浦東機場和虹橋機場成霧差異分析

趙杰 包文豪 戴袁杰

摘 要：霧是導致能見度降低的因素之一，往往給飛行活動帶來了安全隱患。上海兩大機場由于地理位置不同，在霧形成條件上亦有差異。本文分析了虹橋機場和浦東機場2017—2019年成霧時的氣象數據，對兩個機場形成的霧進行了統計和分類。研究表明，浦東機場的輻射霧、平流霧和“低云霧”均多于虹橋機場，且春季是產生差別的主要季節，主要原因在于浦東機場臨海，水汽來源豐富，而虹橋機場城市化程度高，平均氣溫高于浦東而且相對濕度低，熱島效應抑制了霧的生成，故霧發生的次數較少。

關鍵詞：浦東機場;虹橋機場;霧;差異

1 研究背景和意義

安全是飛行永恒的主題。雖然現代飛機在很大程度上已實現自動化，但不利的氣象條件依舊需要飛行員自己去應對。其中能見度降低對飛行員來說就是一個巨大挑戰。雖然相比目視飛行而言，通過儀表飛行可以有效降低低云和低能見度的影響，但當一個飛行員連跑道都無法看清的時候，誰也無法盲目起飛和降落。導致機場能見度降低的原因有很多，例如霧發生時能見度低于1km。

上海是我國沿海地區多霧城市之一，擁有著浦東機場和虹橋機場這兩座國際機場。2019年，浦東機場吞吐量全國第二，全球第九，虹橋機場全國第八。上海毫無疑問成為了中國機場吞吐量排名前列的城市。可想而知，一場大霧的發生會給上海的經濟造成較大的影響。

上海兩大機場由于地理位置的不同，在霧出現天數上有所差異。因此，本文通過對虹橋機場和浦東機場2017年到2019年的氣象數據統計分析，找出兩個機場的成霧差異。

2 研究數據

本文采用的數據源自National Centers for Environmental Information（NCEI）提供的虹橋機場和浦東機場2017—2019年METAR（Meteorological Aerodrome Reports）數據，以世界協調時（UTC）發布，包含風向風速、能見度、云底高、氣溫、露點、修正海壓、天氣現象等。由于原始數據未記錄相對濕度，故利用氣溫和露點換算成該溫度下的飽和水氣壓值，再利用該氣溫的飽和水氣壓除以露點的飽和水氣壓乘以100%估算。

劃分霧的首要標準是能見度低于1km，本文不考慮雷暴、強降水等引起的霧。對一天24小時內出現的能見度低于標準的情況記為一次霧。其他說明如下：（1）當連續能見度低于1km的情況跨過00時UTC，則歸到上一次霧中，直到該次過程結束。（2）當出現連續能見度低于1km但中間出現偶爾的大于1km的情況時，根據分析判定是否為同一類型同一次過程。（3）當一天內出現兩場或以上有較大時間間隔的霧時，若成因一致，也只記為一次霧，反之則根據實際數量記錄，本文未出現一天兩場及以上的情況。

本文將霧劃分為輻射霧、平流霧、“低云”霧。由于成霧時數據估算的相對濕度都在90%以上，故在霧型判斷時不使用相對濕度，若有特殊則另外指出。表1則為輻射霧和平流霧的判斷條件。

在對霧進行判斷時發現有一些霧滿足平流霧或輻射霧的某些條件，但是其他條件又產生了矛盾，比如，風速很低但是發生在中午，通過分析這類霧的霧前霧時和霧后的METAR報發現，這類霧其實就是因為溫度下降后低云下沉，云底高過低導致。本文將其定義為“低云霧”。這類霧判斷標準為：霧前處于低云狀態，也會伴隨降水現象，且云底呈下降趨勢，消散則是因為氣溫升高，霧抬升成低云，或是降水使霧消散，同時無法劃分到平流霧和輻射霧中。

3 研究結果

3.1 機場霧日統計

虹橋機場和浦東機場在2017—2019年分別出現了9次和25次霧，前者出現的總數遠遠少于后者。浦東機場建于海邊，東臨東海，受海上水汽影響較大，而虹橋機場位于上海市區，距離市中心僅13km，受熱島效應影響顯著。2017年兩個機場出現霧均最少，分別為1次和4次，2018年均最多，分別為6次和13次。

