職 慧 王培星

（1.民航山東空管分局,山東 濟(jì)南 250000；2.中國東方航空股份有限公司 西北運(yùn)控分中心,陜西 西安 710000）

1 緒論

1.1 研究背景和意義

上海是中國最大的城市、經(jīng)濟(jì)中心和交通樞紐，2018年上海機(jī)場集團(tuán)旗下浦東和虹橋兩大機(jī)場年起降航班771957架次（浦東機(jī)場504972架次，虹橋機(jī)場266985架次），完成年旅客吞吐量11769.97 萬人次（浦東機(jī)場7405.42 萬人次，虹橋機(jī)場4364.55 萬人次），完成年貨郵吞吐量416.94 萬噸（浦東機(jī)場376.19 萬噸，虹橋機(jī)場40.75 萬噸），客運(yùn)量同比增長5.20%，作為全國最大的航空樞紐港客流再創(chuàng)歷史新高。

1.2 國內(nèi)外研究進(jìn)展

王楠等人利用1997 年到2013 年烏魯木齊機(jī)場每年11月至次年3 月的地面觀測資料，研究了烏魯木齊機(jī)場跑道視程與低能見度天氣對(duì)比的特征，得到以下結(jié)論：不同級(jí)別的能見度對(duì)應(yīng)的跑道視程數(shù)值日變化特征不同；每個(gè)月出現(xiàn)跑道視程小于或等于能見度這種情況的概率的變化規(guī)律基本一致，日變化幅度極大。

趙建偉等人利用對(duì)2007 年至2009 年大理機(jī)場地面觀測資料和大理站歷年降水資料統(tǒng)計(jì)分析，研究了影響大理機(jī)場低能見度天氣過程氣象要素特征，得到下列結(jié)論：連續(xù)的陰雨天降水過程是造成大理機(jī)場低能見度天氣的主要因素，霧是造成大理機(jī)場低能見度天氣過程的次要因素。大理機(jī)場霧天的特征：局地性強(qiáng)，范圍和厚度小，變化較快。

陸方甲等人利用杭州蕭山機(jī)場2001 年到2006 年的地面氣象觀測數(shù)據(jù)研究了蕭山機(jī)場低能見度天氣的規(guī)律和特點(diǎn)，蕭山機(jī)場低能見度主要由輻射霧、平流霧等冷卻霧造成，同時(shí)兼有雨霧，低能見度是蕭山機(jī)場的氣候性天氣，逐年變化不明顯，年分布相對(duì)均勻，總體上11—5 月是低能見度頻發(fā)月份，也就是說冬春季節(jié)更容易產(chǎn)生低能見度天氣過程。

魯鵬飛利用湖北襄陽機(jī)場2001 年到2017 年的能見度資料，分析了襄陽機(jī)場能見度的年際變化、季節(jié)變化和日變化特征及其對(duì)飛行的影響。結(jié)果表明：季節(jié)變化上，夏季和秋季的能見度好于冬季和春季，日變化總體上中午和下午的能見度好于早晚。造成襄陽機(jī)場能見度<1km 的天氣現(xiàn)象主要是輻射霧和雨，其中霧為主要因素，降水為次要因素。

佘星源等利用南京氣象觀測臺(tái)逐小時(shí)的觀測數(shù)據(jù)、中國環(huán)境保護(hù)部的大氣質(zhì)量檢測數(shù)據(jù)、南京國家基準(zhǔn)氣候站的雨滴譜儀測量數(shù)據(jù)，利用相關(guān)分析的方法，做出了南京祿口機(jī)場低能見度天氣的擬合預(yù)測模型，結(jié)論如下：相對(duì)濕度對(duì)能見度的相關(guān)關(guān)系最明顯，其次是風(fēng)速，氣壓以及溫度和能見度相關(guān)關(guān)系較小。直接影響能見度大小的只有濕度和污染物，風(fēng)速間接影響能見度數(shù)值，溫度和氣壓對(duì)能見度的作用不明顯。降水時(shí)能見度主要受降水強(qiáng)度影響，降水強(qiáng)度和能見度呈冪函數(shù)關(guān)系，通過曲線擬合得到了擬合效果較好的降水強(qiáng)度-能見度關(guān)系式：

其中VSB 為能見度，r 為降水強(qiáng)度，擬合方程的復(fù)相關(guān)系數(shù)R2=0.96，擬合效果很好。

管翔等通過對(duì)1986 年到1995 年武宿機(jī)場霧天的各項(xiàng)氣象要素進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，找出造成武宿機(jī)場低能見度天氣的主要原因并分析其低能見度天氣過程，結(jié)論如下：霧是造成本場低能見度的最主要天氣現(xiàn)象,其次是煙和霆、揚(yáng)沙、浮塵和降水。大霧產(chǎn)生之前低空的風(fēng)場總有一段時(shí)期風(fēng)向風(fēng)速較為穩(wěn)定沒有什么大的變化。大霧前的北風(fēng)分量的水平混合作用加速了水汽的凝結(jié)。低空有暖濕氣流向本地輸送。大霧產(chǎn)生的前一天本場溫度露點(diǎn)差會(huì)有一個(gè)明顯的突然降低的過程。

