黄花机场降水年际变化特征分析

吴章敏

摘 要：利用2006～2017年黄花机场跑道基准点芬兰VIASALA自动观测系统测得的逐月降水量资料，对黄花机场降水的气候特征和年际变化特征进行了分析。结果表明，黄花机场主要降水季节为春季和夏季，尤以春末夏初时节降水量最多。近12年来，黄花机场降水量呈现阶段性上升趋势， 以每四年为一个阶段。2006年到2009年为一个相对少雨期，2010年到2013年为一个波动期，2014年到2017年为一个相对多雨期。2014年以来，降雨达到强降雨级别的概率呈下降趋势，但强降雨的最大强度有很大增加，近12年中发生的两次特大暴雨均出现在2014年以后。

关键词：黄花机场；降水；气候特征；年际变化

中图分类号：P426 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2018）16-0224-03

1 引言

黄花国际机场地处湖南省长沙市东部，属于亚热带季风性气候，降水充沛。而降水现象是影响飞行安全的主要天气现象之一。连续强降水引起的低云，低能见度现象可迫使航班返航，备降，严重影响航班效率；过冷雨滴可造成飞机、跑道积冰，影响飞行安全；降水过程常伴随下沉气流，影响航空器动力性能；连续性大雨还会导致跑道积水，使航空器制动性能减弱，增加滑跑距离，增大航空器偏离方向或冲出跑道的风险；暴雨甚至可能直接造成航空器发动机熄火；风切变、雷暴等严重影响飞行安全的天气现象也常与降水现象相伴而生。因此，对降水现象的观测和研究一直是民航气象观测安全保障工作的重点[1-3]。本文主要对黄花机场2006年-2017年近12年来的降水的气候特征和年际变化特征进行了分析，以期对黄花机场降水特征的进一步研究和强降水预报提供一定的思路和参考。

2 资料和方法

为了研究黄花机场降水变化特征，本文选用的资料为黄花机场跑道基准点的近12年（2006-2017）逐月降水量资料，由芬兰VIASALA公司生产的自动观测系统测得。本文所使用的主要研究方法有：

（1）资料标准化：，其中Sx=

（2）一元线性回归分析：xi=a+bti（i=1，2，……，n）

（3）三点滑动平均：xi=（xi-1+xi+xi+1）/3；（i=2，……，n）

3 黃花机场降水量随时间变化特征

黄花机场地处长江中下游地区，长江重要支流湘江东岸，气候受季风影响明显，四季分明，雨热同期，降水充沛。通过对近12年黄花机场降水量统计分析可得，近12年来黄花机场年均降水量达1401.3mm，月均降水量116.8mm。

3.1 黄花机场降水量逐月变化特征

为了研究黄花机场降水分布的气候特征，对每个月的降水量求气候值，得到如下结果（见图1）。

由图1可以看出：黄花机场降水量主要集中在每年3月至7月，3月降水量急剧增多，达到第一个小峰值，4月稍有回落；5月、6月降水量继续呈直线上升，6月份达到第二个峰值，降水量达全年最高值；7月份降水量开始回落，但依然属于降水较多月份；8月、9月、10月降水量继持续减少，在10月份到达全年最低点；11月份降水量稍有回升，此后降水量持续下降；至1月份到达一个次低值，此后降水量开始稳步回升。从夏末时节（8月）开始，历经秋季（9月-11月）和冬季（12月-次年2月）月降水量均低于平均月降水量116.8mm，属于偏旱时段，直到春季降水量才开始回升。由此可见，春季、夏季为黄花机场主要降水季节，其中春末夏初时节为降水最为集中的时段。

3.2 黄花机场降水量年际变化特征

图2中空心点实线为将黄花机场基准点测得的近12年（2006-2017年）年降水量序列进行标准化后，得到的黄花机场降水量近12年的年际变化曲线。图2中灰色实线为对黄花机场近12年标准化降水序列进行一元线性回归分析得到的一元线性回归趋势线。由图2中的回归直线以及标准化曲线可以看出，近12年来，黄花机场降水量总体呈现增长趋势，根据标准化曲线波动程度可以看出黄花机场年降水量经历了三个阶段，其中2006-2009波动幅度较小，2010-2013年波动幅度显著增大，2014-2017波动幅度重新放缓，正好每四年一个阶段，具有显著周期性。

将标准化降水量序列值为正值的年份定义为偏涝年，为负值的年份定义为偏旱年，绝对值大于1的年份定义为极端旱涝年（见表1），则可得到如下统计：2006-2009年阶段全为偏旱年，其中包括一个极端偏旱年（2007年）；2010-2013年阶段包括一个极端偏旱年（2011年）和一个极端偏涝年（2012）年；2014-2017年阶段全为偏涝年，其中包括一个极端偏涝年（2016）年。

由此，可以得到这样的结论：近12年黄花机场降水经历了三个阶段：第一个阶段为2006-2009年，此阶段降水量偏少，且年较差不明显；第二个阶段为2010-2013年，此阶段降水量年较差较大，偏旱偏涝年交替出现；第三个阶段为2014-2017年，此阶段降水量偏多，年较差较小。可见，过去的12年，黄花机场降水量先期偏少，在经历了一个降水量年较差较大的波动阶段后，到达了一个降水量偏多的阶段。

