马 艳,黄俊齐
(1.中国民航飞行学院,四川 广汉 618307;2.民航云南空管分局,云南 昆明650200)
2013年1月3日昆明持续了19小时低云大雾天气,导致位于昆明的长水国际机场的440个航班被取消,约7 500名旅客滞留。大雾天气是影响长水国际机场正常运行的重要因素之一,因此,以此次事故为例,分析长水机场雨季大雾天气过程以及大雾过程的特殊性,有利于为长水国际机场的良好运行提供管理策略和建议。
昆明长水国际机场场址位于昆明市东北方向,到市中心的直线距离约为24.5km。机场始建于2007年,经过4年建设,于2011年底全面建成。投入运行不到三年的昆明长水国际机场经历多次大雾事件后已引起了各方的高度关注。对于长水机场的选址是否存在天气因素的疏漏,本文对长水国际机场2013年1月3日出现的大雾进行分析,该地区形成的雾是否有其特殊性,以致带来异于其他机场带来的影响。
昆明长水机场位于(102.9°E,25.1°N),介于昆明和嵩明通道之间,从城区到机场为缓慢爬坡地势,机场3km以外东西向均有同机场走向一致的绵延山脉(东北-西南)。由于其特殊的地理位置较易受东北方向的冷空气影响,再加上机场周围下垫面较湿润,易产生大雾,低云天气影响航空飞行安全。特殊地形有利于冷空气经过后形成云雾,就地势图来看,昆明城区平均海拔为1 897m,长水机场的海拔约为2 100m,长水机场位于昆明坝子与嵩明坝子间的连接上,机场海拔为2 103.5m,高于两个坝子,而机场较附近地势又相对较低,西部、西北部最高点约为2 200m,东部、东南部达到2 500m,也就是说长水机场相当于一个小洼地,大面积冷空气由北缓慢而来,越过机场西北部高点,由于冷空气爬升容易在半山腰出现云雾(见图1),所以在长水机场附近经常产生大雾天气。
图1 长水机场地势及海拔高度示意图(单位:m)
黄盛军等人对长水国际机场从开始运行(从2012年7月)到2013年6月,一年以来出现的大雾日的影响系统、云况及地面风进行统计并对其类型进行分析。一年以来的23个大雾日主要是锋面雾的影响,出现了14d。辐射降温和近地层弱冷空气共同影响产生的冷却雾为4d,辐射雾为4d,且大雾维持期间的地面风主要以东北风为主(15d)。锋面雾多出现在暖锋前后,锋前的雾主要由于锋上暖空气的暖雨滴降至锋下冷空气中蒸发,使冷空气达到饱和而形成;锋后雾主要是由暖湿空气移至原来冷空气控制的地面,冷却而形成。冷空气位于近地面低空,锋上云层降下雨滴遇冷凝结达到过饱和而形成雾。
2013年1月3日凌晨,昆明长水机场受冷暖空气共同影响,从10时14分至4日凌晨5时25分,出现了19小时11分钟的大雾低云天气。通过分析,发现此次大雾是一次锋面雾过程。吴兑研究指出降温是达到饱和形成雾滴的既重要又主要的物理过程。温度日较差(前一日最高气温减去当日最低气温)的变化可定性描述地面辐射冷却,起到对大雾过程发生和维持的作用。毛冬艳认为适当的风速既有利于向空中输送水汽,又不至于使垂直交换强烈,低层风速较弱时雾发生的频率最大。
2013年1月是昆明的干季(见表1),但这一年中低层暖湿气流(中低层西南暖湿气流指云南位于700hpa槽前且受西南气流控制)却很活跃。昆明空管分局统计了2008年至2013年1月共6年的700hpa高空实况资料,统计结果显示:2008年至2012年1月份中低层暖湿气流平均影响日为9.4d,而2013年仅为14d(与最多的2011年持平),可见2013年1月份低层暖湿气流活跃,天气尺度系统对云南天气影响较为明显。
表1 1月份中低层暖湿气流影响日数
昆明的冬季常受准静止锋影响,准静止锋是指冷暖气团势力相当,锋面移动很少的锋面,所以由准静止锋形成的雾往往持续时间较长。在昆明,准静止锋西进南压就会带来不同程度的冷空气,昆明的准静止锋有非常明显的日变化特点:夜间西进,白天东退。黄盛军等选取2012年12月~2013年2月具有典型静止锋日变化特点的冷空气过程进行分析统计。多次冷空气过程均在中午结束,但这次大雾过程静止锋加强西进,午后并未迅速东退,使得地面冷空气夜间西进并维持了整个白天,这是此次长时间大雾具有的特殊性。
还有一个特殊的原因是中、高层干冷空气的补充可形成中层强迫对流,从而破坏层结。由于1月3日,中低层冷暖空气相对稳定,低层冷空气持续维持,无中高层干冷空气的强迫对流,造成了此次大雾天气的长时间维持。
充分了解长水国际机场的地理特点和天气条件,有助于更快、更好地适应新机场、新环境,尽可能地规避和减轻大雾天气对机场运行造成的不利影响。
昆明由于海拔高,纬度低,临海较近,有滇池调节,加上北部和西北部有梁王山、蒙山等山脉,挡住寒冷的北风和西北风,以及西南来自印度洋经孟加拉湾的暖湿气流的影响,形成一种独特的高原季风气候,昆明属北亚热带气候。昆明一年四季无台风侵袭,北方寒潮南来,山高路远,风势减弱,降温不烈,所以冬无严寒,夏无酷暑。昆明年平均气温14.7℃,最冷月气温7.8℃,最热月气温19.9℃,全年冷热差异为12.1℃。
与巫家坝机场相比,在天气方面,巫家坝的天气因素比较稳定,优于长水区域。最初舍弃巫家坝机场的原因是巫家坝机场离城区太近,没有进一步拓展的空间。长水机场占地超过20km2,而且距主城区24.5km,不仅拓展空间大,噪音污染也较小。同时考虑到云南的经济发展主要是旅游和物产丰富,这些都需要运输,但云南的地形恶劣致使陆地交通不便,所以航空业的发展便成了主要依托力量,拓展机场大势所驱。在不断深入了解长水机场天气情况的同时,还了解到造成重大影响的因素可能有以下两方面:一是长水与巫家坝在天气方面相比,确实不如巫家坝稳定,从而造成不论飞行人员还是地面人员长期缺乏应对大雾天气的意识;二是长水机场离市区比巫家坝机场远,造成服务配套断裂、跟不上。
大雾天气在各大机场并不罕见。每年秋冬季因为大雾等低能见度的影响导致各大机场频频出现航班延误,旅客滞留现象,尤其是近几年天气变化幅度较大,影响就更大。天气原因只是长水国际机场在运营方面出现问题的原因之一,要深入了解长水国际机场的地理特点和天气条件,了解其成雾条件的特殊性,了解季节对天气的影响,有助于更
快、更好地适应新机场、新环境,尽可能地规避和减轻大雾天气对机场运行的不利影响,使长水国际机场运营更加平稳有序。
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