蔡明驕等利用長春龍嘉機(jī)場2006～2017 年以來的地面觀測資料，對(duì)龍嘉機(jī)場低能見度天氣過程中的氣象要素的特征進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析，結(jié)論如下：長春龍嘉機(jī)場低能見度天氣集中發(fā)生在冬半年，其中1 月是出現(xiàn)此種天氣最頻繁的月份，出現(xiàn)低能見度最低的月份是5 月。影響長春龍嘉機(jī)場低能見度的天氣主要是霧（包括輕霧和凍霧），其次為降水（降雨和降雪），其他天氣（煙、塵、霾等）影響低能見度的天數(shù)最少。對(duì)低能見度天氣過程中風(fēng)速和風(fēng)向特征的統(tǒng)計(jì)分析表明，低能見度天氣下風(fēng)速普遍較小。

郭新華等利用1986～1995 年鄭州機(jī)場的氣象資料,分析了鄭州機(jī)場低能見度的天氣特征及成因。得到以下結(jié)論：鄭州機(jī)場能見度受溫度影響最大，溫度低能見度差，溫度高能見度好，濕度相同的前提下，冬季能見度最差。

吳波等通過對(duì)2018 年3 月30 日浦東機(jī)場出現(xiàn)的一次較長時(shí)間的低云低能見度天氣過程進(jìn)行觀察，研究了浦東機(jī)場低能見度天氣形勢變化和對(duì)機(jī)場運(yùn)行的影響，得到如下結(jié)論：本次低云低能見度天氣的發(fā)生主要是因?yàn)榄h(huán)流形勢把海上的水汽輸送到機(jī)場上空，其消散主要是因?yàn)轱L(fēng)向的突轉(zhuǎn)，使水汽的輸送中斷。

胡伯彥等利用上海虹橋機(jī)場1986 年到2014 年地面例行觀測報(bào)告結(jié)果對(duì)機(jī)場低能見度天氣下的多種氣象要素特征進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)和分析。研究發(fā)現(xiàn)：虹橋機(jī)場低能見度天氣下氣溫處于10℃到15℃之間的概率最高，低能見度天氣下機(jī)場主導(dǎo)風(fēng)向在近年來以偏北風(fēng)和西南風(fēng)為主。機(jī)場低能見度天氣下相對(duì)濕度為90%到95%的出現(xiàn)比率最高。

徐元魁等通過對(duì)2016 年12 月12 日至13 日浦東機(jī)場出現(xiàn)的一次較長時(shí)間的低云低能見度天氣過程進(jìn)行觀察分析，研究了浦東機(jī)場低能見度天氣形勢變化和對(duì)機(jī)場運(yùn)行的影響，最終得到如下結(jié)論：2016 年12 月12 日至13 日，浦東機(jī)場先后出現(xiàn)了兩次低云低能見度天氣，第一次過程為受偏東氣流與海上高濕區(qū)影響的平流霧天氣，第二次過程為輻射冷卻和輻合引起的輻射霧。

傅毅等通過對(duì)2018 年5 月1 日浦東機(jī)場的一次低云低能見度天氣過程進(jìn)行觀察分析，得到以下結(jié)論：平流低云低能見度天氣的形成與水汽條件密切相關(guān)，同時(shí)還與大氣環(huán)流場有關(guān)，環(huán)流場一旦發(fā)生變化，比如地面風(fēng)速加大、風(fēng)向改變等破壞了水汽的儲(chǔ)存條件和輸送條件，導(dǎo)致近地面層溫度升高，迫使水汽抬升，云底高抬高，便會(huì)終止低云低能見度天氣。

易軍等通過對(duì)2004 年1 月1 日至2014 年12 月31 日十年間上海虹橋機(jī)場75 個(gè)低能見度天氣過程進(jìn)行分析，得到以下結(jié)論：虹橋機(jī)場低能見度天氣消散速度比生成速度更快；低能見度發(fā)生前靜風(fēng)會(huì)突然增多、氣溫逐步降低、氣壓振蕩走低，低能見度消散的時(shí)候往往伴隨風(fēng)速增大、氣溫快速上升、氣壓升高，相對(duì)濕度與氣溫呈負(fù)相關(guān)走勢，即溫度與相對(duì)濕度變化方向相反,它們的消散過程比生成過程變化得要快。

