強降雪天氣下能見度與溫度的預報分析

于長龍

摘要：利用氣象自動觀測系統、WAFS數值預報產品、MACPAS等資料，對2015年至 2017 年中16次嚴重 影響航班運行的強降雪天氣進行分析，其中選取了兩次典型春季強降雪天氣過程進行對比分析。本文重點研究了強降雪天氣中能見度變化規律，解釋了在強降雪天氣情況下能見度與風的相關性，并提出能見度趨勢預報的發布規律，以及強降雪過后溫度驟降對飛行器和機場的影響。

關鍵詞： 趨勢預報、強降雪；飛行安全；能見度；風；溫度

強降雪天氣是內蒙古高原上一種危害嚴重的氣象災害。強降雪災害多發生在春季，強降雪發生時，一般風力為 8～16m/s，降雪量≥8mm，降溫≥5℃ [1]，常常是風雪迷漫，能見度差，嚴重影響飛行員目視飛行，使目視條件惡化，難以判斷周圍視野，給起飛、著陸造成困難。強降雪天氣會導致機場場面嚴重積雪，影響機場的正常作業，嚴重時會導致機場關閉，影響航班的運行[2]。

強降雪過程中的能見度波動幅度較大，預報員難以把握能見度的變化趨勢，造成機場預報和趨勢預報準確率下降、趨勢預報中空、漏報率較高。強降雪過后溫度驟降，易造成飛機積冰或跑道結冰，嚴重影響飛行安全。可見對強降雪天氣的深入研究非常必要，文中選取了兩次春季典型強降雪天氣過程進行研究。

1 兩次典型春季強降雪天氣概況

2016年3月31日至4月1日蒙古氣旋南壓之后受黃河至鄂霍次克海高壓脊阻塞影響北抬（圖1-1），在高空500Hpa、700 Hpa、850 Hpa海拉爾區域都存在槽線東移過程，此次強降雪天氣過程為典型的蒙古氣旋東移強烈發展成東北氣旋的天氣過程。

此次強降雪天氣總降水量達到9.1mm，期間能見度最低600米，最大陣風15米/秒，趨勢預報準確率22.35%，空報率47.06%，漏報率11.76%，機場預報準確率73.77%。4月1日海拉爾機場因強降雪、低能見度于06：00至15：00關閉，后因午后降溫較快跑道積冰，機場于18：00至4月2日上午10：00關閉，因此次降雪過程取消、返航、備降航班共計14個班次。

2017年2月15日～2月16日蒙古氣旋持續東移（圖1-2），在高空僅有850Hpa在海拉爾區域存在淺槽。此次過程為蒙古氣旋東移減弱，在貝加爾湖高壓不斷補充冷空氣之后發展成東北氣旋的天氣過程。

此次強降雪天氣總降水量達到5.6mm，期間能見度最低600米，最大陣風13米/秒，趨勢預報準確率75%，空報率11.11%，漏報率33.33%，機場預報準確率84.56%。2月15日因強降雪、低能見度導致1個航班地面除冰作業、3個航班返航備降。

2 強降雪天氣下的能見度變化規律

2.1 能見度與風速的相關性

圖21、圖22分別為強降雪發生期的整點能見度和風速的17和19小時分布圖。由圖可見，強降雪期間能見度與風速不存在明顯的相關性，能見度的預報不能僅僅依據風速的變化。2016年3月31日至4月1日的強降雪天氣過程中，預報員發布能見度趨勢預報僅僅依據風速增大引起吹雪，能見度與風速成負相關，導致趨勢預報空報率較高，準確率較低。

吹雪的發生需要風對雪面顆粒的啟動力大于雪顆粒之間的剪切力。吹雪發生時一般都伴隨著大風，低能見度，低溫或降雪。 但吹雪發生與否取決于風速、雪面狀態以及氣溫等要素的綜合作用，同時受地形影響很大，雪暴和吹雪的發生是一個概率過程。 通過分析與吹雪發生有關的氣象因素得知，吹雪發生與風速、氣溫和雪面狀態有很大的關系。在同樣的氣溫和雪面狀態下吹雪發生概率隨著風速的增大而增大[3]。進而得出強降雪期間的能見度變化可能并不是由吹雪引發。

