新疆沙塵天氣統計分析及其對航空運行的影響

摘 要：選用烏魯木齊地窩堡國際機場數據1991—2023年逐月沙塵暴日數、揚沙日數資料，使用線性傾向估計法和滑動平均法統計分析全疆沙塵暴災害特征。結果表明：（1）1991—2023年新疆平均年沙塵暴日數為1.5 d，整體呈下降趨勢，研究時段內r值為0.101 5，未通過顯著性水平檢驗，這說明新疆沙塵暴下降趨勢極不顯著。新疆沙塵暴具有明顯的季節性變化特征，其中春季出現頻率最高，其次是夏季，秋季相對較低，而冬季沒有沙塵暴天氣出現。（2）1991—2023年新疆平均年揚沙日數為21.3 d，整體呈增加趨勢，變化傾向率為2.106 d/10年，r值為0.290 5，未通過顯著性水平檢驗，這說明新疆揚沙日數增加趨勢極不顯著。新疆年內揚沙日數呈單峰型變化特征，表現出明顯的季節性變化特征。（3）沙塵天氣的出現會對航空運行、飛機姿態和飛機性能產生影響，航空部門應加大預防力度，實時監控大風等惡劣氣候，做好飛機安全飛行管制工作，以便將沙塵暴對航空運行的影響減至最低。

關鍵詞：沙塵暴；揚沙；航空運行；新疆

中圖分類號：P445.4 文獻標志碼：B 文章編號：2095–3305（2024）12–0-03

沙塵天氣是一種常見的氣象現象，主要由地表塵土被風力攜帶至大氣層而形成。根據沙塵天氣的不同特征和形成原因對其進行分類，其中沙塵暴是沙塵天氣中最嚴重、影響范圍最大的類型之一，通常發生在干旱或半干旱地區，主要因為地表水分減少，大風刮動地表塵土，形成漫天飛舞的沙塵[1-2]。沙塵暴的特點之一是能見度急劇下降，有時甚至降至零。這種天氣不僅會對交通和生產造成巨大影響，還會威脅人體健康。此外，相較于沙塵暴，揚沙天氣的塵土濃度較低，但也會影響能見度，其形成原因主要是地表塵土被風力揚起，但并不需要地區處于干旱狀態。揚沙天氣時，大氣中彌漫著一層薄薄的塵霧，能見度輕微下降。

因新疆位于歐亞大陸腹地，遠離海洋，氣候干燥、降水稀少，四周高山環繞，干燥的氣候及沙漠為當地沙塵暴天氣的形成提供了良好條件[3-4]。頻繁出現的沙塵天氣在影響地面交通安全的同時，還嚴重威脅著航空飛行安全。

1 研究資料和方法

選用烏魯木齊地窩堡國際機場數據1991—2023年逐月沙塵暴、揚沙日數資料，選用線性傾向估計法和滑動平均法統計分析全疆沙塵暴災害特征。季節劃分采用常規劃分標準：春季為3—5月，夏季為6—8月，秋季為9—11月，冬季則為12月至翌年2月。

2 新疆沙塵天氣統計分析

2.1 沙塵暴

2.1.1 年際變化

1991—2023年新疆共出現沙塵暴50 d，平均年沙塵暴日數為1.5 d，其中年沙塵暴日數的最大值出現在2001年（高達7.0 d），而1991年、1993年、2002年、2003年、2004年、2005年、2016年、2017年、2019年共有9年沒有沙塵天氣出現，占27.2%，大部分年份的沙塵暴日數為2.0～3.0 d，只有極個別年份的沙塵暴日數在4.0 d以上。

從圖1可以看出，近33年新疆地區年沙塵暴日數整體呈下降趨勢，變化傾向率為-0.164 d/10年，研究時段內共減少5.412 d，r值為0.101 5，未通過顯著性水平檢驗，說明新疆地區沙塵暴下降趨勢極不顯著。結合滑動平均曲線，1991—2001年新疆沙塵暴日數以波動增加趨勢為主，且2001年沙塵暴日數最多；2001—2007年新疆沙塵暴日數呈波動下降趨勢；2007—2013年繼續以波動增加趨勢為主，只是這種變化并不顯著；2013—2023年，沙塵暴日數則呈“下降—增加—下降”趨勢。

