齊臺站的探空資料以及NCEP/ NCAR一天4次的1°×1°再分析資料，應用氣候統(tǒng)計方法探求烏魯木齊機場低能見度天氣主導能見度（VIS）及跑道視程（RVR）的日變化特征及兩者的相互關系，結果表明：（1）不同級別的VIS對應的RVR數(shù)值日變化特征不同；（2）RVR≤VIS出現(xiàn)概率的變化規(guī)律基本一致，日變化幅度非常大，易在11時-15時出現(xiàn)RVR數(shù)值低于VIS數(shù)值而導致達不到起降標準情況；（3）RVR≤VIS持續(xù)時間以小于等于2小時為主，且持續(xù)時間高于4個小時的RVR≤VIS天氣過程中天氣現(xiàn)象以煙為主，且高空表現(xiàn)為偏西氣流型，地面場表現(xiàn)為帶狀高壓型，逆溫層具有逆溫層頂?shù)汀⒛鏈貙颖　⒛鏈貜姸热酢⒊掷m(xù)時間短等特點。

關鍵詞：烏魯木齊機場低能見度；RVR與VIS的對比分析；環(huán)流分析

1 概述

在航空業(yè)務運行中，主導能見度（VIS）（本機場VIS的標準為800米）低于運行標準后，航空管制單位就可依照跑道視程Runway Visual Range（RVR）的數(shù)值來決定是否夠飛行器的起降標準。張美平等[1]對廣州白云機場1970-2000年低能見度天氣的氣候特征進行統(tǒng)計，結果表明能見度在不同等級下具有不同的年周期變化特征，袁嫻等[2]利用多種資料對2000-2009年上海浦東機場平流霧天氣進行統(tǒng)計監(jiān)測，指出浦東機場平流霧發(fā)生頻次逐年增多，持續(xù)時間有增長趨勢；朱蕾[3]分析了烏魯木齊機場低能見度的季際、年際變化規(guī)律，并提出引起烏魯木齊機場絕大多數(shù)的低能見度時次由凍霧引起；王楠[4]針對烏魯木齊機場霧的季節(jié)內(nèi)的不均勻性特征做了分析，為預報凍霧天氣提供了依據(jù)。

烏魯木齊機場低能見度天氣具有：能見度低、維持時間長、變化無常等特點，所以對于烏魯木齊機場來說低能見度的天氣仍然是預報工作中的難點弱點，而且針對RVR的研究，也多集中在氣象設備針對其機器結構、計算原理的應用[5-6]，所以增強對本場RVR特點研究，在VIS低標準運行的情況下，就顯得尤為重要。并且從某些方面來講，RVR數(shù)據(jù)更具有顯示運行的指標意義。

所以研究在冬季低能見度的天氣RVR的變化特征及其與VIS之間的關系的研究很有必要，為烏魯木齊機場低能見度天氣的預報提供一些參考，加深對烏魯木齊機場低能見度天氣規(guī)律的認識，提高航班準點率。

2 結論分析

2.1 不同級別能見度對應的RVR數(shù)值日變化特征

為了表征不同能見度的對本場飛行運行的影響，將低能見度天氣分為以下級別：低標準霧（煙）（低于300米含），濃霧（煙）（300-500米含），凍霧（煙）（500-900米含），霧（煙）天氣（低于900米含）。

所示，不同級別的VIS對應的RVR數(shù)值日變化特征是不同的。烏魯木齊機場RVR降落標準為550（含）米，起飛標準為400（含）米，低標準天氣對應的RVR數(shù)值變化非常平穩(wěn)，基本在400米附近波動，在07時-18時，尤其在10時-14時，持續(xù)低于400米起飛標準，反映在實際工作中這種天氣情況下，航班在能見度波動時期偶爾可以起飛，航班均無法降落。這也就說明，在主導能見度低于300（含）米情況下，RVR數(shù)值均為400米左右，日變化不顯著。濃霧（煙）天氣對應的RVR數(shù)值，基本維持在550（含）米以上，11時-16時數(shù)值相對低一些以外，其余各時次基本維持在700（含）米左右，日變化特征變化趨勢與低能見度天氣對應RVR相同，變化幅度小于后者；凍霧（煙）天氣對應的RVR數(shù)值19時至次日09時維持在1200米左右，其余時間也維持在700米以上，所以當主導能見度處于濃霧（煙）階段時，飛機也是可以正常起降的。