2.2 能見度與風向的相關性

圖23、圖24分別為強降雪發生期的整點能見度和風向的17和19小時分布圖。由圖可見，強降雪期間能見度變化與風向存在一定的聯系。強降雪發生時，風向為偏東風，能見度大多數情況下都低于3000米，當風向逐漸轉為偏北風時能見度逐漸回升，大多數情況下高于3000米。通過分析2015年至2017年由強降雪引起的能見度變化的數據可知，當地面冷渦過境轉為高壓脊前控制時，風向由偏東逐漸轉為西北，降雪強度逐漸減弱，使主導能見度逐漸回升。強降雪期間能見度顯著變化時，濕度、云并未發生顯著變化，進而得出海拉爾地區降雪強度可能是影響主導能見度變化的主要因素。

通過分析圖21、圖22、圖23、圖24還可以得出發生強降雪過程，風速會逐漸增大，風向會逐漸由偏東逐漸轉為西北，但風向和風速變化都未達到發布趨勢預報的標準。其原因可能為春季蒙古氣旋移動速度為平均約13緯距/2 4小時[4]，蒙古氣旋引發的風向風速變化時效大于2小時。

3 強降雪過程中氣溫變化對飛行的影響

強降雪天氣可以導致飛機的機身部件積冰，影響飛機的性能，危及飛行的安全通常飛機積冰。當強降雪持續時間較長，跑道表面的可用部分超過 25% 的面積有超過3 mm深的積水或當量厚度超過 3 mm 的融雪、松雪，或壓緊的雪和冰等污染物時，機場跑道則不符合飛行活動的標準。

圖31、圖32分別為2016年強降雪天氣溫度的17小時分布圖 和 2017年強降雪天氣能溫度的19小時分布圖，由圖可見，溫度在強降雪過后會逐漸降低，溫差在6℃以內溫度的驟降對預報飛行器和跑道積冰具有重要的參考價值。在2017年2月15日～2月16日，強降雪發生時，一架航班進行了地面除冰作業。2016年3月31日至4月1日，強降雪發生后，跑道迅速大面積結冰，導致機場關閉。其原因可能為飛行器積冰形成于溫度范圍是在 0～11 ℃， 出現較強積冰（>1 cm/10 min） ，溫度范圍在 1～8 ℃，云中溫度 <20 ℃時少數情況下也會發生飛行器積冰。雪花降落在高于0℃的地面后快速融化，在氣旋過境后溫度驟降而快速結冰[5]。

4 結論與建議

1）強降雪期間能見度的變化，主要影響因素為降雪強度，當降雪強度增大時，能見度會顯著下降，當氣旋逐漸過境，降雪強度減弱，能見度顯著回升。發布能見度趨勢預報時，主要考慮降雪強度的變化，綜合考慮風向、風速、氣溫的變化，可以大幅提高趨勢預報準確率。

2）通過分析強降雪期間風向風速的變化速率，發現海拉爾地區強降雪期間風向風速的變化速率相對較慢，風向風速變化一般不會達到趨勢預報發布標準。盡可能減少強降雪期間的風向風速的趨勢預報發布，進而降低風的趨勢低空報率。

3）強降雪過后會劇烈降溫，一般降溫在5℃以上。建議根據當時的地面溫度，重點預報飛機積冰和跑道結冰，為航空公司和機場集團決策提供可靠依據，進而優化氣象預報服務品質。

參考文獻：

[1]孫永剛，孟雪峰，孫鑫，斯琴.內蒙古暴風雪天氣成因分析[J].干旱區資源與環境，2012，05 ：18 26

[2]周川，張序，譚力，鄧豪，郝帥.強降雪天氣對飛行的影響分析[J].沈陽航空航天大學學報，2015，32（3）：7891.

[3]趙梅蘭，苗冬梅，李耀東，吳桂霞.1961—2010 年新巴爾虎右旗吹雪和雪暴天氣分析[J].內蒙氣象，2015，5：710.

[4]王新敏，江志紅，翟盤茂，范學峰，魯坦.蒙古氣旋的氣候特征及變化研究[J].氣象與環境科學，2007，30（1）：3538.

[5]龐朝云，張逸軒.甘肅中部地區飛機積冰的氣象條件分析[J].干旱氣象，2008，26（3）：5356.