苗文辉1 王斌1 李健1
民航河南空管分局，郑州市，450000
摘要：本文基于2013-2020年郑州机场的例行天气报告，探究郑州机场跑道视程和主导能见度在低能见度天气条件下的对应关系，旨在为机场低能见度天气时预测跑道视程提供辅助判断依据，提升放行效率。结果表明：2013-2017年以来郑州机场出现低能见度和跑道视程的时次数快速下降，2018-2020年低主导能见度降幅趋于平缓，低RVR时次数趋于稳定在220次左右；郑州机场低RVR和低能见度出现最多的时次均在1月份，低跑道视程次数在08时最多，低主导能见度最多出现则在07时；在郑州机场出现主导能见度或跑道视程小于2000米的时次，有90.3%的时次跑道视程大于等于主导能见度；在300米≤RVR＜400米和400米≤RVR＜550米区间内，两者没有明显相关性，在RVR＜300米和550米≤RVR＜2000区间内，两者相关性较好；在各个月份和各个时次的跑道视程和主导能见度均显著相关。
关键词：郑州机场；跑道视程；主导能见度；显著性检验
前 言
气象原因是造成航班延误的最主要原因，根据有关统计[1]，国际民航事故原因分类中，由低能见度造成的事故占气象原因的16%。郑州新郑国际机场所处的华北平原更是雾霾的重灾区，大雾天气，是整个冬季影响飞行的高频天气。机场所在地三面环山，冬季较重的污染物和逆温条件到至污染物容易堆积，使得郑州机场，容易形成连续低能见度天气。低能见度也是郑州机场启动2018-2020年启动大面积航班延误预警最高频的天气。做好低能见度的预报能够为机场、航空公司制定和合理安排航班计划提供重要依据，提高经济效益。
主导能见度与跑道视程（RVR）是飞机起飞和着陆标准的主要依据，国际民航组织要求机场发布的机场天气报告中包含主导能见度与所使用的跑道接地地带RVR的情况。由于RVR的大小与使用跑道、背景灯光级数等有关，所以机场发布的天气预报和着陆预报只包含主导能见度的演变情况，在实际工作过程中，与主导能见度相比，RVR的演变情况往往是某些航空公司在制定航班计划过程中更关心的气象要素，因而近年来越来越受到重视。根据《关于印发大面积航空延误应急响应机制中南空管系统气象服务细则》，从2020年开始中南各地机场要求在发布低能见度机场警报时必须同时发布主导能见度和跑道视程的预报。2011年吉隆坡召开的气象研讨会针对主导能见度和RVR之间的相关性进行了研讨，得出来两者没有关系的结论[2]，但是各地的一些研究表明[3-5]，在特定的地理条件和环流背景下，能见度和RVR之间的演变是有一定规律的。本文以郑州新郑国际机场为例，本利用郑州新郑机场2013-2020年机场主导能见度和跑道视程资料，分析近些年来了低能见度和跑道视程的年纪变化规律，为今后低能见度预报工作提供判断依据；探讨两者之间特征和关系，为机场低能见度天气预测跑道视程提供参考。
1.资料说明
郑州新郑国际机场2012年6月以后的地面观测月总簿开始有记录跑道视程，因此本文选河南空管局2013年1月～2020年12月共8年的地面观测记录的逐时观测资料作为统计样本。根据《中国民用航空气象地面观测规范》的规定，且当RVR数值大于2000米时，RVR统一记录为 P2000，无具体数值。为研究两者特征和关系，在研究两者相关性时选RVR小于2000米的时次，其余研究选取主导能见度或RVR之一小于2000米的时次。在2013年1月～2020年12月的河南空管局逐时地面观测记录中筛选出有效的能见度数据7256个，有效RVR数据4416个。
2.结果分析
2.1 低主导能见度和低RVR的年际特征
图1给出了2013-2020年郑州机场低RVR时次数和低能见度时次的变化，可以看出RVR和主导能见度出现时次数体呈现下降态势，两者变化趋势高度相关，相关系数0.98，通过了99%的显著性检验。2017年低RVR时次和低能见度时次分别较2013年下降了78%和64%，这与郑州多措并举的环保政策是有关系的[6]。2018-2020年低能见度时次数仍然继续下降，但下降趋势趋于放缓，低能见度时次数和低RVR时次数逐渐接近；在此期间的低RVR时次数趋于稳定，每年220小时左右，今后能否够继续保持每年220小时左右的低RVR时次数，有待继续观察。
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图1 2013-2020年低主导能见度和低RVR时次数
2.2 低主导能见度和低RVR的月特征
图2给出的是2013-2020年郑州机场逐月低RVR时次数和低能见度时次的变化，可以看出低RVR和低能见度出现最多的时次均在1月份，其次为2月、12月、11月，这四个月的总低RVR时次和低能见度时次占总时次的64.4%和63.6%，这主要是由于冬季郑州机场出现雨雪大雾天气较多造成的。3-8月低能见度和RVR出现时次维持在较少数目，8月份由于副高第二次北抬，此时郑州处于高温高热的天气，出现低主导能见度和RVR的次数最少，且大多与降水有关。9月份后低主导能见度和RVR出现次数开始增加，主要是由于雾霾天气增多。逐月的低主导能见度和低RVR的变化规律一致，可以通过99%的显著性检验。
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图2 2013-2020年月低主导能见度和低RVR时次数
2.3 低主导能见度和低RVR的日特征
图3(a)给出的是 2013-2020年各小时出现低RVR和低能见度次数，低RVR次数在08时最多（449次），从08时至20时呈现稳定的减少趋势，夜间20时至08时呈现稳定的上升趋势。低主导能见度最多出现则在07时（606次），其总体变化趋势在07时至20时也整体呈下降趋势，但在16至17时，低能见度次数小幅上升，在17至18时再度下降，这一点符合郑州机场冬季17点傍晚下班高峰期能见度略有下降，18点开灯后主导能见度会有所好转的规律，夜间夜间20时至07时，低主导能见度出现次时数呈现稳定的上升趋势。低RVR和低主导能见度次数变化高度相关，可以通过99%的显著性检验。
