能見度與氣象要素的關(guān)系與預(yù)報方法研究

1、作者簡介：楊明，1988.8，男，助工，從事民用航空氣象研究 能見度與氣象要素的關(guān)系與預(yù)報方法研究 楊 明[1] 汪國平[1] 吳華龍[1] 季峰杰[2] （民航安徽空管分局，合肥 230051；民航溫州空管站，溫州 325024） 摘要 摘要： 根據(jù)合肥駱崗機場自動觀測系統(tǒng)提供的逐時氣象要素及人工觀測的能見度， 對能見度的影響因子進行了分析， 同時結(jié)合前期影響因子用多元線性回歸和概率密度匹配法建立了短時能見度預(yù)測方程， 其不僅能夠提前

2、 3 小時預(yù)報能見度的變化趨勢及數(shù)值， 同時可以根據(jù)樣本的季節(jié)性和時效性建立預(yù)報誤差最小化的動態(tài)方程， 在業(yè)務(wù)上對能見度進行實時預(yù)測， 對本場趨勢預(yù)報具有一定的參考價值。 關(guān)鍵詞 關(guān)鍵詞：能見度 氣象要素 多元回歸 概率密度匹配 1. 引言 引言 航空飛行屬于對氣象條件較敏感的行業(yè)之一， 其在安全、 高效上很大程度上受到氣象因素的影響。其中大氣能見度對航空飛行有著重要的影響，低能見度條件對航班到達準(zhǔn)點率、起降安全性有著直接而重要的

3、影響。 大霧是低能見度的代表天氣， 其使得飛行員無法看清跑道標(biāo)識或跑道燈，從而無法確定跑道位置，其最終結(jié)果是不得不返航、備降或取消；大面積的低能見度天氣更使得機場關(guān)閉，影響時間范圍內(nèi)的航班全部取消，其造成的經(jīng)濟損失，無論對機場還是對旅客來說都是巨大的。 因此研究和掌握機場能見度的變化規(guī)律、 定性和定量預(yù)報能見度的變化趨勢和變化量級對航空飛行有著重要的意義，其不僅能夠確保飛行安全，同時能夠讓有關(guān)方面合理安排航班計劃，避免不必要的經(jīng)濟損失。

4、 近些年，已有不少學(xué)者展開了對交通氣象能見度方面的研究， 其中文獻[1]~[2]研究了北京機場高速公路大氣能見度的特征； 王淑英等[3]~[6]對能見度的影響因子及不同氣象條件下能見度的變化做了研究， 表明了能見度的變化是氣象要素共同作用的結(jié)果； 李秀蓮等[7]~[9]通過對機場大霧的研究，從天氣及氣候?qū)W角度研究了低能見度天氣特征及規(guī)律；文獻[10]~[14]研究了當(dāng)前大霧天氣的預(yù)報預(yù)警技術(shù)?；诤娇诊w行業(yè)務(wù)的特點，其對臨近、短時能見度

5、預(yù)報要求較高， 然而現(xiàn)在預(yù)報研究多集中在低能見度日的定性預(yù)報， 對短時能見度的持續(xù)定量預(yù)報和變化趨勢預(yù)報的研究還很少， 本文以合肥機場天氣與氣候特征為背景， 研究了前期氣象要素如風(fēng)、壓、溫、濕與能見度的影響關(guān)系，并以此來構(gòu)造動態(tài)多元回歸預(yù)報方程，最后通過對樣本預(yù)報值與樣本真實值的概率密度匹配來修訂能見度的預(yù)報數(shù)值， 從而對能見度的變化趨勢及數(shù)值進行短時動態(tài)預(yù)報。 2．資料及計算方法 ．資料及計算方法 2.1.資料 本文所用資料為 20

6、12 年合肥駱崗機場自動觀測系統(tǒng)（Vaisala MIDAS IV）逐時氣象觀測要素，包括：溫度、濕度、修正海平面氣壓、風(fēng)向、風(fēng)速；以及逐時人工觀測的能見度數(shù)值。下文中所示的氣壓均為修正海平面氣壓。 2.2.計算方法 本文的主要計算方法包括： 相關(guān)分析用于分析氣象因子與能見度的關(guān)系； 多元線性回歸用于對樣本的能見度數(shù)值（因變量）與相關(guān)的氣象要素（自變量）構(gòu)建預(yù)報方程；概率密度匹配(PDF)方法曾被廣泛用于具有偏差非獨立特性（即誤差隨著資

7、料的大小、時間及區(qū)域的不同而變化） 的衛(wèi)星資料的誤差訂正上[15-17]， 其主要是為了盡量消除多元線性回歸值與實況值的非獨立系統(tǒng)誤差。 表 1. 2012 年能見度≤1000 時(共計 98 個時次)對應(yīng)各要素區(qū)間頻率分布 要素及值域 能見度≤1000m 時的頻率 風(fēng)速 ＞4m/s 10% ≤4m/s 90% 氣溫 ＞20℃ 10% ≤20℃ 90% 濕度 ＞90% 94% ≤90% 6% 氣壓 ＞1010hPa 92

8、% ≤1010 hPa 8% 3.2 能見度與前期 3 小時各類氣象要素相關(guān)性 為了建立能見度的預(yù)報方程就必須要研究能見度變化前期各氣象要素對其的影響， 針對航空氣象預(yù)報發(fā)布特點， 并做到能夠及時訂正預(yù)報結(jié)果， 本文主要研究預(yù)報點前期 3 小時的氣象要素特點。文中選取 3 小時前的風(fēng)速、溫度、濕度、氣壓、3 小時溫度趨勢、3 小時濕度趨勢、3 小時氣壓趨勢，其中 3 小時要素趨勢定義如下： y=ax+b

9、 公式（1） （其中 x 為時間；y 為要素值，為得到穩(wěn)定的趨勢，取預(yù)報點前 3-6 小時的值，a 為趨勢系數(shù)。 ） 表 2. 各月能見度與前期 3 小時各類氣象要素相關(guān)關(guān)系 要素 月份 風(fēng)速 溫度 濕度 氣壓 溫度 3hr趨勢 濕度 3hr趨勢 氣壓 3hr趨勢 1 月 0.220.017*** -0.51 0.255 0.26 -0.271 -0.143 2 月 0.278 -0.255

10、-0.771 0.663 0.2 -0.277 -0.081** 3 月 0.252 0.441 -0.755 0.457 0.313 -0.334 -0.135 4 月 0.387 0.345 -0.493 -0.167 0.33 -0.326 -0.125 5 月 0.29 0.44 -0.593 0.096* 0.471 -0.465 -0.156 6 月 0.423 0.37

11、9 -0.504 0.112* 0.356 -0.378 -0.202 7 月 0.469 0.68 -0.545 -0.136 0.3 -0.312 -0.168 8 月 0.376 0.158 -0.565 0.083** 0.222 -0.252 -0.119* 9 月 0.341 0.2 -0.664 0.442 0.347 -0.416 -0.091** 10 月 0.27

12、5 0.4 -0.629 0.041*** 0.377 -0.379 -0.24 11 月 0.336 0.129 -0.574 0.192 0.215 -0.293 -0.05*** 12 月 0.067*** -0.143 -0.667 0.252 0.157 -0.195 -0.249 ***未通過顯著性水平 0.05 的檢驗，**未通過顯著性水平 0.01 的檢驗，*未通過顯著性水平 0.