2.2 RVR與VIS對應關系

大多數(shù)地能見度天氣情況，RVR數(shù)值均高于VIS數(shù)值，但日常工作中也會出現(xiàn)RVR低于VIS的情況，低能見度天氣累計出現(xiàn)7539個小時，其中RVR低于VIS的時次為943個時次，兩者相等的時次為525個時次。按照不同級別VIS對應的RVR數(shù)值來看，低標準霧（煙）時，RVR數(shù)值等于VIS數(shù)值時次為108個時次，小于VIS數(shù)值時次為128個時次；濃霧（煙）時，RVR數(shù)值等于VIS數(shù)值時次為82時次，小于VIS數(shù)值時次為152次；凍霧（煙）時，RVR數(shù)值等于VIS數(shù)值時次為335時次，小于VIS數(shù)值時次為663次。

根據(jù)RVR與VIS之間大小關系，其出現(xiàn)概率的日變化特征為：RVR-VIS>0的時次很平穩(wěn)，峰值微偏左，坡度很小。在19時-次日04時出現(xiàn)概率顯著高于RVR低于和等于零的情況。RVR-VIS<0，RVR-VIS=0出現(xiàn)概率的變化規(guī)律基本一致，且與RVR數(shù)值的日變化規(guī)律成明顯的負相關（r=-0.85），兩者日變化幅度非常大，尤以RVR-VIS=0離散程度最高，變化陡峭（bk=1.6），峰值偏左（bs=2.2）。根據(jù)兩者的變化特征可以看出，RVR-VIS<0，RVR-VIS=0累計時次70%集中出現(xiàn)在11時-15時，該時期為低能見度天氣極易出現(xiàn)且RVR較低的時期，且為濃霧（煙）和低標準霧（煙）相對易發(fā)期，表現(xiàn)為：VIS位于500米左右，RVR與VIS的差值多集中在200米以內(nèi)，導致RVR也達不到起降標準，影響航班正常起降。

由于RVR-VIS<0，RVR-VIS=0變化趨勢的一致性，接下來文章將兩者作為一個整體就RVR≤VIS的持續(xù)時間進行分析。分析表明77%RVR數(shù)值等于低于VIS的持續(xù)時間一般都不長，且68.3%都只出現(xiàn)1小時，19.1%為持續(xù)出現(xiàn)2個小時，6.9%為持續(xù)出現(xiàn)3小時，5.7%為持續(xù)時間4小時含以上。針對于持續(xù)時間超過（含）4個小時天氣過程（分為單RVR≤VIS過程和該過程前后各5小時過程）進行對應天氣現(xiàn)象分析，結論如表1所示。

由表1顯示整體來看，烏魯木齊機場冬季引起RVR持續(xù)性低于等于VIS的視覺障礙的主要誘因為霧，煙現(xiàn)象只占4.9%，且在能見度低標準的情況下，全部都是霧的影響。相對而言，煙的影響主要集中在凍霧（煙）階段，占有40%時次。而針對RVR≤VIS持續(xù)過程的前后各5小時，表現(xiàn)出了不同的特點，相比之下，濃霧（煙）、凍霧（煙）情況出現(xiàn)時間降低，尤其是凍霧（煙）的情況，減少了81個時次，其中主要體現(xiàn)在煙出現(xiàn)時次的減少上。

由此可見，RVR≤VIS持續(xù)過程多為能見度≥1000米迅速下降至1000米以下，且隨著能見度的下降，濕度也在下降，天氣現(xiàn)象逐漸轉(zhuǎn)為煙。這種情況尤其多集中出現(xiàn)在500-900（含）米階段。