從季節上而言，浦東機場春季霧次數較多是浦東機場霧總數比虹橋機場多的主要原因，三年中浦東機場共25次霧，其中16次在春季發生，占了總數的64%，虹橋機場只有2次。

3.2 機場霧型統計

虹橋機場三年中，輻射霧共出現了6次，占總數的2/3，“低云霧”出現了3次，平流霧沒有出現。在霧日較多的2018年，輻射霧占了2/3，剩下1/3為“低云霧”。浦東機場輻射霧出現了9次，平流霧5次，“低云霧”最多，出現了11次，占總數的44%。通過對比發現，兩個機場在這三年中平流霧出現次數都是最少的，虹橋機場的輻射霧比“低云霧”多，而浦東機場則是“低云霧”更多，正是因為浦東臨海，故充沛水汽有利于云的形成。

3.3 機場成霧差異

兩個機場同時出現霧的次數僅為4次，分別是2018年1月15日和12月2的“低云霧”、2018年11月26日的輻射霧和2019年3月10日的輻射霧。兩個機場的直線距離僅為44公里，理應受相同天氣形勢的影響，因此本文就具體分析了這34次大霧，找出兩個機場多次只有一個機場有霧的原因。

3.3.1 輻射霧成霧差異

造成兩個機場只有一個機場有輻射霧的主要原因是相對濕度低。表2中相對濕度低導致該機場沒有出現輻射霧。由表2可見，虹橋機場水汽條件較差，這與金龍指出的城市化程度越高地區相對濕度越不容易達到飽和相吻合，因而虹橋機場相比于浦東機場不利于形成輻射霧。

3.3.2 平流霧成霧差異

三年間虹橋機場未形成典型平流霧，而浦東機場形成了五次，分析發現浦東機場形成平流霧時有三次，虹橋機場氣溫偏高，相對濕度低。而另外兩次則是風向和浦東機場有差異，暖濕氣流不夠，這與平流霧的形成條件也相互映襯。表3比較了浦東機場形成平流霧時兩個機場的平均溫度。城市化程度越高的地區氣溫的日變化幅度小，整體氣溫也偏高。虹橋機場整體氣溫高于浦東機場，不利于平流霧形成。

3.3.3 “低云霧”成霧差異

在兩個機場分別形成的共10次“低云霧”中，另一個機場由于云底不夠低未出現霧的情況有7次，由于風速過大而沒有檢測到“低云”的有2次，還有一次因為風向不穩定導致的。表4選取了7次未檢測到霧中典型的5次情況，5次均為浦東機場形成“低云霧”時虹橋機場未出現霧。因為相比于虹橋機場，浦東機場的水汽來源更充沛，所以形成云和低云也更容易，再加上上文提及的虹橋機場氣溫相對較高，所以“低云霧”更容易在浦東機場形成。

4 研究結論和不足

本文對虹橋機場和浦東機場2017—2019年霧進行了統計，闡述了判斷霧型的方法后將兩個機場的霧進行分類，并討論了成霧差異。論文的主要結論如下。

（1）就輻射霧、平流霧和“低云霧”而言，虹橋機場的霧少于浦東機場，并且主要差異在春季（3、4、5月）的霧日。并且，虹橋機場盛行輻射霧，浦東機場則“低云霧”最多。

（2）兩個機場的地理位置決定了成霧差異。虹橋機場位于市區，受城市環境影響較大，例如溫度高，不利于霧的形成。浦東機場臨海而建，水汽充沛，易形成霧和云。

論文的不足之處在于，本文僅考慮三種霧的類型，有一定的局限性。有研究表明上海地區霧的類型還包括平流輻射霧、鋒面霧，以及其他不能滿足上述分類條件的其他霧，將在以后工作中進行闡述。

參考文獻：

[1]金龍.2018年11月24—30日上海地區連續大霧特征分析[J].民航學報，2019，3（5）：55-61.

[2]王天陽，顧瑩，王聲勇.上海機場霧的變化特征分析[J].科技風，2019，（2）：112-126.

[3]吳波，徐強君.浦東機場一次低云低能見度天氣過程分析[J].科技創新與應用，2018，26：56-57.