基于人工观测资料的桂林两江国际机场的低云的变化特征

基于人工观测资料的桂林两江国际机场的低云的变化特征

白文

中国民用航空桂林空中交通管理站  广西壮族自治区桂林市  541106

摘要  云是水汽凝结雾在空中聚集而成的现象，不仅能反映当时的大气运动状态、大气稳定度和水汽条件，还能在一定程度上预示未来天气的变化趋势。本文基于桂林两江机场2016-2021年24小时逐时云量、云状和云高的人工观测资料，利用统计分析方法，对桂林两江国际机场的低云云况作特征性分析。结果表明：在一年中，三月份是云高小于等于60m的低云天气最频发的月份，显著多于其他月份，十月份最少。春季是云高小于等于60m的低云天气最频发的季节，秋季最少。在一天中，云高小于等于60m的低云天气主要发生在傍晚日落之后至凌晨日出之前，凌晨5点是发生该天气概率最高的时次。

关键词  桂林两江机场 低云 统计分析 变化特征

引言

云的形成和演变是大气运动过程的表现，预示着未来天气的变化。民航机场作为飞机起飞、着陆的重要场所，其气象条件的好坏直接影响着航空安全。影响飞机起降的气象条件包括雾、低云、风的垂直切变以及积水、积雪等，但就气象要素而言，主要取决于云的高低、能见度和风的大小。云对飞行的影响，如云中、云外的气流升降会造成飞机颠簸，云中能见度差，影响飞行；云中的过冷却水滴会使飞机机体积冰；云中雷电可损坏机身和仪器等[1-3]。因此，深入研究和把握机场上空云的状况，尤其是低云的状况，对于保障航空安全至关重要。

国内相关的研究工作如张雪芹[4]等利用青藏高原及其周边75个地面气象台站的云量日均值资料，分析了1971--2004年总云量的时空变化特征。刘瑞霞[5]等采用ISCCP D2资料，分析了中国云的时空分布特征，变化趋势和总云量的年内变化特征。曾昭美[6]等利用我国一些条件较好的台站云量观测资料，分析了1950--1988年我国近40 a云量变化概况。翁笃鸣[7]等根据国际卫星云气候计划(ISCCP)总云量资料，分析指出卫星总云量图能更好地揭示 青藏高原、塔克拉玛干沙漠以及沿海地区的云气候特征。

由于云的多样性、不稳定性以及观测方法的局限性[8]，长期以来对云的研究相对较少，特别是航空机场等特殊场所局地范围云的周期性变化的研究更少。本文利用桂林机场多年地面观测资料，对桂林机场云的周期性变化特征进行统计，得出有关云状、云量等的周期性变化特征，期望能够对提高机场的云要素预报准确度、保障航空安全有一定的参考价值。

1 资料及方法

桂林两江国际机场始建于1993年9月，常年进行24 h不间断地面人工观测，拥有每日24 h逐时云、能见度、天气现象、风、地面气温、气压等常规气象资料。

桂林两江机场 01/19 跑道提供仪表着陆系统类运行, 根据规定[9],Ⅰ类精密进近着陆 (以下简称Ⅰ类)标准为:

1) 使用方向跑道视程 (简称 RVR)≥550 m;

2) 决断高≥60 m;

本文在桂林两江国际机场2017年1月1日-2021年12月31日24小时逐时的观测资料中逐时云量、云状和云高的人工观测资料中，选取对航空器起飞着陆有重要影响的高度小于等于60米的低云进行特征性分析。在2017至2021年中，出现云高低于等于60米的低云时次共185组数据，对该数据进行特征性分析。

2统计分析

2. 1低云量的年变化特征

图1在2017-2021年中云高小于等于60m时的低云云量

桂林两江国际机场的高度小于等于60m的低云天气的出现具有明显的特征。如图1，是在2017-2021年中云高小于等于60m时的低云云量分布图，在2017年至2021年期间，当低云高度小于等于60m时的天气共出现185次，其中高度小于等于60m最大低云云量为6个量（按8分量制，下同），5年中仅出现一次，最小低云云量为0个量，出现次数占比较少，次均低云云量为1.3个量，5年中大多数出现云高小于等于60m的天气时，低云云量均在1个之2个量之间。

