1. 引言
主导能见度是人工观测值，指在观测点观测到的，达到或超过四周一半或机场一半范围内的最大水平距离，这些区域可以是连续的，也可以是不连续的。跑道视程(Runway Visual Range以下简称RVR)是器测值，指在跑道中线上，航空器上的飞行员能看到跑道面上的标志或跑道边界灯或中线灯的距离 [1] 。RVR与大气光学透明度、跑道灯光强度、背景光亮度等因素有关，是为飞行员、空中交通管制员及其他部门提供的跑道能见度，为空中交通管制员指挥飞机起降以及飞行员进行目视飞行提供可靠的能见度依据 [2] [3] 。
主导能见度和RVR均是机场最低运行标准的重要判断依据，当主导能见度达不到条件时，应当以RVR作为航空器起降标准。贵阳龙洞堡机场航空器起飞及仪表进近I类标准为：起飞、进近要求主导能见度最低800 m，决断高最低为60 m；起飞要求RVR最低为400 m，进近要求RVR最低为550 m；II类运行标准为：主导能见度小于800 m或者跑道视程小于550 m但不小于300 m，决断高低于60 m但不低于30 m情况下飞机的精密仪表进近和着陆。贵阳龙洞堡机场19R跑道设有仪表着落系统及助航灯光系统，可提供仪表着陆II类运行服务 [4] 。
胡伯彦等 [5] 分析了上海虹桥机场低能见度及低RVR特征，发现低能见度时次多于低RVR时次，且两者均在12月出现最多、9月出现最少，一天中多集中出现于19~01时(世界时)。杨瑜等 [6] 研究发现浦东机场低RVR与08:00相对湿度呈正相关，与气温、风速呈负相关。张荣智等 [7] 研究了上海浦东机场低能见度和低跑道视程事件变化特征及可能原因分析，冉春雷等 [8] 分析了Vaisala AviMet系统中跑道视程RVR计算因子，冯汉中等 [9] 研究了双流机场低能见度天气预报方法。
已有的研究大多集中于对贵阳机场能见度变量的单一分析 [10] [11] ，对与实际运行结合更紧密的RVR变化特征及影响机制的研究相对较少。晴夜辐射降温、前期有降水、微风、逆温层、整层为脊前偏北气流、地面均压场均有利于出现低能见度、低RVR天气 [12] ，那影响贵阳机场运行的低能见度、低RVR具有怎样的特征呢？低能见度、低RVR时气温、相对湿度、风向风速又是怎样分布呢？本文通过分析低能见度(能见度低于800 m)或低RVR (RVR低于550 m)的年际特征、季节特征、年变化、日变化、持续时间等特征，定量分析低能见度、低RVR时气温、相对湿度、风向风速的频率分布，理清低能见度和低RVR在不同等级条件下的分布情况，以期加深对贵阳机场低能见度及低RVR发生发展规律的认识，提高航空气象预警与服务保障能力。
2. 资料与方法
所用资料为2012~2022年贵阳龙洞堡机场基准观测点(19 L)的AWOS逐分钟自动观测数据，包括能见度、RVR、温度、相对湿度、风向风速等，具有很好的时间连续性。贵阳龙洞堡机场东西跑道上分别装有芬兰Vaisala和北京Metled的气象自动观测系统，主要对贵阳机场风、能见度、天气现象和云等进行观测。
主要使用频率分析方法。频率指某一事件发生的次数与总次数的比值，通常用百分数表示。如在n
次样本分析中，某一事件发生了m次，则该事件发生的频率f为：
。
低能见度和低RVR发生时段统计标准：每个时段自整点前59分开始，至00分结束。如01:01 (含)~02:00 (含)有低能见度或低RVR发生，且持续时间大于等于10分钟，则记02:00发生一次低能见度或低RVR，该日记为低能见度日或低RVR日。
3. 低能见度和低RVR变化特征
3.1. 低能见度和低RVR的年际、季节变化
如图1(a)所示，2012~2022年贵阳机场低能见度与低RVR日数呈明显减少的趋势，年际变化特征明显。其中，低能见度峰值年为2012年(52日)，谷值年为2022年(7日)。低RVR峰值年为2013年(31日)，谷值年为2021和2022年(10日)。除2021和2022年外，低能见度日数多于低RVR日数。即当能见度低于800 m时，RVR不一定低于550 m。贵阳机场低RVR主要由低能见度天气引起。
定义春季为3~5月，夏季为6~8月，秋季为9~11月，冬季为12~次年2月。如图1(b)所示，贵阳机场低能见度和低RVR四季均可发生。2012~2022年贵阳机场低能见度季节特征为：夏季 > 冬季 > 春季 > 秋季，夏季占全年总低能见度出现日数的29%、冬春季共占48%。低RVR季节特征为：夏季 > 春季 > 秋季 > 冬季，夏季占全年总低RVR出现日数的35%、春季占27%。贵阳机场冬季受云贵准静止锋影响多阴雨天气，受锋面雾影响能见度易低于800 m，但RVR一般不低于550 m。因此冬季低能见度出现日数较多，但低RVR出现日数较少。