吳妍等通過對(duì)比分析上海虹橋和浦東機(jī)場在2000 年到2012 年之間的能見度變化特征發(fā)現(xiàn)：浦東機(jī)場能見度整體高于虹橋機(jī)場，兩個(gè)機(jī)場的能見度變化季節(jié)特征明顯且相似，均為夏季好，冬季差，而能見度日變化均為白天好，夜間差，且浦東機(jī)場每天能見度上升時(shí)間比虹橋機(jī)場更早。

劉東等通過對(duì)上海浦東機(jī)場2016 年3 月7 日的一次低云低能見度天氣過程的觀察，利用浦東機(jī)場天氣實(shí)況報(bào)文、江蘇氣象信息共享平臺(tái)、華東地區(qū)民航數(shù)字預(yù)報(bào)系統(tǒng)和長江三角洲短時(shí)預(yù)報(bào)系統(tǒng)觀測發(fā)布的氣象數(shù)據(jù)，分析了此次低云低能見度天氣過程中上述預(yù)報(bào)系統(tǒng)對(duì)浦東國際機(jī)場低云低能見度天氣過程的預(yù)測能力，并建立了一套能夠?yàn)槠謻|國際機(jī)場低云低能見度天氣提供預(yù)警的模型。

2 資料來源與方法分析

2.1 數(shù)據(jù)來源

本文采用2018年3月1日00:00到2019年2月28日23:30一年內(nèi)虹橋和浦東兩個(gè)機(jī)場的Metar 報(bào)文收集所需的氣象數(shù)據(jù)，通過對(duì)兩個(gè)機(jī)場氣象要素的分析，研究上海兩場低能見度天氣過程的特征和規(guī)律。由于本文所選擇的數(shù)據(jù)來自Metar 報(bào)文，時(shí)間間隔為30 分鐘，所以可以研究兩機(jī)場低能見度天氣的月變化、日變化和時(shí)變化的特征。

2.2 報(bào)文解析示例

201902282330METARZSPD282330Z05005MPS010V0708 000NSC08/06Q1023NOSIG=

從報(bào)文中我們可以得到一個(gè)機(jī)場某一時(shí)刻的以下實(shí)況信息：

METAR：日常航空天氣報(bào)告識(shí)別碼

ZSPD：機(jī)場四字代碼（浦東機(jī)場）

282330Z：觀測時(shí)間28 日23:30（UTC）

05005MPS010V070：風(fēng)向50°，風(fēng)速5m/s，風(fēng)向變化范圍為10°到70°之間

8000：能見度8000m

NSC：無重要云

08/06：溫度8℃，露點(diǎn)溫度6℃

Q1023：修正海平面氣壓（QNH）為1023hPa

NOSIG：無其他重要天氣現(xiàn)象

2.3 數(shù)據(jù)處理方法

將每三十分鐘一次的觀測數(shù)據(jù)求平均得到每天、每月的平均數(shù)據(jù)，對(duì)比兩機(jī)場能見度等各項(xiàng)天氣要素的日變化和月變化趨勢，求出各項(xiàng)氣象要素?cái)?shù)值的相關(guān)系數(shù)，利用相關(guān)性檢驗(yàn)的方法找出兩場低能見度天氣各種氣象特征的異同，并對(duì)其進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)，同時(shí)統(tǒng)計(jì)低能見度天氣出現(xiàn)的頻次，分析低能見度天氣出現(xiàn)時(shí)的氣象特征，進(jìn)而發(fā)現(xiàn)上海兩場低能見度天氣產(chǎn)生前后氣象要素的變化規(guī)律。

2.3.1 散點(diǎn)圖和折線圖

排列在工作表的列或行中的數(shù)據(jù)可以繪制到散點(diǎn)圖和折線圖中。散點(diǎn)圖和折線圖可以顯示一組或多組變量隨另一組變量的變化而變化的過程，因此非常適用于顯示一組或多組變量在某一自變量的相等數(shù)據(jù)間隔下變化的趨勢。在散點(diǎn)圖和折線圖中，類別變量的數(shù)據(jù)沿水平軸（x 軸）均勻分布，所有值變量的數(shù)據(jù)沿垂直軸（y 軸）均勻分布。通過散點(diǎn)圖和折線圖可以較為直觀的得出兩組變量間的相關(guān)關(guān)系。但是不能定量分析變量間的相關(guān)性，還需要使用Pearson 相關(guān)系數(shù)分析法來定量研究變量間的相關(guān)關(guān)系并進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)。