2.1.2 月、季變化

分析1991—2023年新疆年內各月沙塵暴日數變化情況（圖2），除每年的12月到翌年3月新疆沒有沙塵暴天氣出現外，其余各月均有可能出現沙塵暴天氣，只是出現頻率存在差異。每年的4—6月新疆沙塵暴天氣出現頻率最高，這段時間的沙塵暴日數共有40 d，占所有沙塵暴日數的80%；每年7—11月出現沙塵暴天氣的頻率較低，月沙塵暴日數在5 d以下，尤其是9—11月的沙塵暴日數共有3 d，幾乎大部分年份在該時間段內很少出現沙塵暴天氣。分析新疆四季沙塵暴日數，發現春季沙塵暴日數共有26 d，占52%，以5月（15 d）出現頻率最高，是春季沙塵暴日數的57.7%；夏季沙塵暴日數共有21 d，占42%，其中6月（14 d）出現頻率最高，占夏季沙塵暴日數的66.7%；秋季沙塵暴日數共有3 d，占6%，且各月出現頻率相當。由此可見，新疆沙塵暴具有明顯的季節性變化特征，其中春季出現頻率最高，其次是夏季，秋季相對較低，而冬季沒有出現沙塵暴天氣。

2.2 揚沙

2.2.1 年際變化

1991—2023年新疆平均年揚沙日數為21.3 d，其中年揚沙日數的高值為37 d（2023年），低值為9 d（2016年、2017年），高值是低值的4倍多，說明新疆地區揚沙日數年際變化波動幅度較大。圖3是1991—2023年新疆揚沙日數年際變化趨勢圖，可見近33年新疆年揚沙日數整體呈增加趨勢，變化傾向率為2.106 d/10a，研究時段內共增加69.498 d，r值為0.290 5，未通過顯著性水平檢驗，這說明新疆揚沙日數增加趨勢極不顯著。

結合平均值曲線，新疆地區有16年的揚沙日數在多年平均值以下，占48.5%；剩余17年的揚沙日數則在多年平均值曲線以上，占51.5%。結合圖3，2001年之前，新疆年揚沙日數呈波動增加趨勢，且后期增幅高于前期；2001—2003年快速下降，降幅達到24 d；

2003—2008年揚沙日數波動增加；2008—2017年揚沙日數繼續波動下降，但下降幅度沒有前期明顯；2017

—2023年新疆揚沙日數繼續快速上升。

2.2.2 月、季變化

通過分析新疆地區1991—2023年年內各月揚沙日數變化情況（圖4），除了每年的12月到次年1月未出現揚沙天氣外，新疆其余各月均有可能出現揚沙天氣，且呈先增加后下降的趨勢，單峰型變化特征顯著，峰值出現在每年的5月，揚沙日數共有129 d，占18.3%，谷值出現在1月，揚沙日數共有1 d，占0.1%。

新疆揚沙天氣主要出現在每年的3—10月，這段時間的揚沙日數共有693 d，占98.6%，尤以每年的4—6月最為集中，月揚沙日數超過了115 d，該階段揚沙日數共368 d，占52.3%。新疆揚沙日數具有明顯的季節性變化特征，年內揚沙天氣主要集中在夏季，揚沙日數共有310 d，占44.1%；春季，揚沙日數共有274 d，占39.0%；秋季，揚沙日數共有118 d，占16.8%；冬季揚沙天氣出現頻率最低，近33年共出現1 d，占0.1%。

3 新疆沙塵天氣對航空運行的影響

3.1 能見度惡劣影響航空運行

對于飛行員來說，在航空運行中能見度是重要的天氣指標，也是決定機場能否開放的重要依據。沙塵暴天氣造成的能見度下降是影響航空飛行的主要障礙，嚴重影響飛機起飛著陸安全。在這種惡劣天氣條件下，飛行員使用現代化的儀表設備著陸也難以對準跑道位置，還需要輔助目視操縱。能見度偏低引起的目視困難，直接影響飛機起飛著陸中的安全性水平。

3.2 強風（大側風）影響飛機姿態

在沙塵暴天氣出現的過程中往往伴隨大風天氣，導致風速超標，直接增加了飛行員操縱飛機的難度。飛機在地面上滑行時受大風天氣的影響也較大，尤其是在飛機落地時突然出現風速增大的情況，將導致飛機無法正常滑行，需要使用拖車將其拖入停機位。針對地面停放的小飛機來說，盡管做好固定工作，但強風天氣的出現仍可以將其吹離原位，嚴重情況下會直接吹翻飛機。

3.3 沙塵天氣對飛機性能的影響

第一，熔解飛機結構。沙塵的主要組成部分為二氧化硅和其他多種礦物質，這些成分均會在一定程度上熔解飛機結構，特別是相對速度極快時，沙塵與飛機部件之間的摩擦作用會導致溫度上升，進而增強這種物理和化學程序上的溶解作用。第二，產生靜電。若是航空飛行中遇到沙塵天氣，飛機與沙塵間會出現靜電和靜電釋放的現象，直接影響飛機通信、導航和發動機燃油系統安全。第三，增強黏附作用。沙塵與飛機表面會產生機械摩擦，使得沙塵與飛機表面間的溫度快速升高，沙塵的黏附作用極易造成皮托管和靜壓口堵塞，最終影響這些設備測量數據的準確性。第四，影響空調系統。沙塵天氣對空調熱交換器的影響最明顯，因熱交換器冷卻選用冷凝水，一旦熱交換器被沙塵堵塞，潮濕的環境很容易吸附沙塵顆粒，降低空調熱交換效率，使空調系統溫度升高，當溫度超過閾值時就會出現空調過熱自動關閉問題。