4 黄花机场降水日数年际变化特征

通过对近12年黄花机场降水日数进行统计分析可得，近12年黄花机场年均降水日数144d，日降水量≥25.0mm的大雨日数年均15.9d，日降水量≥50.0mm的暴雨日数年均4.3d，年均日降水量≥100.0mm的大暴雨日数年均0.6d， 日降水量≥150.0mm的特大暴雨近12年只发生过两次，一次发生在2015年，一次发生在2017年（见表2）。

为了研究过去12年黄花机场降水日数年际变化与降水量年际变化的耦合情况，探究是否有年总降水量偏多（少），而降水日数偏少（多）的异常年份出现，以及日降水达到强降水级别概率的年际变化情况，对黄花机场近12年的降水日数进行了相关统计，得到如下结果（见图3）。

由图3a中近12年黄花机场年总降水日数距平变化曲线可知，近12年来黄花机场年总降水日数与年总降水量年际变化特征相似，年总降水量日数偏多（少）的年份与年总降水量偏多（少）的年份相对应。图3b、3c分别为黄花机场年总大雨日数（日降水量≥25.0mm）和暴雨日数（日降水量≥50.0mm）占年总降水日数百分比距平序列年际变化曲线，反映了日降水达到大雨和暴雨级别的概率。由图3b、3c可知降雨达到大雨级别的概率在2012年以前呈波动上升趋势，2012年达到峰值，在2012年以后呈波动下降趋势；而降雨达到暴雨级别的概率在2012和2013年达到一个小高峰，总体变化趋势不明显。

结合前文分析得出的黄花机场降水量变化的三个阶段可知，在降水量波动阶段，即2010-2013年，降水达到强降水级别（大雨或暴雨）的概率较大，而在降水量年际变化不明显的偏旱和偏涝阶段（2006-2009年、2014-2017年），降水达到强降水级别的概率较小。

5 黄花机场日最大降水量年际变化特征

根据前文统计结论可知，2014年以来虽然降水量和降水日数均偏多，但是降水达到强降水级别（大雨或暴雨）的概率处于较低水平，这是否代表气候变得越来越温和了？为了进一步研究极端降水的年际变化情况，对黄花机场近12年（2006-2017年）每年出现的日最大降水量进行了统计，从而得到黄花机场日最大降水量近12年年际变化柱形图及其三点平滑曲线（见图4）。

由图4可以看出，近12年来，黄花机场日最大降水量呈缓慢波动上升趋势，每年出现的日最大降水量大多集中在50mm至100mm之间，而上升趋势主要由2015年和2017年日最大降水量异常偏多（≥150mm）的情况导致，其中2017年7月1日降水量达166.1mm，为黄花机场近12年来日降水量最高值，当日连续强降水引起机坪多处积水，影响了航班的正常起降和效率。

结合上文分析结果，可以看出：从2014年开始黄花机场进入一个降水偏多的时段，虽然强降水日数（日降水量≥25.0mm）占总降水日数的比例呈下降趋势，但极端降水强度有很大增长，最近12年只出现了兩次日降水量≥150.0mm的情况，均发生在2014年以后，并且第二次降水量比第一次更多，而这种极端的降水现象对飞行安全影响较大，所以未来应进一步注意可能发生的越来越极端的强降水对飞行的影响，提前准备好应对措施，保障飞行安全。

6 结语

本文总结分析了近12年（2006-2017年）黄花机场降水气候特征；降水量和降水日数的年际变化情况；以及极端降水现象的变化趋势，得到以下结论：

（1）黄花机场主要降水季节为春季和夏季，其中春末夏初时节降水量最为集中；秋季和冬季为降水偏少季节，其中月均降水量最低值出现在秋季，次低值出现在冬季。

（2）近12年，黄花机场年降水量总体呈现上升趋势，并出现了以每4年为一个阶段的阶段性变化，即先期偏少（2006-2009年），在经历了一个降水量年较差较大的波动阶段后（2010-2013年），到达了一个降水量偏多的阶段（2014-2017年）。

（3）黄花机场近12年年降水日数总体呈现上升趋势，与年降水量变化特征相呼应。2014年后虽然降水量、降水日数均处于偏多阶段，但强降水日数（日降水量≥25.0mm）占总降水日数的比例处于较低水平。值得注意的是：虽然降水达到强降水级别的概率并未升高，但可能出现的强降水现象的最大降水强度有很大增长。

参考文献

[1]张序，赵波，谭力，郝帅，邓豪，杨承翌.降水的形成及其对飞行安全的影响和对策研究[J].沈阳航空航天大学学报，2014，31（6）：73-78.

[2]李春生.降水和低云更影响飞行安全[J].空中交通管制，2010，（3）：44.

[3]翟洪岩.降水对飞行的影响及解决措施[J].科技信息，2012，（29）：234+272.