Figure 1. Low visibility and low RVR occurrence days (a) interannual, (b) seasonal variations
图1. 低能见度和低RVR发生日数(a)年际、(b)季节变化
3.2. 低能见度和低RVR的年变化
如图2所示，低能见度和低RVR变化趋势比较一致，在全年中均可能出现。其中，峰值月均为8月，8月低能见度日和低RVR日分别占全年总低能见度和总低RVR出现日数的11%、16%。贵阳机场8月多局地热对流、雷阵雨天气频发，为低能见度和低RVR提供了有利的水汽条件。加之受副热带高压控制，天气晴好。因此凌晨至早晨多低能见度、低RVR天气。谷值月均为12月，12月低能见度日和低RVR日分别占全年总低能见度和总低RVR出现日数的5%、4%。低能见度在1月、低RVR在6月出现也较多，均占10%。
Figure 2. Annual variation of low visibility and low RVR occurrence days
图2. 低能见度和低RVR发生日数年变化
3.3. 低能见度和低RVR的日变化
如图3所示，低能见度和低RVR日变化趋势比较一致，呈单峰型分布。峰值均为北京时间07时(低能见度占比15%，低RVR占比18%)。低能见度和低RVR均主要出现在05~09时(分别占比64%、72%)。其中，06~08时出现频率最高(分别占比43%、49%)。11~次日01时低能见度及低RVR出现次数均很少(分别占比14%、6%)。其中，15~21时无低RVR出现，低能见度在该时段可能发生，但频率很低，仅为0.03%。这是因为，此时段内发生的低能见度天气一般为锋面雾造成，而锋面雾伴随的RVR一般不会太低。
Figure 3. Diurnal variation of low visibility and low RVR frequency
图3. 低能见度和低RVR发生次数日变化
3.4. 低能见度和低RVR的持续时间
持续时间与频率大致成反比。如图4(a)所示，低能见度持续时间在1(含)~2 h频率最高(21%)，0~4 h占比64%，8 h (含)以上出现较少(6%)，10 h (含)以上出现最少(1%)，最长持续时间为11 h 29 m，出现在2019年4月7日。如图4(b)所示，低RVR持续时间在1 h内频率最高(19%)，0~4 h占比64%，8h(含)以上出现较少(7%)，10 h (含)以上出现最少(0.5%)，最长持续时间为10 h 39 m，出现在2016年4月3日。
(a)
(b)
Figure 4. (a) Low visibility, (b) Low RVR duration distribution
图4. (a) 低能见度、(b) 低RVR持续时间分布
引起贵阳机场低能见度或低RVR的天气现象主要是辐射雾、锋面雾、中或大的降水。辐射雾影响较大，一般在凌晨开始，早晨结束。其中，辐射冻雾持续时间一般较长、浓度最浓，最低能见度可低至200 m，最低RVR可低至50 m。当云贵静止锋维持在贵州中部一带，贵阳机场易出现锋面雾伴低云天气。锋面雾可在一天中任何时候开始，持续时间可长可短，最长持续时间为11 h 29 m。若冷空气加强，静止锋南压或暖空气加强，静止锋北抬，贵阳机场天气将转好。锋面雾影响较小，平均最低能见度为500 m、平均最低RVR为700 m。中或大的降水可能导致短时间的低能见度或低RVR，持续时间一般在40 m内，能见度最低可至300 m、RVR最低可至200 m (2020年5月19日)。
4. 与气象因子的关系
4.1. 低能见度时的气温、相对湿度分布
如图5(a)所示，贵阳机场低能见度时气温主要在0~20℃，频率为86.54%。其中，10~20℃出现频率最高为50.02%；其次是0~10℃，频率为36.52%；20~25℃出现频率最低，仅为6.15%。图5(b)为低能见度出现时的相对湿度分布，相对湿度 ≥ 95%所占频率达98.67%，说明相对湿度越大，越有利于出现低能见度。低能见度时，有极少数相对湿度小于90% (占0.15%)，这可能是由于中等或以上强降水造成的低能见度现象。
(a)
(b)
Figure 5. (a) Temperature and (b) Relative humidity distribution under low visibility
图5. 低能见度时的(a)气温、(b)相对湿度分布
4.2. 低RVR时的气温、相对湿度分布
