陳志平

(民航溫州空中交通管理站,浙江溫州325024)

溫州機場飛行氣象條件分析

陳志平

(民航溫州空中交通管理站,浙江溫州325024)

根據(jù)溫州機場1991—2008年的地面氣象觀測資料,對影響溫州機場的飛行氣象要素和重要天氣進行了統(tǒng)計與分析,重點分析了風、氣溫、低云、低能見度等氣象要素和臺風、雷暴、暴雨等重要天氣的分布特點,及這些要素和天氣對航空飛行的影響,得出了一些普遍性的結(jié)論。可幫助飛行員最大限度地利用有利的飛行氣象條件,更好地為航空飛行活動的安全、正常和效率服務(wù),也可供同行在機場氣象要素和重要天氣的預(yù)報和服務(wù)中參考。

氣象要素;重要天氣;飛行

0 引 言

飛機是一種現(xiàn)代化的交通運輸工具,它給人們的旅行、商務(wù)活動等帶來很大的方便,人們都希望所乘坐的飛機能夠安全、舒適、正點地抵達目的地。但有時會遇到因飛機返航、備降或暫緩起飛而使航班延誤的情況。隨著科技的進步、飛機性能和智能化程度的提高,飛機機械事故相對減少,但與氣象有關(guān)的飛行事故比例還在繼續(xù)增大。大霧和雷暴等天氣原因,已成為大面積航班延誤和旅客滯留的主要原因,其經(jīng)濟損失巨大。據(jù)有關(guān)資料報道,在我國,由不利氣象條件引發(fā)的飛行事故約占飛行事故總數(shù)的31%。即便在航空技術(shù)發(fā)達的美國,與天氣有關(guān)的重大機毀人亡航空事故的比例也高達1/3。因此掌握機場氣象要素和重要天氣變化的規(guī)律,最大限度地利用有利的氣象條件,對于保障航空飛行安全有著重要的意義。

1 溫州機場氣候概況

溫州機場地處東亞中、低緯度,東臨東海(距離約1 km),屬亞熱帶海洋季風濕潤性氣候區(qū),四季分明。但由于所處緯度常受冷暖氣團交匯影響,天氣多變,災(zāi)害性天氣也相對較頻繁?？傮w而言,具有以下地方性氣候特點:

氣候溫和、海陸風明顯。溫州機場東臨東海,受海陸熱力環(huán)流的調(diào)節(jié),冬季不寒,夏季不熱,冬季平均氣溫為10.8℃,夏季平均氣溫為28.1℃,氣溫≥35℃的日數(shù)年平均僅為1.5 d,氣溫≤0℃的日數(shù)年平均僅為2.1 d,從沒出現(xiàn)過氣溫≤-5℃的嚴寒天氣和氣溫≥40℃的高溫天氣。

霧多:據(jù)統(tǒng)計,1991—2008年溫州機場年平均霧日為39.0 d,其中春季平均霧日21.5 d,占全年的55.1%;冬季平均9.2 d,占全年的23.6%。影響溫州機場的霧主要有平流霧、輻射霧和鋒面霧,其中平流霧和鋒面霧多出現(xiàn)在春季,冬季多輻射霧。

臺風影響較嚴重,影響個數(shù)呈遞增趨勢。影響溫州機場的臺風(指發(fā)生8級以上大風或暴雨時,下同)年平均個數(shù)為2.1個,2004—2008年共有18個,平均3.6個,可知近年來臺風影響個數(shù)呈明顯遞增的趨勢。

2 溫州機場氣象要素分析

2.1 風的分析

風與飛行的關(guān)系極為密切,飛機的起飛著陸、選擇飛行高度、領(lǐng)航以及計算飛機活動半徑和油料消耗等都必須考慮風的影響。飛機的起飛和著陸通常是在逆風條件下進行的,因為逆風能使離地速度和著陸速度減小,因而也就能縮短飛機的起飛滑跑距離和著陸滑跑距離。逆風起飛由于能產(chǎn)生飛機的附加進氣量,因而增大飛機運動開始時的方向穩(wěn)定性和操縱性。順風時則相反,能增大起飛和著陸的滑跑距離,使起飛時飛機的穩(wěn)定性和操縱性變壞,起飛和著陸變得困難。另外,在側(cè)風較大的情況下,飛機起飛和著陸的操縱會相當復(fù)雜,飛機在側(cè)風中滑跑時,都應(yīng)向側(cè)風方向壓桿以消除傾斜力矩,向側(cè)風的反方向蹬舵以消除轉(zhuǎn)彎力矩。

