南极中山站地区航空飞行的天气条件

许淙，孟上，李永生，孙启振

（国家海洋环境预报中心，北京 100081）

南极中山站地区航空飞行的天气条件

许淙，孟上，李永生，孙启振

（国家海洋环境预报中心，北京 100081）

随着中国南极考察事业的不断发展，科考工作进一步深入，南极地区不同机型的各类飞行活动将日益增多。开展南极航空气象服务是确保飞行安全，提高科考效率的迫切需求。南极冰雪高原的地形复杂，天气多变且局地性强，但是航路和场站的气象资料积累很少，航空气象服务的困难较大。本文对南极中山站地区影响飞行安全的主要天气现象，中山站地区的适航时间，天气条件等进行了初步探讨。

中山站；天气条件；航空气象服务

1 引言

南极冰雪高原看似广阔无垠，但地形复杂，天气多变，冰裂隙交错纵横，陆路交通耗时长，路途艰险。中国南极昆仑站距海岸一千多千米，每年前去该站的运输车队所经历的危险和困难是众所周知的。多年来我国在南极考察中已使用直升机进行多种空中飞行作业，直升机以其机动、快速的特点在南极考察中发挥了重要的作用。随着中国南极科考工作的进一步深入展开，考察项目日渐增多，考察的地理范围不断扩大并向南极大陆纵深扩展，许多研究项目需要在冰架，内陆高原设立观测点，需要长距离运送人员、设备；有些科考项目需要用飞机搭载探测仪器进行高空探测，这些都迫切需要固定翼飞机的支持。2012年南极中山站将开始小型飞机飞行，并将会逐步扩大飞行范围和飞行时次。同时中山站机场建设也正在筹备中，为今后的大型飞机飞行作准备。随着南极飞行活动的日益增多，研究南极地区危险飞行天气、完善气象监测、开展南极地区航空气象服务、确保安全高效航空飞行将是今后南极气象工作的重点之一。为此我们对南极适航天气，航空天气预报，中山站机场天气监测等问题进行了一些研究分析。仅以本文为始，首先对南极中山站地区航空飞行的天气条件进行初步讨论。

2 航空气象服务和影响南极中山站地区飞行安全的主要天气

顾名思义，航空气象服务就是为航空活动探测，分析气象资料，准确地提供飞行活动需要的航空气象产品，保障飞行的安全和高效。

南极大陆是一冰雪高原，海拔高，气温低，天气恶劣且变化快，有许多独特的天气现象。南极没有商业航线，除去直升飞机的短途飞行,在南极半岛和南极沿岸一些考察站附近有不同型号的固定翼飞机的飞行活动，这些飞行大多集中在夏季，向内陆纵深的飞行较少。因此南极地区的航路气象历史资料稀少，机场多是建立在冰盖上的简易机场，场站气象资料也不全，这些情况使在南极地区进行航空气象服务十分困难。

南极天气的一个重要特点是局地性强，相邻两个地点的天气特征会有很大不同。如海陆风、下降风、白化天气等天气现象的局地性都很强，且与地形有很大关系。在此我们仅讨论南极中山站地区影响航空飞行的主要天气现象及其危害。

（1）低温。中山站年平均气温-9.5℃,冬季最低温度可达-45.7℃，低温可使飞机积冰，地面出现白霜和冰晶[1]。

（2）大风。中山站地区经常受到极地气旋的侵扰，气旋在中山站可产生最大风速达到43.6 m/s的大风。气旋大风的破坏力大，短时间风速、风向会发生突变，对飞机起降和地面停泊的飞机危害极大。

（3）降雪。中山站很少有降雨记录，但四季都可出现降雪。降雪可降低能见度，使跑道变得湿滑，还容易出现积冰现象[2]。如果降雪的同时风速达到一定强度，还会出现吹雪和雪暴，严重时能见度可降至为零[3]。

（4）云。中山站基本上没有对流性积云的记录，但气旋过境时经常观测到低云和中云。气旋锋前的西北气流来自低纬度海洋，湿度大，因此飞机在云中飞行时容易出现积冰现象。同时中低云在飞机起降时会影响飞行员的视程。

（5）风切变。气旋锋面附近的温度场、风场有显著的差异，有利于产生湍流而出现颠簸和低空风切变。另外中山站地区为丘陵地带，海、陆表面的热力差异大，有明显的阵性风现象。剧烈的空中颠簸和强低空风切变分别对飞行和起降过程构成严重威胁[4]。

（6）白化天气。中山站雾天气很少，但出现过白化天气，记录不详细。白化天气出现时天地混为一体，没有远近、方向感，对低空飞行和起降十分危险。

图1 南极中山站地形图

图2 中山站月平均温度变化 图3 中山站夏季1月份气温日变化

图4 多年月平均风速图5 1月份风速日变化

图6 中山站风向统计

3 中山站地区主要天气特点和适航时间

中国南极中山站（76°22'E，69°22'S）建于1989年，坐落在东南极普里兹湾（Prydz Bay）伊丽莎白公主地拉斯曼丘陵的维斯托登半岛上，西南距艾默里冰架和查尔斯王子山脉几百千米。离中山站不远处有澳大利亚的劳基地和俄罗斯的进步站（见图1）。

