气候对陕西航空运输的影响和对策

第三屆海峽兩岸航空氣象與飛行安全研討會論文集2008‧台北67气候对陕西航空运输的影响和对策句兆贵（西北空管局）摘要本文从航空气象的角度简要介绍了陕西关中、陕北、陕南三大区的气候，论述了气候对陕西空域内飞行安全和效率、空中交通流量的提高、航空货运、航空旅客、航空港建设和运行的影响，以大量的实例详细分析了颠簸、低能见度、雷暴、暴雨、飞机积冰、高温、风向风速、低空风切变等气候环境因素对民航飞行等航空运输活动的影响；定型和定量地分析了不利于航空运输的天气气候因素对航空营运所产生的损失。针对陕西经济对航空运输的需求变化和气候特点提出了建设空域内立体的综合观测和监测系统、创新预报技术、积极开展消雾等人工影响天气服务、建设航站一体化气象系统和航线区域一体化气象服务系统、建立气象、航空、环保、陆面交通共亨的关中地区大雾监测和预报系统、积极与先进国家和气象、军队、环境等部门进行数值预报模式研究开发、资料处理、重要天气预报技术、气象服务技术等方面的合作与交流，充分利用国内外、民航内外的科研成果等建设性的对策。一、陕西气候简述1.1陕北区春季由于冷空气频繁入侵，冷锋过境时常有大风天气，8级以上的大风日数全年在75天以上，风速可达30米/秒，。大风吹起的扬沙或沙尘暴、能见度一般在1——2千米。春季约有浮尘15—20天。最强的浮尘空中能见度小于1公里。伸展高度可达4500米以上能见度小于1公里的沙暴，每月约1—2天。夏季本区气温较高，极端最高气温可达40℃以上，本区雷暴日数大部分地区在25—35天，。阴雨天气转晴后，连续数日午后常出现热力性雷阵雨天气，。6—8月份，是黄土高原雷暴活动的旺季。一天之中，以13—17时发展最盛。。秋季多雨，常出现低云，夜间雨后转晴，次日易出现雾。九月前后常有连续性降水，后期出现烟雾。当低层水流充沛时，后半夜至凌晨会产生辐射雾。冬季蒙古冷高压较长时间控制本场，风速不大，气候干冷，当强寒潮过境时会出现大风和少量降雪，地面积雪、跑道结冰时出现。1.2关中区本区冬夏两季多晴天，春秋两季多阴雨。春季冷暖空气交汇，东北风较大，多阴雨.夏季副热带气压控制时间较长，天气晴朗炎热，雷暴天气多出现在午后或傍晚。雷暴年平均不足20天，而且多在16—20时出现。秋季冷空气活动频繁,多阴雨、低云天气，有时长达30余天。冬季受冷空气团控制，雨雪稀少、泾河、渭河晨雾随风移来时，浓度大.秋冬季关中地区特别是咸阳机场大雾引发的低能见度日数年均达79天。1.3陕南区第三屆海峽兩岸航空氣象與飛行安全研討會論文集2008‧台北68本区属于亚热带大陆季风气候，全年雾日可达31天以上，能见度小于4千米有170天以上。春季冷空气活动频繁，时有浮尘、扬沙等天气现象。夏季副热带气压控制时间较长，天气炎热，夜间雷雨较多，午后地方性对流发展频繁，秦巴山区积云发展旺盛，云顶可达12000米以上,雷暴年平均日数多达40天以上，巴山山区雷暴日在30天以上。秋季持续阴雨天气多。一次连阴雨过程，可维持10—15天以上。连阴雨期最长的可达25天以上，秋季降水量在300毫米以上，约占全年降水量的30%；阴雨天气后，早上多碎层、碎积云，上午演变为积云和层积云，秋季湿度大，阴雨连绵，多低云，能见度低。锋前伴随的低能见度区移动较慢，甚至可长达5——7天。冬季少雨雪，多晴天，多大雾，能见度低。一般在十点以后，随日增温而消散，有时可持续到中午十二点以后。二、天气气候对民航运输的影响2.1陕西气候对飞行的影响在造成航班不正常的20类原因中，天气原因造成的航班不正常数量位列第一。