图2在2017-2021年中每月云高小于等于60m的天气出现频次

在2017年至2021年中，桂林两江国际机场小于等于60m的低云天气的累年平均值为37个时次。如图2，是在2017-2021年中每月云高小于等于60m的天气出现频次分布图，从图中可以明显看出，在选择的5年样本资料中，出现云高小于等于60m的天气出现频次最多的月份是三月份，5年出现72个时次，且从三月到七月份开始出现明显下降趋势，其余月份低云出现频次明显较少，九月和十月份频次最低，仅出现2至3个时次。

图3在2017-2021年中每月云高小于等于60m的云量累年平均值

桂林两江国际机场小于等于60m的低云的低云量的次均累年平均值为0.75个量。如图3，是在2017-2021年中每月云高小于等于60m的云量累年平均值变化曲线图，桂林两江国际机场的出现云高小于等于60m的低云天气时的低云云量也具有明显的特征，低云云量最多的月份在三月份，5年中平均每年三月份出现按的小于等于60m的低云总量为18.4个量，三月份到七月份开始出现逐渐下滑趋势，且在九月和十月份达到最低值，5年平均值仅有0.4和0.6个量。

2. 2低云日变化特征

图4在2017-2021年中低云天气在各个时次出现的频次

桂林机场低云天气的出现具有明显的日变化特征。如图4所示，是在2017-2021年中低云天气在各个时次出现的频次分布图，低云天气主要发生在傍晚日落之后至凌晨日出之前,早上09时 (北京时, 后文同) 以后低云天气的发生次数都明显为减少趋势，在5点出现小鱼等于60m的低云的频次最多达到22个时次，且在午后13时降至最低值, 在5年中，此时次没有云底高小于等于60 m的天气发生。低云发生频率的极大值出现在夜间05时, 在05时以后出现显著下降。

图5在2017-2021年中低云天气时各个时次出现的平均云量

同时，桂林机场低云天气的出现的低云云量也具有明显的特征。 如图5所示，是在2017-2021年中低云天气时各个时次出现的平均云量分布图，在近年资料中，低云天气出现时，每次的平均低云云量均在1个量至2个量之间。每次平均最多低云云量为3个量，最少低云云量为0个量，且极值云量出现的时次较少，绝大部分低云天气过程中低云量均在1至2个量。

2. 3低云季节变化特征

图6在2017-2021年中低云天气时各个时次出现的平均云量

桂林机场低云天气的出现的低云云量也具有明显的季节特征。如图6所示，该图是在2017-2021年中出现低云天气时在各个季节的频次分布图，从图中可以看出，在5年中小于等于60m的低云在春季（3至5月）出现频次最高，达到112个时次，明显高于其他季节，在秋季（9至11月）最少，5年中仅有14个时次，这与桂林的气候特点也息息相关，桂林在春节是典型的低云低能见度频发的季节。

3结论

林两江国际机场云高小于等于60m的低云天气具有明显的年变化特征、日变化特征和季节特征，与实际的桂林的气候特征相符合。从选取的2017年至2021年的样本资料可以得出：

1.在一年中，三月份是云高小于等于60m的低云天气最频发的月份，显著多于其他月份，十月份最少。

2.在一年中，春季是云高小于等于60m的低云天气最频发的季节，秋季最少。

3.在一天中，云高小于等于60m的低云天气主要发生在傍晚日落之后至凌晨日出之前，显著多于白天日出之后，凌晨5点是发生该天气概率最高的时次。

参考文献

[1]章澄昌．飞行气象学[M]．北京：气象出版社，2008．

[2]李子良，傅刚．川西盆地雾和能见度的气候特征及其对飞行的影响[J]．中国海洋大学学报，2007，37(2)：191—196．

[3]王天奎．沈阳桃仙机场春季冷锋型雷暴与冷锋型大风合成对比分析[J]．气象与环境学报，2006，12(6)：22—28

[4]张雪芹，彭莉莉，郑度，等．1971--2004年青藏高原总云量时空变化及其影响因子[J]．地理学报，2007，62(9)：959—969．

[5]刘瑞霞，刘玉杰，杜秉玉．中国云气候特征的分析[J]．应用气象学报，2004，15(4)468—476．

[6]曾昭美，严中伟．近40年中国云量变化的分析[J]．大气科学，1993，17(6)：688—696．

[7]翁笃鸣，韩爱梅．我国卫星总云量与地总云量分布的对比分析[J]．应用气象学报，1998，9(1)：32—37．

[8]刘健．中国区域特性分析及在FY一2云检测中的应用[J]．应用气象学报，2009，20(6)：673—681．

[9]FAA. RTCA INC. , Document RTCA/ DO-254, Design Assurance Guidance for Airborne Electronic Hardware (AC 20-152), 2005.