3.1 温度

从近10年的平均温度数据统计（2001—2010年）可以看出中山站具有比较典型的极地天气特点即夏季短暂，冬季低温漫长且无核[5]（见图2）。

中山站一年之中大部时间的月平均温度都在-10℃以下,12月温度回升到-0.4℃，1月份平均温度0.2℃为最高，2月为-2.7℃，从3月份开始温度开始快速下降。图3是中山站夏季1月份的日气温变化曲线，可以看出日最高气温出现在当地16时，最低气温一般在清晨4时。

3.2 风速和风向

图4显示最小月平均风速值出现在1月份是4.8 m/s，12月次之为5.4 m/s，2月是6.4 m/s。 从平均风速上考虑夏季是飞行的最佳时期。

图5是中山站夏季1月份风速的日变化。由于海陆分布和地形等原因，中山站夏季风速有明显的日变化。一般天气情况下凌晨3时到次日上午风速较大，从下午13时开始到凌晨是风速曲线的低谷。风速曲线变化清晰,振幅较大。我们认为这是由于夏季海冰融化，海洋与陆地的热力差异导致出现较强的海陆风。午后的飞行气象条件最好。

根据统计中山站的风向变化不大，终年70%以上出现的风向都在NNE-E这一方向范围内。风速越大，风向越集中。10 m/s以上的风向85%在ENE-E方向，14 m/s以上的风向95%集中这一方向。反之，风速小于4 m/s时风向分散。风向日变化不明显[6]。

图7 1月份能见度观测结果

图8 中山站总云量分布

图9 夏季低云量分布

图10 恶劣天气的月分布

3.3 能见度

夏季中山站地区的能见度通常很好，很少有雾的记录，仅是偶尔观测到小范围贴近海面的薄雾，对视程影响不大。图7是1月份每日08时，14时，20时和02时的观测数据，可以看出大于10 km视程的出现率很大。

3.4 云量

中山站年平均云量6.2成，季节性变化不大。1月份平均云量是5.7成，12月分为6.7成（见图8）。低云量很少，图9显示了夏季12月，1月和2月份的低云量。1月和12月的低云量均在2成以下，通常只有受到气旋影响时才会出现天空布满低云的情况。中山站夏季以高，中云为主，低云很少，有利于飞机的起降。

3.5 恶劣天气

中山站地区的恶劣天气主要是降雪和极地气旋过境时带来的大风、强吹雪。图10是上述天气的月分布。综合比较夏季12月、1月和2月的天气最为温和，，其中1月份的大风日、降雪日和吹雪日均为全年最少。

值得注意的是笔者在中山站曾数次在晴好天气条件下观测到短时的阵性大风，大风的持续时间一般不超过30 min，我们认为这是下降风现象。由于常规观测很难反映出下降风的特征，这只是我们的初步认识，确定中山站下降风特征有赖于今后的专项观测和研究。

4 结论

（1） 综合考虑气温、风、能见度、云量、降雪等气象要素和南极的极夜、极昼现象，中山站地区以夏季12月、1月、2月比较适宜航空飞行，其中1月份为最佳；

（2） 夏季中山站地区风向恒定，变化小，平均风速较低。风速有明显的日变化，午后至凌晨风速最低，有利于飞行；

（3） 夏季中山站地区以高云、中云为主，低云很少。几乎没有雾，视程良好；

（4） 威胁航空飞行安全的天气现象大都和极地气旋有关，因此进行航空天气预报时应注意极地气旋带来的危险天气；

（5）下降风和白化天气是极地地区特有的天气现象，相关的观测记录和研究较少，但对低空飞行和起降安全的危害性很大，今后要加强这方面的观测和研究。

[1]King J C,Turner J,张占海,等译.南极天气和气候[M].北京:海洋出版社,2007,99-100.

[2]周建华,航空气象业务[M].北京:气象出版社,2011.

[3]许淙,万军,吕非.南极中山站吹雪雪暴天气分析[J].极地研究,2004,16(1):39-45.

[4]周建华.航空气象业务[M].北京:气象出版社,2011,2:22-37.

[5]King J C,Turner J,张占海,等译.南极天气和气候.北京:海洋出版社,2007,73-78.

[6]许淙,万军,吕非.2002—2003年南极中山站地区风要素变化特征[J].海洋预报,2004,21(4):28-34.

The weather condition for aviation atAntarctic Zhongshan Station

XU Cong,MENG Shang,LI Yong-sheng，SUN Qi-zhen

(National Marine Environmental Forecasting Center,Beijing 100081 China)

With the development of Chinese Antarctic exploration,many kinds of aerocrafts will be used in Antarctic.So the aviation meteorological service for the security and efficiency of the flight in Antarctic become more and more important.Flight in Antarctic face more difficulties than in other area,because the geographyical condition in the ice highlands is complex and the weather changes quickly.Meanwhile,the meteorological reference data for airline and airport is limited.In this paper,the weather condition and the proper flight time in Zhongshan Station were discussed.

Zhongshan Station；weather condition；aviation meteorological service

P732

A

1003-0239（2012）01-0055-05

2011-09-14

国家南北极环境综合考察专项；国家“十二五”科技支撑计划（2011BAC03B02）；国家自然科学基金（41076128；41006115）

许淙(1957-)，男，高级工程师，主要从事南极天气预报和研究。E-mail:xucongbeijing@qq.com