2.3 RVR≤VIS持續(xù)過程的環(huán)流形式分析

選取RVR≤VIS持續(xù)過程選取天氣現(xiàn)象為煙且相對濕度低的三次過程：2002-2-10（13時-18時），2004-2-22（14時-17時），2006-1-14（14時-17時）。

三次過程500hpa環(huán)流形勢的合成分析（圖略），其高空環(huán)流形勢為偏西氣流型，且多短波槽活動，對于冬季的北疆環(huán)流處于均值狀態(tài)；等溫線和等高線基本平行，尤其在北疆沿天山一線基本呈等溫狀態(tài)，無明顯溫度平流。海平面氣壓為東伸帶狀高壓型（圖略），在45-55°N范圍內(nèi)有兩個或兩個以上小高壓排列成帶狀，北疆處于帶狀高壓底部的均壓區(qū)內(nèi)，氣壓變化不大。

另一方面，三次煙過程中，溫度的垂直變化較為直觀的反映了RVR≤VIS且天氣現(xiàn)象為煙的過程的變化規(guī)律，按照三次過程的出現(xiàn)及持續(xù)時間，選擇當日08時和20時的溫廓線進行分析，如圖3所示，三次過程溫廓線有共通性也有差異，在08時溫廓線在900-1000米高度處為逆溫過程，與凍霧天氣相比逆溫層頂?shù)停▋鲮F逆溫層頂1500米，有的甚至到3000米）；逆溫強度差異較大，2004-02-22過程逆溫強度為0.58℃/100m，而2006-01-14，逆溫強度0.09℃/100m，尤其是900米高度以下，幾乎為等溫狀態(tài)；在20時的溫廓線上，逆溫層被抬高至1100-1600米高度，稱為懸浮逆溫，而機場高度至1100-1600米轉(zhuǎn)為減溫層，逆溫層的抬高有利于污染物的擴散和煙霧層上升，本場上空煙霧濃度大大降低，能見度好轉(zhuǎn)明顯。

3 結束語

（1）一般情況下，低標準的天氣下RVR也是在標準以下，不滿足起降標準；濃霧（煙）情況下，RVR基本維持在標準以上；凍霧（煙）天氣情況下，RVR在標準以上。

（2）RVR

（3）RVR≤VIS持續(xù)時間以小于等于2小時為主，且持續(xù)時間高于4個小時的RVR≤VIS天氣過程中天氣現(xiàn)象以煙為主，尤其是VIS處于濃霧（煙）的情況，且過程前后VIS均較好。

（4）分析3次RVR≤VIS且天氣現(xiàn)象為煙的天氣過程，其500hpa環(huán)流形式表現(xiàn)為偏西氣流型，海平面氣壓場表現(xiàn)為帶狀高壓型，逆溫層具有逆溫層頂?shù)汀⒛鏈貙颖　⒛鏈貜姸热酢⒊掷m(xù)時間短等特點。

參考文獻

[1]張美平，敖淑珍.廣州白云機場低能見度氣候特征[J].氣象科技，2003：163-166.

[2]袁嫻，陳志豪.上海浦東機場平流霧的統(tǒng)計和監(jiān)測分析[J].氣象科學，2013，01：95-101.

[3]朱蕾.烏魯木齊機場低能見度天氣氣候特征[J].湖北氣象，1999，04：8-10.

[4]王楠，楊洪儒，梁艷.近37a烏魯木齊機場霧的不均勻性特征分析[J].沙漠與綠洲氣象，2015，04：43-49.

[5]冉春雷，何祁陽，賈天泉，等.VaisalaAviMet系統(tǒng)中跑道視程RVR計算因子分析[J].氣象科技，2014，02：324-329.

[6]郭玉彪.如何正確理解和使用跑道視程RVR[J].空中交通管理，2002，04：31-32.