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摘要：基于德宏芒市多普勒雷达资料、腾冲机场自动站的风向风速、能见度资料，对2009～2015年腾冲机场出现雾时的风向特征进行统计分析，并查找腾冲机场出现雾时德宏芒市多普勒雷达径向速度图上的回波特征。结果表明：德宏芒市多普勒气象雷达径向速度图可以被应用于腾冲机场雾的预报。当径向速度图上雷达测站附近的风为西南风且近地层存在大风速区时，腾冲机场常出现雾。当雷达测站附近的风向不为西南风或虽然为西南风但近地层没有大风速区时，则腾冲机场很可能不会出现雾。
关键词：多普勒雷达径向速度；风向；雾；机场
1 引言
雾是空气中悬浮有大量小水滴或冰晶而使能见度小于 1 km的天气现象。雾对飞行的影响主要表现为：当有雾出现时，只要能见度低于一定标准，就会影响到飞机的起飞和降落，造成航班的延误、返航备降和取消，影响旅客的正常出行。
腾冲机场出现雾较频繁，累年平均雾日为90.7d，雾出现时段和持续时间差异较大，变化突然，准确预报雾难度较大。本文分析了腾冲机场雾与风向风速间的关系，总结腾冲机场出现雾时德宏芒市多普勒雷达径向速度图上的特征和规律，以期找到将德宏芒市多普勒雷达径向速度图应用于腾冲机场雾的预报方法，提升对腾冲机场雾预报的准确率，提高气象服务质量。
2 腾冲机场出现雾时风向的特征
图1 2009～2015年腾冲机场出现雾时的风向频率（a）和累年平均风向频率（b）
对2009～2015年腾冲机场出现雾时的10分钟平均风向进行统计分析，得到腾冲机场出现雾时的累年平均风向频率（图1a），出现雾时200°～250°的偏西南风占到了出现雾时的全部风向频率的80%，不定向风（VRB）和静风（C）占到10%，在其它风向出现的雾总计只占到10%。分析腾冲机场2009～2015年腾冲机场累年平均风向频率（图1b）：腾冲机场历年200°～250°的平均风向频率占只占到39%，不定向风（VRB）和静风（C）占平均风向频率的22%，其它风向的频率占38%。可见，腾冲机场的雾与西南风相关性明显，腾冲机场出现雾时200°～250°的西南风的风向频率远多于累年的平均的西南风向频率，200°～250°西南风时出现雾的概率远大于其他风向出现雾的概率。分析西南风出现与否有助于腾冲机场雾的预报。
3 运用芒市多普勒雷达速度图进行雾预报的可行性
腾冲机场位于德宏芒市多普勒雷达测站正北偏东13°方向，距离雷达测站中心48km，海拔高度为1887.8m，而德宏芒市多普勒雷达天线海拔高度为2037m，与腾冲机场海拔高度很接近。当风场比较均匀时，可以通过雷达径向速度图反映的雷达测站附近风场特点判断腾冲机场的地面风向、风速特征，可以用于腾冲机场雾的预报。对2016年1月～2017年7月10日的雷达径向速度图和腾冲机场实况进行分析，共计观察到雷达径向速度图上雷达测站附近表现为西南风且机场出现雾的次数为23次，占到雷达测站出现西南风总次数的76%。腾冲机场出现雾时，雷达强度回波常表现为较大范围的层状云回波，且径向速度图上雷达测站附近常有大风速区出现。
4 典型个例分析
以下进行举例分析，并结合腾冲机场的10分钟平均风速、风向以及大气透射仪探测到的10分钟平均能见度（VIS）[1]值进行讨论。
个例1：图2a为2017年3月12日北京时（下同）12：02的德宏芒市多普勒雷达强度回波图，为破碎的层状云降雨回波[2]，回波自西向东移动。同一时刻的径向速度图（图2b）上可以看出，零速度线呈西北～东南走向，雷达测站附近为西南风，近地层径向速度较小，高空存在大风区。图2c为13：10的径向速度图，可以明显看到大风区逐渐向测站中心移动，即高空大风速区逐渐向地面下压。到14：06（图2d）可以看出，测站附近零速度线仍为西北～东南走向，仍为西南风，大风区已经下压到地面。到14：26（图2e）近地面的大风速区仍然存在，但测站附近的零速度线已转为正北～正南走向，即地面风已转为正西风。到15：08（图2f），雷达测站附近零速度线已转为北偏东～南偏西走向，即地面风已转为西北风，同时地面的大风速区消失。