西安咸阳机场1991至2005年间，天气原因造成的返航备降达31102架次，空客—310型每小时直接成本5.2万元计算，备降到最近的兰州机场，往返1小时计算，损失至少在9万元以上。颠簸、低能见度、、雷暴、、积冰、低空风切变等是造成航班返航备降的主要天气条件。2.1.1颠簸3—6月份，黄土高原地区受热不均，乱流发展，飞行经常遇到颠簸。一年四季飞机飞过积状云或冷锋，常遇到强度不等的颠簸；在浮尘区域内飞机，遭遇到较强的颠簸；在洛河喇叭口，南泥湾以北山区，地形引起的颠簸，对于低空飞行的飞机有较大的危险。。一次一架伊尔14飞机，由西安到太原，从走廊高度开始到3900米，一直脱离不了颠簸层，机上服务员被碰伤，茶具被打碎。1975年5月24日，空军一架安24飞机，在贺兰山东侧，高度4200米，遇到中度以上颠簸，5秒钟内掉高度500米，机上50%人员碰伤，险些造成事故。2.1.2.低能见度近十几年来，因雾等恶劣能见度造成的飞行事故，占所有天气原因造成事故的49%；能见度低于4000M时，飞机在延安、汉中、安康机场就不能降落，因大雾导致西安机场飞机延误占总延误量的78.9%。秋冬季西安机场每年因大雾造成航班大面积延误.1992年12月连续7天大雾造成近300个航班取消或延误，机场候机楼人满为患，给航空公司和旅客造成很大损失。2.1.3、雷暴雷暴云中因对流运动强烈，电位差很大，在其中飞行会遇到强烈的颠簸、积冰、闪电击、阵雨和恶劣能见度。有时还会遇到冰雹、下击暴流、低空风切变。停放在地面的飞机，有时也会遭到大风和冰雹的袭击。陕西飞行区内夏季机场起降航道常有雷暴云，使飞机不能正常起飞、降落或在航路上飞行；非常强大的雷暴云常造成飞机返航备降和延误大量延误。2.1.4暴雨第三屆海峽兩岸航空氣象與飛行安全研討會論文集2008‧台北69陕西出现的暴雨会引起大量地表泾流沿坡沟下泻，汇集成局地洪水，冲向机场，淹没跑道，迫使机场关闭，造成灾害性影响。如安康机场，年平均降水量540.9mm，但在1969年8月8日夜至9日午后，出现持续18小时17分钟，雨量高达169.2mm的大暴雨，造成山洪爆发，冲向机场，淤泥两次淹没跑道、停机坪，滑行道；发报台天线塔倒塌，造成机场关闭，损失达亿元。2.1.5飞机积冰国内因飞机积冰造成的飞行事故占总数的14.2%。在陕西积冰同样是影响飞行安全和正常的重要航空气候因素。飞机机翼积冰后，会导致滑行起飞时气流流过机翼表面层时过早的分离，将使机翼平滑的气动效率和升力遭受严重破，升力系数大减，阻力系数大增，造成飞机在离地时刻机翼失速。飞机在航路上积冰同样会造成空气动力性能变差，操纵困难，严重时通信中断、发动机停车、造成飞行事故。1986年12月15日，一架ＡＮ－24型执行兰州－西安－成都航班任务时，云中飞行，高度3600M左右，遇严重积冰爬升困难，风挡刮雨器处的冰块有足球大小，右发动机因进气道被脱落冰块堵塞发生喘振而停车，动力骤减，返航中川机场。降落时由于推力不均和机上积冰影响，出现偏离航线；在复飞时，冲出跑道导致一等飞行事故。1974年11月4日，442飞机17时04分从西安起飞到中川，上升4800米后，达到轻一中冰，上升到5700米，达到中度以上结冰，后高度从5700米掉到5100米，表速降到280公里/时，后返航西安。1974年2月22日，318飞机08时46分从西安去安康，过镇安以后遇到中度结冰，高度从3300米掉到2700米，表速减小到150公里/时，下降时甩冰，飞机多处出现裂纹。2.1.6高温温度对飞机的载量、耗油量、空速表和高度表的指示、极值平飞速度和升限、是否打开除冰设备、选择脱离积冰区的方式、以及航油种类的选择等都有影响。尤以高温影响最严重，如气温高时，发动机推力的减小，所需燃油的增加，都必须减轻商载运量。