4 沙塵天氣的應對措施

4.1 預防并監控大風等惡劣氣候

完善惡劣天氣監測體系，通過引入動態化監測技術和智能預警系統，將自動氣象站、雷達、氣象衛星等監測設備結合起來，監測對沙塵暴天氣的具體形成、發展形勢和傳播特點，同時加強跟蹤監測工作，及時記錄監測到的數據信息。建立質量檔案信息庫，整合應用以往的天氣學方法和當前最具代表性的數值預報方法，以便提前預測大風天氣，并在第一時間告知管制單位、機場、航空公司及其他單位，從而制定出完善的應對方案[5-7]。

4.2 做好飛機安全飛行管制工作

首先，在飛機未進入沙塵暴影響區域前，相關部門需重點研究天氣預報和系統天氣形勢圖，根據雷達觀測和衛星云圖數據信息，全面分析未來沙塵暴性質、影響范圍、發展趨勢、移動方向和速度，制定有效規避沙塵暴天氣的航空路線，及時警示并指揮飛行人員安全飛行、正常著陸及飛向備降場。其次，管理人員要掌握所降區域與接近管制區域內部備降機場的接收能力，結合空中航空器以及公司所簽派的飛行任務，科學規劃備降工作。最后，飛機航行過程中遇到沙塵天氣后，管制人員應做好以下幾個方面工作，如將相關管制室和其他各個航空器通信的波段與航空器及時關聯，并利用通信波段持續發出飛機航行區域的天氣情況與交通情報。

5 結論

（1）1991—2023年新疆共出現沙塵暴50 d，平均年沙塵暴日數為1.5 d，整體呈下降趨勢，變化傾向率為

-0.164 d/10 a，研究時段內共減少5.412 d，r值為0.101 5，

未通過顯著性水平檢驗，這說明新疆沙塵暴下降趨勢極不顯著。除每年的12月到翌年3月新疆沒有沙塵暴天氣出現外，其余各月均有可能出現沙塵暴天氣，且具有明顯的季節性變化特征，其中春季出現頻率最高，其次是夏季，秋季相對較低，而冬季沒有出現沙塵暴天氣。

（2）1991—2023年新疆平均年揚沙日數為21.3 d，整體呈增加趨勢，變化傾向率為2.106 d/10年，研究時段內共增加69.498 d，r值為0.290 5，未通過顯著性水平檢驗，這說明新疆揚沙日數增加趨勢極不顯著。新疆年內揚沙日數呈單峰型變化特征，主要出現在每年的3—10月，尤以4—6月最集中，同時表現出顯著的季節性變化特征。

（3）沙塵天氣的出現會對航空運行、飛機姿態和飛機性能產生影響，航空部門應加大預防力度，實時監控大風等惡劣氣候，做好飛機安全飛行管制工作，以便將沙塵天氣對航空運行的影響減至最低。

參考文獻

[1] 王亞戈.阿克蘇機場翻山型沙塵暴天氣氣象要素特征分析研究[J].氣候變化研究快報，2024，13（1）：74-82.

[2] 何娟娟，吾麥爾艾力·巴拉提，阿布都艾尼·艾則孜.新疆南部一次沙塵暴天氣過程分析[J].農業災害研究，2023，13 （8）：220-222.

[3] 馬建勇，何清，楊興華，等.塔克拉瑪干沙漠區域性與塔中局地性沙塵暴特征比較[J].沙漠與綠洲氣象，2016，10（2）：36-42.

[4] 李陽.淺談西北地區沙塵暴天氣特征及對航空活動的影響[J].科技視界，2016（10）：297-298.

[5] 張麗平.2021年3月中旬錫林郭勒盟沙塵暴天氣過程分析[J].科技與創新，2024（2）：111-113.

[6] 趙小紅，吉秀娟，袁世龍，等.茫崖一次大風和沙塵暴天氣過程分析[J].農業災害研究，2023，13（12）：144-146.

[7] 黃婷，王亞戈.阿克蘇機場一次春季沙塵暴天氣過程分析[J].內蒙古科技與經濟，2023（8）：87-90.

收稿日期：2024-09-13

作者簡介：劉昊峰（1998—），男，山東榮成人，助理工程師，研究方向為氣象觀測。