2.3.2 風(fēng)向玫瑰圖

風(fēng)玫瑰圖分為風(fēng)向玫瑰圖和風(fēng)速玫瑰圖兩種。風(fēng)向玫瑰圖表示風(fēng)向和風(fēng)向的頻率。風(fēng)向頻率是在一定時(shí)間內(nèi)各種風(fēng)向（已統(tǒng)計(jì)到16 個(gè)風(fēng)向）出現(xiàn)的次數(shù)占所有觀察次數(shù)的百分比。根據(jù)各方向風(fēng)的出現(xiàn)頻率，以相應(yīng)的比例長度（即極坐標(biāo)系中的半徑）表示，按風(fēng)向從外向中心吹，描在用8個(gè)或16 個(gè)方位（本文使用16 個(gè)方位）所表示的極坐標(biāo)圖上，然后將各相鄰方向的端點(diǎn)用直線連接起來，繪成一個(gè)形式宛如玫瑰的閉合折線，就是風(fēng)向玫瑰圖。

2.3.3 Pearson 相關(guān)系數(shù)分析法

通過上述折線圖，我們大致可以得到變量之間相關(guān)性的強(qiáng)弱，但是無法得到確定的相關(guān)程度，為了能夠精確地了解變量之間的相關(guān)程度，需要求出相關(guān)系數(shù)r。Pearson相關(guān)性系數(shù)分析法可以求得一個(gè)準(zhǔn)確的相關(guān)系數(shù)來反映變量間的相關(guān)性，Pearson 相關(guān)系數(shù)r 的取值范圍在-1 到1 之間，正負(fù)方向反映其相關(guān)方向，絕對(duì)值反映其相關(guān)程度，相關(guān)關(guān)系與相關(guān)性對(duì)應(yīng)表如表1 所示。

表1 相關(guān)關(guān)系與相關(guān)系數(shù)對(duì)應(yīng)表

3 結(jié)果分析

3.1 年變化特征分析

先利用每半小時(shí)一次的數(shù)據(jù)求出日平均能見度，進(jìn)一步求得月平均能見度如表2。

表2 浦東機(jī)場與虹橋機(jī)場月平均能見度及其相關(guān)系數(shù)

兩個(gè)機(jī)場能見度均有明顯的季節(jié)性變化特征，其原因可能是：上海地區(qū)受副熱帶高壓氣候和季風(fēng)氣候的影響，夏秋季節(jié)晴天較多、日照時(shí)間更長、降水量大一點(diǎn)，大氣能見度較冬春季節(jié)更好，而冬春季節(jié)晴天較少、日照時(shí)間較短、降水量偏小一點(diǎn)，大氣層結(jié)相對(duì)穩(wěn)定，空氣污染物較難清除，底層大氣中的氣溶膠顆粒容易富集，這些條件均有利于霧天和霾天氣的形成，因此能見度會(huì)受到很大影響。浦東和虹橋兩機(jī)場的能見度雖然變化趨勢大致相同，但是也存在一些細(xì)微的差異，從每個(gè)月的日平均能見度相關(guān)系數(shù)上可以看到，2018 年的3、4 月份和7、8 月份兩機(jī)場的能見度相關(guān)系數(shù)很小，而2018 年11 月到2019 年2 月的相關(guān)系數(shù)很大。所以在研究兩機(jī)場能見度差異時(shí)應(yīng)當(dāng)著重考慮3、4月份和7、8 月份。

從地圖上我們可以看到，兩機(jī)場距離很近，所以能見度變化趨勢大致相同，產(chǎn)生這種細(xì)微差異的原因可能是兩機(jī)場地理位置和周圍環(huán)境的不同。浦東機(jī)場臨海而建，并且遠(yuǎn)離市中心，而虹橋機(jī)場相對(duì)于浦東機(jī)場遠(yuǎn)離海邊，距離上海市中心也更近，而且上海市中心介于虹橋機(jī)場和東海之間，市區(qū)的建筑物等障礙物在一定程度上阻擋了來自西太平洋高壓西部的平流霧。

3.2 季節(jié)變化特征分析

這一年內(nèi)上海兩場日平均能見度的變化趨勢圖，按季節(jié)分為四部分：

從日平均能見度變化曲線可以清楚的看到，夏季和秋季兩機(jī)場能見度變化趨勢基本相同，浦東機(jī)場能見度變化一般比虹橋機(jī)場稍早一點(diǎn)，兩機(jī)場能見度的差別主要出現(xiàn)在3 月22 日到4 月5 日之間，這段時(shí)間也是虹橋機(jī)場低能見度天氣集中出現(xiàn)的時(shí)間，其中3 月31 日浦東機(jī)場低能見度只有3098 米，虹橋機(jī)場低能見度高達(dá)9582 米。

