日照機場大霧氣候特征及氣象條件分析

陳玉雪

（山東省機場集團日照山字河機場，山東 日照276800)

主導(dǎo)能見度是確定飛行天氣狀況的重要標(biāo)準(zhǔn)之一，也是確定機場是接收還是釋放飛機的重要依據(jù)。能見度決定飛機起降的安全，當(dāng)機場的能見度降＜1 000 m時被稱為“低能見度現(xiàn)象”，會嚴(yán)重影響航空和正常飛行的安全。如果機場有低能見度的現(xiàn)象，該天將被視為“低能見度日”[1]。

本文利用日照機場2016年—2020年5年的地面自動氣象觀測數(shù)據(jù)，分析了霧引起的低能見度現(xiàn)象的氣候特征，以期為天氣預(yù)報員準(zhǔn)確預(yù)報氣象發(fā)生以及低能見度氣象現(xiàn)象的消散提供依據(jù)。

1 資料及處理方法

本文資料取自日照山字河機場2016年—2020年逐日地面氣象自動觀測資料。

霧是靠近地面的空氣中的水蒸氣會凝結(jié)或凝華現(xiàn)象，導(dǎo)致主要能見度＜1 000 m[2]。大霧日統(tǒng)計：以16時UTC為限，1 d中只要有1次或多次大霧記錄，將被計為1個大霧日。跨越16時UTC的濃霧，將其計算為2個大霧日。大霧持續(xù)時間的計算方法：1 d中大霧的間隔是在4 h內(nèi)的，則將其計算為1次大霧并持續(xù)累積時間；當(dāng)1 d大霧間隔＞4 h時，則定義為另一次大霧；同時，通過16時UTC的同一場大霧作為1次連續(xù)大霧的過程處理；每個時次大霧的產(chǎn)生和消散頻率基于大霧的開始和結(jié)束時間。

2 大霧的氣候特征分析

2.1 大霧的日變化規(guī)律

由圖1可知，日照機場大霧天氣的生成主要集中發(fā)生在協(xié)調(diào)世界時20時—21時和協(xié)調(diào)世界時21時—22時，分別占大霧生成時間的19.6%和13.3%，這主要是由于這2個時段是日最低氣溫出現(xiàn)的時間，氣溫的降低有利于近地層的水汽凝結(jié)達到飽和而形成霧，特別是輻射霧的生成。根據(jù)數(shù)據(jù)顯示，協(xié)調(diào)世界時2時—3時和7時—8時，本場未曾生成過大霧天氣，生成頻率最小，為0.0%；而大霧的消散時段主要集中在協(xié)調(diào)世界時23時—次日0時，占大霧消散時間的19.6%，其次協(xié)調(diào)世界時0時—1時和22時—23時，分別占大霧消散時間段的16.1%和14.7%。

圖1 大霧生成、消散時間段百分率Fig.1 The percentage of fog generation and dissipation time period

根據(jù)統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，本場各月大霧消散時間早晚也有所不同：春夏季節(jié)，消散時間大多數(shù)在協(xié)調(diào)世界時22時—次日0時；秋冬季節(jié)，消散時間則大多在協(xié)調(diào)世界時2時—4時。大霧消散時間早晚的不同，主要取決于日出后本場地面氣溫的回升情況：春夏季節(jié)，日出時間較早，太陽輻射蒸發(fā)促使了大霧的快速消散，地面迅速回溫會引起局地對流不穩(wěn)定能量的增長，使近地面層的不穩(wěn)定性增加，破壞近地面的逆溫層，降低了有利于輻射霧形成的層結(jié)穩(wěn)定性。

同樣由圖1可知，協(xié)調(diào)世界時12時—13時，本場大霧出現(xiàn)頻率開始增加，協(xié)調(diào)世界時22時始大霧消散頻率增加。由此可見，本場能見度具有明顯的“日出則升，日落則降”的日變化特點。

圖2 大霧持續(xù)時間頻率統(tǒng)計Fig.2 The fog duration frequency statistics

由表1可見，大霧生成后，大霧維持時間多為0～3 h，占總數(shù)的58.0%；3～6 h占22.4%；6～9 h占13%；維持時間在9～12 h和12～24 h的總計10次，分別占比4.2%和2.8%。根據(jù)本場地面氣象自動觀測資料和例行觀測記錄本紀(jì)要欄資料統(tǒng)計，大霧維持時間6 h以上的總計28次，其中協(xié)調(diào)世界時13時即出現(xiàn)大霧過程15次，占比53.6%，以平流霧為主，持續(xù)時間長，影響范圍大。如果把連續(xù)霧日看作一個霧過程，大霧過程最長為16時，出現(xiàn)在2016年2月11日13時（UTC）—2016年2月12日4時（UTC）。