溫州機場歷年風資料統(tǒng)計見表1,全年盛行風向是偏東風(80°-100°),其次依次是偏南風(170°-190°)和東北風(40°-50°)。從季節(jié)分布看,春季(3—5月)盛行偏東風和偏南風,平均風速3.3 m/s;夏季(6—8月)盛行偏南風,平均風速4.4 m/s;秋季(9—11月)盛行偏東風和東北風,平均風速3.6 m/s;冬季盛行東北風,平均風速3.4 m/s。由于溫州機場跑道磁方位呈NNE -SSW向(32°-212°),跑道編號分別為21號、03號,因此夏季盛行風向和春季盛行的偏南風適合在21號跑道起降,冬季盛行風向和秋季盛行的東北風適合在03號跑道起降。值得注意的是春季和秋季盛行的偏東風因與跑道夾角較大,具有明顯的側(cè)風,因而飛機只能進行側(cè)風起降。

表1 溫州機場1991-2008年風資料統(tǒng)計

2.2 氣溫分析

氣溫對飛行的影響主要體現(xiàn)在對氣壓高度表示度、飛機燃料消耗、載重量、升限以及對起飛和著陸的影響。對機場管制區(qū)而言,主要是指對飛機載重量、起飛和著陸的影響。飛機的載重量受氣溫變化的影響很大,當氣溫高于標準大氣溫度時,空氣密度小,產(chǎn)生的升力也小,因而載重量減小;反之低于標準大氣溫度時,載重量增加。趙樹海在《航空氣象學》一書中指出,假定飛機起飛滑跑距離為常數(shù),氣溫為t0時的飛機總重量為w0,實際氣溫為t時的飛機總重量為w,則對于噴氣式飛機有w=w0× (t/t0)3/4,可以計算,對120 t重的噴氣飛機,在氣溫30℃時必須比15℃時減小7 t載重量,在0℃時則可增加8 t載重量;氣溫對飛機起飛和著陸的影響,主要是影響起飛和著陸時滑跑距離的長短,當氣壓不變時,隨著氣溫的升高,起飛滑跑距離和著陸滑跑距離也將隨之增加。趙樹海指出,對大多數(shù)噴氣式飛機,在發(fā)動機轉(zhuǎn)數(shù)不變的情況下,氣溫每升高10℃,起飛滑跑距離增加13%。氣溫每降低10℃,起飛滑跑距離減少10%;當氣壓為760 mm水銀柱,溫度偏差± 10℃時,著陸滑跑距離將變化約5%。

溫州機場歷年氣溫統(tǒng)計資料見表2,年平均氣溫為19.7℃,年平均日較差為6.3℃。平均氣溫季節(jié)分布由高到低依次是夏季28.1℃,秋季22.5℃,春季17.5℃,冬季10.8℃,這意味著飛機的載重量依次增加,飛機起飛和著陸的滑跑距離依次縮短。很明顯,由于冬季比夏季平均氣溫低17.3℃,冬季起飛滑跑距離較夏季相比可以縮短15%～20%;年平均日較差為6.3℃,平均日較差季節(jié)分布由高到低依次是秋季6.8℃,冬季6.4℃,春季6.1℃,夏季5.8℃。相比高原地區(qū)明顯的氣溫日較差,溫州機場的氣溫日較差較小。

2.3 低云、低能見度分析

表2 溫州機場1991—2008年氣溫資料統(tǒng)計 ℃

實際工作中常說的機場最低運行標準,指的就是允許飛行的云高、能見度或跑道視程的最小值,以及地面風速和側(cè)風風速的最大值。當實際天氣高于機場最低運行標準時,飛行才能進行,當實際天氣低于機場最低運行標準時,飛行應(yīng)當停止。低云低能見度對飛機的起飛和著陸有很大的影響,尤其對飛機著陸影響更大。在這種情況下著陸,要求飛行員有很高的飛行技能,而且通常會使飛行員心情過于緊張。許多飛行事故就是在低云低能見度條件下著陸時發(fā)生的。目前,國內(nèi)機場使用的大多數(shù)儀表著陸系統(tǒng)能幫助飛行員在低云和低能見度條件下進行著陸,但是著陸的最重要階段——接地,仍是通過飛行員“手工”和目視實施的,因為這時用肉眼判斷飛行高度和方向比最完善的儀器還要準確。實際飛行中,在目測高度和用儀表檢查高度之間,飛行員注意力的分配取決于飛行高度。在300～600 m高度上飛行員用于目測高度與看高度表的注意力是接近相等的,可是在100～200 m高度上飛行時約有80%的時間用于目測高度,在低于100 m的高度上飛行則幾乎沒有時間按儀表檢查高度。