3.3 低能見度時(shí)刻特征分析

由于Ⅰ類精密進(jìn)近能見度最低標(biāo)準(zhǔn)為800 米，所以篩選出兩機(jī)場能見度低于800 米的時(shí)刻進(jìn)行分析。

統(tǒng)計(jì)上海兩機(jī)場每個(gè)月出現(xiàn)低能見度天氣的次數(shù)見表3。

表3 浦東機(jī)場和虹橋機(jī)場每月能見度低于800 米的次數(shù)統(tǒng)計(jì)

（1）從表中我們可以清楚的看到浦東機(jī)場低能見度天氣出現(xiàn)的頻率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于虹橋機(jī)場，而且浦東機(jī)場低能見度天氣主要出現(xiàn)在3 月份，虹橋機(jī)場的低能見度天氣主要出現(xiàn)在12 月。

統(tǒng)計(jì)上海兩場低能見度天氣出現(xiàn)的主要時(shí)間段見表4。

表4 浦東機(jī)場和虹橋機(jī)場能見度低于800 米在各時(shí)間段內(nèi)出現(xiàn)的次數(shù)統(tǒng)計(jì)

（2）從表中我們可以看出上海兩場低能見度天氣主要出現(xiàn)在夜間。

（3）上海兩場低能見度天氣發(fā)生時(shí)的風(fēng)向和風(fēng)速統(tǒng)計(jì)：

通過Metar 報(bào)文發(fā)現(xiàn)上海兩場低能見度天氣過程中發(fā)生風(fēng)向變化不定和靜風(fēng)的情況幾乎為0，可以忽略。將風(fēng)向大致分為北（N，348.76°-11.25°）、北東北（NNE，11.26°-33.75°）、東北（NE，33.76°-56.25°）、東東北（ENE，56.26°-78.75°）、東（E，78.76°-101.25°）、東東南（ESE，101.26°-123.75°）、東南（SE，123.76°-146.25°）、南東南（SSE，146.26°-168.75°）、南（E，168.76°-191.25°）、南西南（SSW，191.26 °-213.75 °）、西 南（SW，213.76 °-236.25 °）、西西南（WSW，236.26°-258.75°）、西（W，258.76°-281.25°）、西西北（WNW，281.26°-303.75°）、西北（NW，303.76°-326.25°）、北西北（NNW，326.26°-348.75°）共16 個(gè)方向，對(duì)這16 個(gè)風(fēng)向的風(fēng)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，結(jié)果顯示低能見度天氣過程中，浦東機(jī)場的風(fēng)向主要為東南風(fēng)、南東南風(fēng)和東風(fēng)，虹橋機(jī)場的風(fēng)向主要為北西北風(fēng)。浦東機(jī)場風(fēng)向偏西北和虹橋機(jī)場風(fēng)向偏東南時(shí)均很少出現(xiàn)低能見度天氣。

浦東機(jī)場3 月低能見度天氣各風(fēng)速出現(xiàn)次數(shù)見表5。

表5 浦東機(jī)場3 月低能見度天氣過程各風(fēng)速出現(xiàn)的次數(shù)統(tǒng)計(jì)

（4）上海兩場低能見度天氣現(xiàn)象過程中的相對(duì)濕度

空氣中水汽含量不變且氣壓一定時(shí)，氣溫降低到使空氣達(dá)到飽和時(shí)的溫度，稱為露點(diǎn)溫度，簡稱露點(diǎn)，氣壓一定時(shí)，露點(diǎn)的高低只與空氣中水汽含量多少有關(guān)，水汽含量越多，露點(diǎn)溫度越高，露點(diǎn)溫度的高低反映了空氣中水汽含量的多少，當(dāng)空氣處于未飽和狀態(tài)時(shí)，其露點(diǎn)溫度低于氣溫，只有在空氣達(dá)到飽和時(shí)，露點(diǎn)才和氣溫相等，所以可以用溫度露點(diǎn)差來判斷空氣的飽和程度，溫度露點(diǎn)差越小，空氣越潮濕。通過計(jì)算發(fā)現(xiàn)兩機(jī)場能見度小于800 米時(shí)的溫度露點(diǎn)差均小于2，如表6 所示，空氣接近飽和，濕度較大，滿足霧的產(chǎn)生條件。

表6 浦東機(jī)場3 月低能見度天氣各氣象要素統(tǒng)計(jì)

綜上所述，3 月進(jìn)入春季，氣溫回升，暖濕空氣與冷地表溫差顯著，風(fēng)速集中在2m/s-7m/s 范圍內(nèi)，暖濕空氣相對(duì)濕度較大，這些均符合平流霧產(chǎn)生的條件，加上適宜的風(fēng)向，西南風(fēng)在適宜的風(fēng)速下，將海面上的暖濕空氣吹到陸地，與冷地表接觸逐漸冷卻形成平流霧，最終使浦東機(jī)場形成低能見度天氣現(xiàn)象。12 月進(jìn)入冬季，氣溫降低，夜間或凌晨近地面水汽充沛，地表面輻射冷卻強(qiáng)，近地面氣溫下降迅速，容易形成逆溫層，有利于水汽的凝結(jié)，從而在虹橋機(jī)場形成輻射霧，使虹橋機(jī)場產(chǎn)生低能見度天氣現(xiàn)象。