郑州机场夏季和冬季最低能见度出现的时间是不一样的，但由于雨雪、雾霾等能见度和RVR影响较大的天气主要集中在11、12、1、2四个月，且四个月出现的低能见度和低RVR样本量占比较大，容易使得3月至10月因数据量较少而被平均，为了更直观显示出冬季和其他季节的不同，将11-2月和3-10月分别研究。图3（b）可以看出10-3月的单峰结构非常明显，低RVR和低主导能见度时次数出现在07时，这主要是由于07时通常是一天中最低温，湿度较大加之近地面逆温容易形成大雾，日出后快速好转。图3（c）所示11-2月的低主导能见度时次和低RVR时次也呈单峰结构，但曲线较为平缓，且低主导能见度时次和低RVR时次最多的时刻不同，低主导能见度最多出现在08时（304次），低RVR最多出现在09时（244次），冬季由于日出时间较晚，逆温层较厚，升温较其他季节缓慢等因素，低主导能见度和RVR次数在09-12时也维持较高水平。
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图3 2013-2020年各小时出现低RVR和低主导能见度时次数（a）2013-2020年3月至10月各小时出现低RVR和低主导能见度时次数（b）2013-2020年11月至2月各小时出现低RVR和低主导能见度时次数（c）
2.4 低RVR和低主导能见度的相关性和差值对比分析
机场运行最低标准通常表示为最低高度或高和最低能见度或跑道视程，其中起飞最低标准为最低能见度或跑道视程；着陆的最低标准通常表示为最低高度/高和能见度/跑道视程。近年来在实际工作中对主导能见度需求逐渐降低，飞机更多的以RVR为参考，但RVR的预报目前仍没有数值模式可以参考，依然只能够根据预报员的经验。如何根据主导能见度对RVR进行合理预报能够为机场、航空公司制定和合理安排航班计划提供重要助力。由表1可以看出，在郑州机场出现主导能见度或RVR小于2000米时，90.3%的情况下，RVR值要高于或等于主导能见度数值，这和郑州机场经常大雾时候出现的主导能见度不满足标准，但RVR仍然在标准以上，可以继续在继续进行运行的情况是吻合的。
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按照郑州机场运行过程中的RVR特殊天气报告标准，对其RVR具体数值进行分段对比分析（表2），可以看出在整个RVR＜2000米范围，RVR和主导能见度的相关性较好，相关系数达0.653，通过99%的显著性检验，按照运行标准分段分析，发现在RVR＜300米和550米≤RVR＜2000米区间内，两者相关性较好，分别为0.209和0.553，也可以通过99%的显著性检验，在300米≤RVR＜400米和400米≤RVR＜550米区间内，两者没有明显相关性，这可能由于样本数量太少。除了400米≤RVR＜550米区间，其余区间的RVR平均值均大于主导能见度平均值，在RVR＜2000米整个区间的RVR平均值比主导能见度偏大23%。
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从表3可以看出，在RVR小于2000米时，郑州机场各个月份的RVR和主导能见度均可以通过99%的显著性检验，其中除了7月份RVR平均值略小于主导能见度，其余月份RVR平均值均大于主导能见度。表4中可以看出各个时刻的RVR和主导能见度的相关系数在前半夜的20-22时较高，分别为0.82、0.87、0.84，在3时最低为0.47。各小时的主导能见度和RVR均相关，可以通过99%的显著性检验。
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3.结论
1) 2013-2017年以来郑州机场出现低能见度和跑道视程的时次数快速下降，2018-2020年低主导能见度降幅趋于平缓，低RVR时次数趋于稳定在220次左右。
2) 郑州机场低RVR和低能见度出现最多的时次均在1月份，其次为2月、12月、11月，3-8月低能见度和RVR出现时次维持在较少数目。
3)低RVR次数在08时最多（449次），低主导能见度最多出现则在07时（606次），两者均出现呈现单峰结构，但11-2月曲线较为平缓。
4) 在郑州机场出现主导能见度或RVR小于2000米时，90.3%的情况下，RVR值要高于或等于主导能见度数值。
5）在300米≤RVR＜400米和400米≤RVR＜550米区间内，两者没有明显相关性；RVR＜300米和550米≤RVR＜2000米区间内，两者相关性较好；在RVR＜2000米整个区间的RVR平均值比主导能见度偏大23%。
6) 在各个月份和各个时次的跑道视程和主导能见度均显著相关。
参考文献：
[1]陈廷良．现代运输机航空气象学［M］．北京:气象出版社，1992．637干旱气象32卷140-141，162－171，488－490．
[2]王斌.浅析航班延误与雾霾[J].民航管理,2019(01):46-48.
[3]胡伯彦,冯雷,陈志豪.1996-2013年上海虹桥机场低能见度及低跑道视程特征分析[J].气象科技,2015,43(01):151-155.
[4]周璞,张恬月,刘晓达.成都双流机场跑道视程与低能见度的关系[J].陕西气象,2018(03):20-24.
[5]郭志刚.大连国际机场跑道视程与主导能见度数值差异统计分析[J].民航管理,2014(11):66-69.
[6]段伟峰. 郑州市雾霾治理政策研究[D].广东海洋大学,2018.