表1 日照機場2016年—2020年大霧持續(xù)時間統(tǒng)計表Tab.1 The statistics of heavy fog duration of Rizhao airport from 2016 to 2020

2.2 大霧的年變化規(guī)律

日照機場2016年—2020年，年平均大霧日為30.8 d，以輻射霧為主。一年中每月均有大霧出現(xiàn)，其中以6月最多，月平均大霧日為4.2 d，其次是7月和5月，月平均大霧日分別為3.6 d和3.2 d；出現(xiàn)最少的是9月，月平均大霧日僅為0.8 d，其次是10月和8月，月平均大霧日分別為1.4 d和1.8 d。2016年—2020年最多大霧日數(shù)在6月，其次是7月；大霧產(chǎn)生這種月分布的主要原因是由于本場夏季盛行東南風(fēng)，受海面洋流影響，6月—7月地面濕度條件較好，而近地面層充沛的水汽是大霧形成和維持的必要條件之一，因此出現(xiàn)6月—7月大霧日數(shù)較多的月分布特點；而8月，雖然水汽也很充沛，但地面氣溫偏高，太陽輻射蒸發(fā)作用顯著，對近地層的水汽凝結(jié)有顯著的消極作用，不利于大霧的形成。對各月大霧平均持續(xù)時間進行統(tǒng)計可見，全年以2月大霧的持續(xù)時間最長，月平均持續(xù)時間為16.2 h；其次是6月，月平均持續(xù)時間為15.4 h；持續(xù)時間最短的是9月，月平均持續(xù)時長3 h。

3 大霧天氣與氣象要素的關(guān)系

大霧的形成主要取決于4個條件[1]，即冷卻條件、水汽條件、風(fēng)的條件和層結(jié)條件。而風(fēng)和水汽條件在大霧的形成和維持過程中起著至關(guān)重要的作用，現(xiàn)通過統(tǒng)計2016年—2020年日照機場21：00（UTC）的地面風(fēng)場和大霧前日12：00（UTC）的相對濕度進行統(tǒng)計分析。

根據(jù)歷史資料統(tǒng)計，2016年—2020年日照機場本場共出現(xiàn)大霧日154個，由于本場大霧的出現(xiàn)具有明顯的日變化特征，以20時—22時（UTC）為最多，而21時（UTC）有霧就有84 d，占總數(shù)的54.5%，因而本文對日照機場21時（UTC）自動觀測的風(fēng)向方位頻率進行了統(tǒng)計。統(tǒng)計結(jié)果發(fā)現(xiàn)（如圖3所示），大霧過程風(fēng)一共出現(xiàn)7個方位，其中VRB（風(fēng)向不定)出現(xiàn)的頻率最大，占67.83%，其次為東北風(fēng)，出現(xiàn)頻率為45.45%，南風(fēng)出現(xiàn)的頻率最小，僅占0.70%。統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，在2016年—2020年5年中，大霧日21時（UTC）平均風(fēng)速為0～3 m/s的日數(shù)占95.1%，由此可推斷出平均風(fēng)速在0～3 m/s范圍內(nèi)是本場大霧產(chǎn)生和維持的有利條件。

圖3 大霧日21時（UTC）地面風(fēng)向Fig.3 The ground wind direction at 21:00(UTC)on foggy day

4 結(jié)論

①日照機場本場能見度具有明顯的“日出則升，日落則降”的日變化特點，其生成主要集中發(fā)生在協(xié)調(diào)世界時20時—22時時段，占大霧生成時間的32.9%；消散頻率最高時段出現(xiàn)在協(xié)調(diào)世界時23時—次日0時，占大霧消散時間的19.6%；大霧持續(xù)時間以3 h內(nèi)為多，占58.0%。②日照機場2016年—2020年，年平均大霧日為30.8 d，以輻射霧為主；一年中每月均有大霧出現(xiàn)，其中以6月最多，9月最少。③大霧日VRB（風(fēng)向不定）出現(xiàn)的頻率最大，占比67.83%，其次為東北風(fēng)，出現(xiàn)頻率為45.45%，南風(fēng)出現(xiàn)的頻率最小，僅占0.70%；大霧日21時（UTC）平均風(fēng)速為0～3 m/s的日數(shù)占95.1%，可見平均風(fēng)速為0～3 m/s是本場大霧產(chǎn)生和維持的有利條件。