如图6(a)所示，贵阳机场低RVR时气温主要在0~20℃，频率为75.01%。其中，10~20℃出现频率最高为43.3%；其次是0~10℃，频率为31.71%；0℃以下出现频率最低，仅为9.57%。图6(b)为低RVR出现时的相对湿度分布，相对湿度 ≥ 95%所占频率达98.23%，说明相对湿度越大，越有利于出现低RVR。低RVR时，有极少数相对湿度小于90% (占0.15%)，这也可能是由于中等或以上强降水造成的低RVR现象。
(a)
(b)
Figure 6. (a) Temperature and (b) Relative humidity distribution under low RVR
图6. 低RVR时的(a)气温、(b)相对湿度分布
4.3. 低能见度时的风向风速分布
如图7(a)所示，贵阳机场低能见度时地面风在各个方向上都有可能发生，但主要分布在第一、四象限内(东北风和偏北风)，以10˚~30˚频次最高(8840次)，其次为340˚~10˚ (7072次)。出现最少的风向为偏西风。如图7(b)所示，低能见度时89%的地面风速在2 m/s以下，0~1 m/s占比50%。地面风速越小越有利于出现低能见度。
(a)
(b)
Figure 7. (a) Surface wind direction and (b) Surface wind speed distribution under low visibility
图7. 低能见度时的(a)地面风向、(b)地面风速分布
4.4. 低RVR时的风向风速分布
如图8(a)所示，贵阳机场低RVR时地面风向与低能见度时地面风向分布相似，在各个方向上均可发生，但主要分布在第一、四象限内(东北风和偏北风)，以10˚~30˚频次最高(4947次)，其次为30˚~50˚ (3958次)。出现最少的风向为偏西风。如图8(b)所示，低RVR时93%的地面风速在2 m/s以下，0~1 m/s占比58%。地面风速越小越有利于出现低RVR。
(a)
(b)
Figure 8. (a) Surface wind direction and (b) Surface wind speed distribution under low RVR
图8. 低RVR时的(a)地面风向、(b)地面风速分布
5. 低能见度与低RVR分布
对贵阳机场2012~2022年间不同等级条件下低能见度与低RVR时次出现次数统计，如表1所示：低能见度时次在200~500 m占比最多，为60.33%。其中，200~300 m占比22.68%；700~800 m、100~200 m占比最少，分别为8.81%、7.31%。如表2所示：低RVR时次在200~500m占比也最多，为86.73%；其中，250~350 m占比34.92%；50~150 m占比最少，仅为1.3%。
Table 1. Statistics and percentage of low visibility occurrences at different levels
表1. 不同等级下低能见度时次出现次数统计及占总数百分率
Table 2. Statistics and percentage of low RVR occurrences at different levels
表2. 不同等级下低RVR时次出现次数统计及占总数百分率
6. 结论
本文对影响贵阳机场运行的能见度低于800米、RVR低于550米的出现次数进行统计，对比两者在年际、季节、年变化和日变化的特征，并定量地分析了低能见度、低RVR时气温、相对湿度、风向风速的频率分布，理清了低能见度和低RVR在不同等级条件下的分布情况。加深了贵阳机场低能见度、低跑道视程发生发展规律及其影响机制的认识，能为贵阳机场今后低能见度和低RVR的预报预警提供一定的参考。结论如下：
(1) 贵阳机场年低能见度与低RVR日均呈显著的下降趋势。低能见度季节变化特征为：夏季 > 冬季 > 春季 > 秋季；低RVR为：夏季 > 春季 > 秋季 > 冬季。
(2) 低能见度和低RVR月变化趋势比较一致，全年均可出现。峰值均为8月，谷值均为12月。日变化呈单峰型分布，峰值均为北京时间07时，均主要出现在05~09时。11~次日01时均很少出现。其中，15~21时无低RVR出现，低能见度在该时段发生频率很低，仅为0.03%。
(3) 低能见度和低RVR持续时间与频率大致成反比，主要分布在0~4 h (均占64%)，低能见度在1 (含)~2 h频率最高、低RVR在1 h内频率最高。
(4) 低能见度和低RVR时气温主要在10~20℃、相对湿度 ≥ 95%、风向为东北风或偏北风、风速 ≤ 2 m/s。
(5) 低能见度和低RVR均在200~500 m占比最多，分别为60.33%、86.73%；低能见度100~200 m占比最少(7.31%)，低RVR 50~150 m占比最少(1.3%)。