4 相關(guān)性分析

從前文所述我們發(fā)現(xiàn)浦東機(jī)場的低能見度天氣主要出現(xiàn)在2018 年的3 月份，虹橋機(jī)場的低能見度天氣主要出現(xiàn)在2018 年的12 月，所以選擇浦東機(jī)場3 月的一次低能見度天氣過程和虹橋機(jī)場12 月的一次低能見度天氣過程，分析其能見度和風(fēng)速、溫度、露點(diǎn)溫度、溫度露點(diǎn)差的相關(guān)性。由于相關(guān)性分析所用到的變量來自于抽樣，所以可能存在誤差，還需進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)，利用SPSS 軟件進(jìn)行相關(guān)性分析及顯著性檢驗(yàn)。

4.1 兩機(jī)場低能見度天氣過程分析

選擇浦東機(jī)場2018 年3 月3 日09:00 到3 月4 日02:00的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，這段時(shí)間內(nèi)浦東機(jī)場的能見度經(jīng)歷了一次由好轉(zhuǎn)差再轉(zhuǎn)好的變化。

浦東機(jī)場此次低能見度天氣過程各項(xiàng)氣象要素統(tǒng)計(jì)如表7 所示。

表7 浦東機(jī)場3 月3 日一次低能見度天氣過程各項(xiàng)氣象要素統(tǒng)計(jì)

浦東機(jī)場2018 年3 月2 日9 點(diǎn)之前能見度大于10 千米，9 時(shí)30 分開始降低，10 時(shí)30 分降低至6000 米，持續(xù)大約半小時(shí)，11 時(shí)30 分回升至8000 米之后繼續(xù)降低，到下午14 時(shí)整降低至2000 米，下午19 時(shí)降低至1000 米以下，一直持續(xù)到晚上23 時(shí)，之后開始轉(zhuǎn)好，能見度小于1000 米的過程持續(xù)了4 個(gè)小時(shí)。

4.1.1 浦東機(jī)場能見度與風(fēng)速的相關(guān)性分析

從散點(diǎn)圖中幾乎很難看出能見度與風(fēng)速的關(guān)系，所以要先假設(shè)低能見度天氣過程中能見度和風(fēng)速相關(guān)性較差。

表8 和表7 是通過SPSS 軟件利用Pearson 相關(guān)性分析法得到的浦東機(jī)場2018 年3 月3 日到4 日一次低能見度天氣過程能見度和風(fēng)的相關(guān)性檢驗(yàn)的描述統(tǒng)計(jì)量（表8）和相關(guān)性分析（表9）。

表8 描述統(tǒng)計(jì)量

表9 相關(guān)性

從表8 可以看出此次低能見度天氣過程中能見度的樣本容量為35，極小值為500，極大值為9999，均值為3637，標(biāo)準(zhǔn)差為3390，風(fēng)速極小值為3，極大值為7，均值為4.54，標(biāo)準(zhǔn)差為1.094。

從表9 中可以看到，顯著性（雙側(cè)）P 值為0.145>0.01，所以不拒絕零假設(shè)，在置信度99%的水平上，相關(guān)系數(shù)為r=0.251，由于r 為正，所以能見度和風(fēng)速成正相關(guān)關(guān)系，0<0.251<0.3，所以能見度和風(fēng)速微弱相關(guān)，綜上所述，浦東機(jī)場低能見度天氣過程中能見度和風(fēng)速相關(guān)性較差，成正相關(guān)關(guān)系。

4.1.2 浦東機(jī)場能見度與溫度的相關(guān)性分析

假設(shè)溫度和能見度相關(guān)性較差。

使用SPSS 利用Pearson 相關(guān)性分析法得到浦東機(jī)場2018 年3 月3 日到4 日一次低能見度天氣過程中溫度與能見度的相關(guān)性檢驗(yàn)如表10（描述統(tǒng)計(jì)量）和表11（相關(guān)性分析）所示。

從表10 可以看出此次低能見度天氣過程中溫度極小值為12，極大值為17，均值為12.69，標(biāo)準(zhǔn)差為1.345。

從表11 中可以看到，顯著性（雙側(cè)）P 值為0.04<0.05，所以拒絕零假設(shè)，兩變量極顯著相關(guān)，在置信度95%的水平上，相關(guān)系數(shù)為r=0.348，由于r 為正，所以能見度和溫度成正相關(guān)關(guān)系，0.3<0.348<0.5，所以能見度和風(fēng)速低度相關(guān)，綜上所述，浦東機(jī)場低能見度天氣過程中能見度和溫度低度相關(guān)，成正相關(guān)關(guān)系。