溫州機場歷年逐時低云低能見度聯(lián)合出現(xiàn)的頻率見表3,可以看出頻率分布呈兩頭大、中間小的特點。以能見度＜800 m和低云高＜60 m聯(lián)合出現(xiàn)的頻率為例,08—10時(北京時,下同)出現(xiàn)頻率最高,平均為1.4%,遠高于平均水平;18—20時出現(xiàn)頻率次之,平均為0.6%。由于溫州機場進出港航班大多在上午10時以后,因此正好避開了一天中低云低能見度聯(lián)合出現(xiàn)的高峰時段(08—10時),但在次高峰時段(18—20時),正好是溫州機場航班進出港的高峰時段,這是需要飛行員和空中交通管制部門引起注意的。

表3 溫州機場1991—2008年逐時低云低能見度聯(lián)合出現(xiàn)的頻率 %

3 溫州機場重要天氣分析

3.1 臺風分析

飛機在臺風中飛行,可遇到嚴重的顛簸、大雨、惡劣的能見度和猛烈的風暴,在接近著陸時近地面有強陣風、強側(cè)風等嚴重危及飛行安全的天氣。據(jù)統(tǒng)計,溫州機場自1990年通航以來,因臺風天氣導致機場關(guān)閉的現(xiàn)象屢見不鮮,目的就是避免飛機在上述危險天氣條件下飛行,以確保飛行安全。

表4 溫州機場1990—2008年臺風影響個數(shù) 個

根據(jù)對溫州機場1990—2008年地面氣象觀測資料的統(tǒng)計,影響溫州機場的臺風共有40個,約占期間臺風總數(shù)(285個)的14.0%,年平均影響數(shù)約2.1個。2004—2008年共有18個,平均3.6個,可知近年來臺風影響個數(shù)呈明顯遞增的趨勢。從季節(jié)性變化看,影響溫州機場的臺風發(fā)生在4—10月份,臺風影響個數(shù)以8月份為最多,共有16個,占臺風影響總數(shù)的40.0%;9月份次之,共有11個,占臺風影響總數(shù)的27.5%;7月份居第3位,有7個,占臺風影響總數(shù)的17.5%(見表4)。可知,影響溫州機場的臺風集中發(fā)生在7—9月,共有34個,占臺風影響總數(shù)的85.0%。另外,從表中還可看出,出現(xiàn)大風的臺風個數(shù)全部發(fā)生在6—9月份;出現(xiàn)暴雨的臺風個數(shù)集中發(fā)生在7—9月份,共有24個,占臺風影響總數(shù)的60.0%。

3.2 雷暴分析

雷暴被稱為飛行活動的“禁區(qū)”,在雷暴活動區(qū)中飛行,除了云中飛行的一般困難外,還會遇到顛簸、積冰、電擊、陣雨和惡劣能見度,有時還會遇到冰雹、下?lián)舯┝?、低空風切變和龍卷。

據(jù)統(tǒng)計,溫州機場年平均雷暴日數(shù)為20.7 d,年最多雷暴日數(shù)為28 d(2006年),年最少雷暴日數(shù)為10 d(2000年)。全年各月均可能有雷暴出現(xiàn),其中以8月最多,平均雷暴日數(shù)為4.6 d,其次是4月,平均為3.6 d,兩月之和占全年平均的39.6%,1月出現(xiàn)雷暴最少,平均為0.1 d,僅占全年平均的0.5%。各季出現(xiàn)雷暴日數(shù)的平均頻率分布夏季最多為11.0 d,占53.1%,春季次之為6.6 d,占31.9%,冬季最少為0.5 d,占2.4%,秋季為2.6 d,占12.6%(見表5)。

表5 溫州機場1991—2008年雷暴逐月平均日數(shù)

雷暴的日變化比較明顯,一天13 h中有一峰值區(qū)和谷值區(qū),峰值區(qū)出現(xiàn)在17—20時,其中18時和20時出現(xiàn)雷暴的平均次數(shù)最多,均為6.1次,谷值區(qū)出現(xiàn)在上午的09—12時,其中12時出現(xiàn)雷暴的平均次數(shù)最少,為1.0次。其變化特點是下午雷暴多于上午,傍晚至晚上多于下午,傍晚出現(xiàn)雷暴的次數(shù)是上午的5倍左右(見圖1)。值得一提的是,峰值區(qū)對應(yīng)的時段(17—20時)也是溫州機場航班進出港的高峰時段,實際工作中需引起足夠的重視。