结合腾冲机场12：00～15：30的地面风（图3a）进行分析：从风向（wd）的变化来看，腾冲机场观测到的风向变化规律与雷达径向速度图反映的风向变化基本一致，即风向由西南风转变为西北风。但机场地面风的变化过程更加突然，在15：19之前一直为210°～250°的西南风，到15：19才突变为300°～320°的西北风，雷达径向速度图更能够反映风向转变的过程。从风速（ws）的变化来看，伴随着径向速度图上大风速区向地面的下压，腾冲机场的地面风速也随之增加，当地面大风区到达地面时，机场最大地面风速达8.3m/s。当径向速度图上地面大风速区消失后，腾冲机场的大风速区也随之减小。
图3 腾冲机场3月12日12：00-15：30风向风速演变（a）能见度演变（b）
（风速单位：m/s；风向单位：°；能见度单位：m）
结合腾冲机场12：00～15：30的能见度（VIS）值（图3b）的变化进行分析：在径向速度图上大风速区到达地面前，虽然地面风向为西南风，机场VIS值维持在8km左右；随着径向速度图上大风速区的下压，机场VIS值也随之逐渐下降；当径向速度图上的大风区到达地面后，机场的VIS值直线下降并一直维持在150m左右，雾出现并维持。随着径向速度图上雷达测站附近地面风的由西南风向西风转变，机场的VIS值开始波动上升，由雾渐变为轻雾，直到地面风向转为西北且径向速度图上的地面大风区消失，机场的VIS值直线上升，能见度好转。
个例2：从2017年3月17日08：00的强度图（图4a）可以看出，整个滇西地区都为大范围的层状云降雨，雨区自西南向东北移动。从该时刻的径向速度图（图4b）可以看出，有明显的东北风到西南风的切变，低空为东北风，到高空转为西南风。随着时间的推移，地面东北风逐渐增强，在13：00（图4c）和18：01（图4d）的径向速度图上都能看到以雷达测站为中心形成东北～西南向的“牛眼”[2]，近地层出现东北～西南走向的低空急流，雷达测站附近一直盛行东北风。
结合腾冲机场当日的风向（wd）和能见度（VIS）（图5）进行分析：从机场当日08：00～20：00的地面风向一直以北风、东北风为主，未出现过西南风，在该时段内机场的能见度（VIS）值也一直保持在1000m以上，未出现雾。
图4 2017年4月17日德宏芒市0.5°仰角雷达图
<08：01强度图（a）；08：01径向速度图（b）；13：00径向速度图（c）；
18：01径向速度图（d）>
图5、腾冲机场3月17日08：00-20：00风向及能见度演变（b）
（风向单位：°；能见度单位：m）
通过以上典型个例的分析可知，通过分析雷达测站附近的地面风向的变化及出现西南风时地面是否出现大风区，有利于判断腾冲机场雾的变化。
5 结论
由于腾冲机场的雾与地面风向有很好的相关性，且机场机场海拔高度接近德宏芒市多普勒气象雷达高度，通过分析德宏芒市多普勒雷达径向速度图上测站附近的风场特点，可用于腾冲机场雾的预报；如果雷达测站附近为西南风且近地层有大风区出现，则腾冲机场极有可能出现雾；如果测站附近不为西南风，则腾冲机场不会出现雾；如果测站附近虽然为西南风，但近地层没有大风区，则腾冲机场很可能不会出现雾。
参考文献
[1]李惠彬.对能见度、光学视程和跑道视程的理解[J].空中交通管理，2001，1：34-36
[2]张晰莹，金风领，等.新一代天气雷达回波图集[M].北京：气象出版社，2008：1-5，14-19，28-39，85-87
论文作者:杨旭周
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第9期
论文发表时间:2018/8/23
标签：腾冲论文; 机场论文; 风向论文; 西南风论文; 多普勒论文; 速度论文; 风速论文; 《建筑学研究前沿》2018年第9期论文;