表11 相關(guān)性

4.1.3 浦東機(jī)場能見度與溫度露點(diǎn)差的相關(guān)性分析

假設(shè)溫度露點(diǎn)差和能見度相關(guān)性較強(qiáng)。

使用SPSS 利用Pearson 相關(guān)性分析法得到浦東機(jī)場2018 年3 月3 日到4 日一次低能見度天氣過程中溫度露點(diǎn)差與能見度的相關(guān)性檢驗(yàn)如表12（描述統(tǒng)計(jì)量）和表13（相關(guān)性分析）所示。

從表12 可以看出此次低能見度天氣過程中溫度露點(diǎn)差極小值為0，極大值為3，均值為0.83，標(biāo)準(zhǔn)差為0.707。

表12 描述統(tǒng)計(jì)量

從表13 中可以看到，顯著性（雙側(cè)）P 值為0.000<0.01，所以拒絕零假設(shè)，在置信度99%的水平上顯著相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為r=0.601，由于r 為正，所以能見度和溫度露點(diǎn)差成正相關(guān)關(guān)系，0.5<0.601<0.8，所以能見度和溫度露點(diǎn)差顯著相關(guān)，綜上所述，浦東機(jī)場低能見度天氣過程中能見度和溫度露點(diǎn)差顯著相關(guān)，成正相關(guān)關(guān)系。

表13 相關(guān)性

4.2 虹橋機(jī)場一次低能見度天氣過程分析

選擇虹橋機(jī)場2018 年12 月2 日15:00 到12 月3 日05:00 的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，這段時(shí)間內(nèi)虹橋機(jī)場的能見度經(jīng)歷了一次由好轉(zhuǎn)差再轉(zhuǎn)好的變化。

上海虹橋機(jī)場2018 年12 月2 日14:30 之前的能見度為7000 米，從14:30 開始降低，15:00 降低至5000 米，持續(xù)兩個(gè)小時(shí)后，17:00 開始繼續(xù)降低，20:30 降低至最低500 米之后開始轉(zhuǎn)好，22:00 到達(dá)6000 米，隨后再次下降，23:00 降至5000 米后開始轉(zhuǎn)好，于次日00:00 達(dá)到7000 米，能見度低于1000 米的過程持續(xù)了1 小時(shí)左右。

虹橋機(jī)場此次低能見度天氣過程各氣象要素統(tǒng)計(jì)如表14 所示。

表14 虹橋機(jī)場12 月2 日一次低能見度天氣過程中各氣象要素統(tǒng)計(jì)

4.2.1 虹橋機(jī)場能見度與風(fēng)速的關(guān)系

先假設(shè)能見度與風(fēng)速相關(guān)性較差。

通過SPSS 軟件利用Pearson 相關(guān)性分析法得到的虹橋機(jī)場2018 年12 月2 日到3 日一次低能見度天氣過程能見度和風(fēng)的相關(guān)性檢驗(yàn)的描述統(tǒng)計(jì)量（表15）和相關(guān)性分析（表16）。

從表15 可以看出此次低能見度天氣過程中能見度的樣本容量為35，極小值為500，極大值為8000，均值為5382.86，標(biāo)準(zhǔn)差2303.895，風(fēng)速極小值為0，極大值為4，均值為1.86，標(biāo)準(zhǔn)差為0.879。

表15 描述統(tǒng)計(jì)量

從表16 中可以看到，顯著性（雙側(cè)）P 值為0.081>0.01，所以不拒絕零假設(shè)，在置信度99%的水平上，相關(guān)系數(shù)為r=0.299，由于r 為正，所以能見度和風(fēng)速成正相關(guān)關(guān)系，0<0.299<0.3，所以能見度和風(fēng)速微弱相關(guān)。綜上所述，虹橋機(jī)場低能見度天氣過程中能見度和風(fēng)速相關(guān)性較差，成正相關(guān)關(guān)系。

表16 相關(guān)性

4.2.2 虹橋機(jī)場能見度與溫度的相關(guān)性分析

先假設(shè)能見度與溫度不相關(guān)。

使用SPSS 利用Pearson 相關(guān)性分析法得到虹橋機(jī)場2018 年12 月2 日到3 日一次低能見度天氣過程中溫度與能見度的相關(guān)性檢驗(yàn)如表17（描述統(tǒng)計(jì)量）和表18（相關(guān)性分析）所示：