圖1 溫州機場1991—2008年逐時出現(xiàn)雷暴的平均次數(shù)

3.3 暴雨分析

飛機在暴雨中飛行,空中能見度僅幾十米,尤其在暴雨中著陸時,強降水使飛行員無法目視準確判斷飛機離跑道的高度,易造成接地不當,導致偏離下滑道而陡降的危險,嚴重時可造成事故。另外,在暴雨下方易出現(xiàn)強下沉氣流,飛機在著陸階段處于著陸外形、加速性能和上升性能均變差的狀態(tài),此時高度較低,若遇上該下沉氣流區(qū),飛行員難于操縱,嚴重時也可造成事故。

根據(jù)對溫州機場1990—2008年地面氣象觀測資料的統(tǒng)計,期間溫州機場共發(fā)生暴雨72次,年均3.8次。暴雨次數(shù)年分布呈兩頭多、中間少的特點,前5 a和末5 a累計暴雨次數(shù)分別為23次和24次,分別占總數(shù)的31.9%和33.3%(見圖2)。

從季節(jié)性變化來看,全年除1,2月份外,均可發(fā)生暴雨。其中夏季發(fā)生暴雨次數(shù)最多,共39次,占總數(shù)的54.2%;秋季次之,共22次,占總數(shù)的30.6%;春季共9次,占總數(shù)的12.5%;冬季最少,共2次,僅占總數(shù)的2.8%(見表6)。從表中還可看出,暴雨集中發(fā)生在5—9月,共有63次,占全部暴雨總數(shù)的87.5%,這正好與期間溫州依次經(jīng)歷華南前汛期、梅雨季節(jié)、臺風季節(jié)、華南后汛期等汛期相對應(yīng)。

4 結(jié) 語

通過以上分析,得出如下結(jié)論:

(1)溫州機場全年盛行偏東風,其次依次是偏南風和東北風。春季盛行偏東風和偏南風,夏季盛行偏南風,秋季盛行偏東風和東北風,冬季盛行東北風。夏季盛行風向和春季盛行的偏南風適合在21號跑道起降,冬季盛行風向和秋季盛行的東北風適合在03號跑道起降。但春季和秋季盛行的偏東風因與跑道夾角較大,具有明顯的側(cè)風,因而飛機只能進行側(cè)風起降。

圖2 溫州機場1991—2008年暴雨年分布

表6 溫州機場1990—2008年暴雨月分布

(2)溫州機場四季平均氣溫由高到低依次是夏季、秋季、春季和冬季,這意味著飛機的載重量依次增加,飛機起飛和著陸的滑跑距離依次縮短,冬季起飛滑跑距離較夏季相比可以縮短15%～20%。相比高原地區(qū)明顯的氣溫日較差,溫州機場的氣溫日較差較小。

(3)溫州機場低云低見度聯(lián)合出現(xiàn)的頻率在一天中呈兩頭大、中間小的特點,其中最高峰出現(xiàn)08—10時,次高峰出現(xiàn)在18—20時。對溫州機場而言,可以避開一天中低云低能見度聯(lián)合出現(xiàn)的最高峰時段,但在次高峰時段,正好也是機場航班進出港的高峰時段,這是需要飛行員和管制部門引起注意的。

(4)溫州機場年平均臺風影響個數(shù)約2.1個,但近年來臺風影響個數(shù)呈明顯遞增的趨勢。飛機在臺風中飛行,可遇到嚴重的顛簸、大雨、惡劣的能見度和猛烈的風暴,在進近著陸時近地面有強陣風、強側(cè)風等嚴重危及飛行安全的天氣,因此應(yīng)避免在臺風中飛行。

(5)溫州機場年平均雷暴日數(shù)為20.7 d,各季出現(xiàn)雷暴日數(shù)的平均頻率從高到低依次是夏季、春季、秋季和冬季。雷暴的日變化明顯,其特點是下午多于上午,傍晚至晚上多于下午,傍晚出現(xiàn)雷暴的次數(shù)是上午的5倍左右。峰值區(qū)對應(yīng)的時段(17—20時)正是溫州機場航班進出港的高峰時段,實際工作中需引起足夠的重視。

(6)溫州機場年平均發(fā)生暴雨3.8次,一年中暴雨發(fā)生次數(shù)呈兩頭多、中間少的特點。

[1] 趙樹海.航空氣象學.北京:氣象出版社,1994:33-42,43 -49,196-218.

[2] 章澄昌.飛行氣象學.北京:氣象出版社,2008:79-83.

[3] 溫州永強機場航空氣候志(1991-2008).

2009-08-27