如对于现代宽体客机，温度每升高10度，就需增加大约2吨的燃油，即减载2吨。陕西各机场每年在夏季因高温减少载客、载货给航空公司造成的损失达几千万元。2.1.7风向风速当风速超过机型的起降标准时就不能起降。在高空顺风飞行则速度快，时间短，节省油量；逆风飞行，则速度慢，时间长，耗油增大，成本增加。不同型的飞机起降风速的限制不同，侧风达到标准时飞机就不能起降，因此造成的航班延误占3.2%。2.1.8低空风切变低空风切变常引起飞机空速和升力的急剧变化，使飞机偏离爬升或下滑的规定轨迹而危及起飞或着陆安全。因雷暴、锋面、低空逆温、地形引发的风切变四季均有发生。2002年3月21日15时20分榆林西沙机场飞机进近下降到400M遇风切变无法降落而返航西安;西安咸阳机场1992年至2005年发生低空风切变达40余次,2005年8月15日发生的强风切变造成6架飞机返航备降和17架飞机延误，有关航空公司直接经济损失至少100万元。2.2.对空中交通流量的影响第三屆海峽兩岸航空氣象與飛行安全研討會論文集2008‧台北70目前，流量控制已是造成航班延误的重要原因之一。据2003年7月民航总局统计，流量控制延误的航班位居第三。陕西所处空域、通讯导航设施的限制和天气是制约空中交通流量提高的不利因素。其中，因不利的天气环境造成的流量控制占11%。特别是大雾、雷雨影响最大。2.3．对航空货运和旅客的影响。陕西的低能见度、雷雨、风沙、高温等不利于飞行的天气环境，对时间要求较高的旅客、对气象敏感度高的动物、植物、食品等货物的运输影响很大。对于航空旅游者而言，台风、持续时间较长的大范围大雾、暴雨等恶劣天气不仅影响正常出行，而且提高了时间等成本。2.4．对航空港建设的影响陕西的大雾、低空风切变、暴雨等天气不仅提高了机场建设成本，而且增加了机场运行费用。暴雨环境使机场防洪标准和投入增大；大雾、低空风切变、积冰要增加导航、气象、机场设备的建设和运行成本。建设Ⅱ类导航设备要化大量的资金，建成后每年要进行校验，都需要经费支持，执行Ⅱ类的班机机组要周期性训练，都会增加运行成本。三、对策(一)建设空域内立体的综合观测和监测系统，提高对天气的监测能力。在低能见度频发的区域或机场建设卫星、雷达、风廓线仪、自动气象站支持下的大雾监测、预警系统，在强对流和风切变频发的区域或机场建设立体的强对流天气和风切变监测和预警系统，在大雾、雷暴频发且飞行密度大的机场建设水平分辨率为10—15km的加密自动观测网；为预报、预警、监测重要天气、航空器运行、国家空管流量管理、空港高效运行提供实时的大气环境要素和航空运行所需的气象资料。(二)．创新预报技术：全面普及全球和国家数值预报系统所提供的数值预报产品的释用技术，研制颠簸预报模式、积冰预报模式、雷暴预报模式、低能见度预报模式.开发多维天气系统结构和状态模拟技术。(三).建设一体化气象服务系统建设满足空管、飞行、航务、运行控制、飞机管理、旅客服务等系统且以气象实时综合观测信息资料处理系统、数据库系统、风切变警报系统为支持，集重要气象预报、数值预报产品、卫星资料、雷达资料、风廓线资料、格点资料为一体的航站和航线区域气象系统；积极开展消雾等人工影响天气服务。(四)强化资源共享3.4.1加强与国内外专业委员会的合作，加快机场气象观测系统、自动站、天气雷达、风廓线仪与国家观测网互联；建设气象、环保、陆面交通、民航、军队共享的关中大雾监测和预报系统。3.4.2加强国内外科研合作积极与先进国家和气象、科学院所、军队、环境等部门在数值预报模式研发、资料处理、重要天气预报技术、气象服务技术等方面的合作与交流。