從表17 可以看出此次低能見度天氣過程中溫度極小值為17，極大值為20，均值為17.60，標(biāo)準(zhǔn)差為0.976。

表17 描述統(tǒng)計(jì)量

從表18 中可以看到，顯著性（雙側(cè)）P 值為0.005<0.01，所以拒絕零假設(shè)，兩變量極顯著相關(guān)，在置信度99%的水平上，相關(guān)系數(shù)為r=0.468，由于r 為正，所以能見度和溫度成正相關(guān)關(guān)系，0.3<0.468<0.5，所以能見度和風(fēng)速低度相關(guān)，綜上所述，浦東機(jī)場低能見度天氣過程中能見度和溫度低度相關(guān)，成正相關(guān)關(guān)系。

表18 相關(guān)性

4.2.3 虹橋機(jī)場能見度與溫度露點(diǎn)差的相關(guān)性分析

能見度與溫度露點(diǎn)差成正相關(guān)關(guān)系，相關(guān)性較好。

使用SPSS 利用Pearson 相關(guān)性分析法得到虹橋機(jī)場2018 年12 月2 日到3 日一次低能見度天氣過程中溫度露點(diǎn)差與能見度的相關(guān)性檢驗(yàn)如表19（描述統(tǒng)計(jì)量）所示。

從表19 可以看出此次低能見度天氣過程中溫度露點(diǎn)差極小值為0，極大值為3，均值為0.69，標(biāo)準(zhǔn)差為0.963。

表19 描述統(tǒng)計(jì)量

顯著性（雙側(cè)）P 值為0.001<0.01，所以拒絕零假設(shè)，在置信度99%的水平上顯著相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為r=0.534，由于r 為正，所以能見度和溫度露點(diǎn)差成正相關(guān)關(guān)系，0.5<0.534<0.8，所以能見度和溫度露點(diǎn)差顯著相關(guān)，綜上所述，虹橋機(jī)場低能見度天氣過程中能見度和溫度露點(diǎn)差顯著相關(guān)，成正相關(guān)關(guān)系。

4.3 小結(jié)

通過對(duì)浦東機(jī)場和虹橋機(jī)場各自的一次低能見度天氣過程中能見度和各氣象要素的相關(guān)性分析，我們可以發(fā)現(xiàn)，兩機(jī)場能見度和風(fēng)速、溫度的相關(guān)性類似，能見度與風(fēng)速微弱相關(guān)，與溫度低度相關(guān)，且都為正相關(guān)，兩機(jī)場低能見度天氣過程中能見度與溫度露點(diǎn)差顯著相關(guān)成正相關(guān)關(guān)系，所以上海兩場低能見度天氣主要受到空氣濕度影響，能見度與溫度露點(diǎn)差成正相關(guān)，即溫度露點(diǎn)差越大，空氣濕度越低，能見度越好，反之，溫度露點(diǎn)差越小，空氣越飽和，能見度越差。

5 總論

本文通過參考大量國內(nèi)外關(guān)于機(jī)場低能見度天氣的文獻(xiàn)，使用作圖和Pearson 相關(guān)系數(shù)分析法等多種方法，對(duì)上海兩場2018 年3 月1 日00:00 起到2019 年2 月28 日23:30這一年內(nèi)的能見度和風(fēng)向、風(fēng)速、溫度、露點(diǎn)溫度、溫度露點(diǎn)差之間的關(guān)系進(jìn)行了分析，并著重對(duì)兩場低能見度天氣過程中能見度和風(fēng)速、溫度之間分別進(jìn)行了Pearson 相關(guān)性分析。

通過上述分析，最終得到如下結(jié)論：虹橋和浦東機(jī)場能見度均表現(xiàn)出明顯的季節(jié)變化特征，夏季能見度最佳，冬季最差，這與上海地區(qū)的副熱帶高壓氣候和季風(fēng)氣候的特征有關(guān)，且兩場的低能見度天氣大多由霧造成，浦東機(jī)場的霧主要是因東南風(fēng)從海上帶來的平流霧，虹橋機(jī)場的霧則是來自內(nèi)陸的輻射霧。兩機(jī)場低能見度天氣多發(fā)生于夜晚和凌晨，因?yàn)檫@段時(shí)間內(nèi)最容易滿足霧的產(chǎn)生條件，如適宜的風(fēng)速風(fēng)向、暖濕空氣適宜的相對(duì)濕度、暖濕空氣與冷地表顯著的溫差等等。通過對(duì)比虹橋和浦東機(jī)場能見度的日變化特征，能夠發(fā)現(xiàn)兩個(gè)機(jī)場在能見度上升時(shí)間上的細(xì)微差別，浦東機(jī)場比虹橋機(jī)場的能見度早一個(gè)時(shí)次開始上升，這對(duì)機(jī)場能見度的預(yù)報(bào)具有重要的指示意義。