1. 引言
水汽凝结物从云中降落到地面的现象称为降水。降水对飞行有多方面的影响，不仅影响能见度，还会造成飞机积冰、雹击、发动机熄火、跑道积冰等，其影响程度主要与降水强度和降水种类有关。攀枝花机场位于川滇交界处、横断山脉与云贵高原的过渡地带，地处青藏高原东南缘，地形复杂，金沙江从西、北、东三面环绕机场，属于典型的山区高温高原机场，由于形似航母，又被称为“内陆航母”机场。
近年来，众多学者对不同地方的降水特征展开了深入的研究。关于降水对机场飞行影响的研究，杨庭潇等人对重庆江北机场2012~2021年降水特征进行了分析[1]，彭淼机对1991~2020年南宁机场降水特征进行了分析[2]，针对攀枝花的降水特征，张玉琴等人研究了攀枝花短时强降水气候特征分析[3]，李永军等人研究了青藏高原东南缘攀枝花市降水特征及其成因初探[4]。本文拟通过统计分析历年资料，分析出攀枝花机场降水变化特征，总结出规律特征，为攀枝花机场的降水评估和防洪工作提供一定的参考。
2. 资料和方法
2.1. 资料
本文所采用的降水量资料来源于四川省攀枝花机场20号跑道基准观测点2014~2024年的逐日地面气象观测资料。根据我国降水程度等级划分的定义，本文将日降水量达到了25 mm的降水定义为强降水。
2.2. 方法
利用线性回归分析法、距平分析法研究降水量的年变化及月变化特征。对年平均降水量及年平均强降水量进行突变检测时，选用曼–肯德尔(Mann-Kendall)法。Mann-Kendall检验亦称MK检验，是一种非参数统计检验方法，亦称无分布检验，其优点是不需要样本遵从一定的分布，也不受少数异常数值的干扰。
3. 降水特征分析
3.1. 主要影响天气系统
攀枝花机场地处我国青藏高原的东南侧，每年的5月份后，受西南季风持续加强的影响，来自南海和孟加拉湾的暖湿气流，给机场带来了充足的水汽，西太平洋副热带高压西伸增强，使得该地区常处于高压脊的西南缘，同时西风气流在绕过青藏高原两侧后在高原东部汇合，在对流层中下部形成切变，切变线两侧干湿、冷暖不同性质气流的交汇为降水的产生提供了抬升机制，西风气流在高原东部的动力减压作用也利于低压系统的生成，降水增多，机场由干季逐渐进入雨季。到了11月，青藏高原南支气流显著东伸南压并加强，孟加拉湾西南气流逐渐减弱消失，东南支气流也减弱且东移南落，经向水汽输送通道被切断，转换为受干燥的青藏高原南支西风绕流控制，降水减少，机场由雨季逐渐进入干季。已有研究表明，攀枝花夜雨特征显著，呈单峰型，降水峰值出现在03时(北京时)，因攀枝花位于干热河谷区，日间湿度小、夜间湿度大，夜间较饱和的大气更容易凝结，触发降水，湿度的日变化是攀枝花易发生夜雨的原因之一[4]。
3.2. 降水量的年变化特征
攀枝花机场2014~2024年的年平均降水量达到803.2 mm。降水量最大值发生在2017年，降水量达到了1025.2 mm，最小值年是2023年，降水量只有491.2 mm，图1为攀枝花机场2014~2024年降水量的变化曲线，可以看出，攀枝花机场降水量的年变化振幅相对较大，通过对年降水量进行线性回归分析发现，其倾向值为−29.634，R2值为0.371，通过了0.05的显著性检验，整体呈现下降趋势。在2015~2018年间攀枝花机场年降水量无明显的变化趋势，相对平稳，2018年后年降水量随着时间呈现波动下降的趋势。
通过对图2的攀枝花机场2014~2024年逐年降水量的距平图进行分析可知，11年来年降水的正距平年数量小于负距平年，并可以将其大致分为两个时间段：在2014~2018年间，年降水量距平多在0 mm以上，总体表现为一个偏大的情况，在2019~2024年间，年降水量距平均在0 mm以下，降水量整体偏少，在2023年达到极小值−312 mm。
Figure 1. Annual change of precipitation of Panzhihua Airport from 2014 to 2024 (unit: mm)
图1. 攀枝花机场2014~2024年降水量年变化(单位：mm)
3.3. 降水量的月变化特征
图3可以发现，攀枝花机场的降水量月分布呈单峰值特征，干季和雨季分明显著，进入5月后降水量增加，峰值位于7月份，降水量达到最大值187.8 mm，其次为6月份，降水量为170.8 mm，到了11月降水量迅速减少，12月份降水量最少，仅为3.9 mm。5~10月的月平均降水量均超过了50 mm，总降水量为757.1 mm，占全年总降水量的94.2%，11月~次年4月平均总降水量为47.2 mm，占全年总降水量的5.8%，可以看出雨季降水量的多少决定了全年降水量的多少。
Figure 2. Precipitation anomaly of Panzhihua Airport during 2014 to 2024 (unit: mm)
图2. 攀枝花机场2014~2024年降水量距平图(单位：mm)
Figure 3. Monthly change of precipitation of Panzhihua Airport from 2014 to 2024 (unit: mm)
图3. 攀枝花机场2014~2024年降水量月变化(单位：mm)
3.4. 年降水量的突变分析
采用Mann-Kendall突变检验对攀枝花机场2014~2024年年降水量进行突变分析，结果如图4所示，由UF曲线可见，在2015~2018年间，UF的值均为正值，表明机场的降水量整体上呈现上升趋势，但上升趋势较小。2014年和2019年的UF值在零线附近波动，表明攀枝花机场降水的变化趋势并不明显。2020~2024年这个时间段内攀枝花机场降水量有明显的下降趋势，在2023年UF的值已接近临界值−1.96。在MK突变识别图中，利用UF和UB曲线位于临界值±1.96范围内的交点确定降水突变点，可以确定2019年攀枝花机场的年降水量出现了突变现象。
Figure 4. MK mutation analysis of precipitation of Panzhihua Airport from 2014 to 2024
图4. 攀枝花机场2014~2024年降水量MK突变分析图
4. 强降水特征分析
4.1. 强降水量及贡献率的年变化
统计表明，攀枝花机场2014~2024年年平均强降水量达到330.2 mm。强降水量最大值发生在2015年，达到了532.1 mm，最小值年是2023年，仅有77.7 mm，强降水集中出现在6月至8月的汛期内，主要由对流天气系统造成。强降水对总降水量的贡献率，其数值变化可以直观反映出强降水对机场的降水情况的影响。攀枝花机场强降水的年平均贡献率为39%，最大贡献率出现在2021年，达到了55%，而最小贡献率年则是2004年，这年的强降水贡献率只有16%。图5为攀枝花机场2014~2024年强降水量与贡献率的年变化曲线图，结合图1可以看出，年强降水量与年降水量的年变化总体趋势相似，通过对年强降水量和贡献率进行线性回归分析发现，两者均呈现下降趋势，但未能通过0.05的显著性检验。
4.2. 降水量极值分析
攀枝花机场的年最大降水量的年平均值为64.0 mm，图6显示的是2014~2024年日降水量逐年的极大值，其年际波动很大，无明显的上升或下降趋势。最大值为114.2 mm，出现在2019年6月25日，最小值为34.4 mm，出现在2020年9月23日，最大值是最小值的3倍多。
Figure 5. Annual changes of heavy precipitation and contribution rate of Panzhihua Airport from 2014 to 2024 (unit: mm)
图5. 攀枝花机场2014~2024年强降水量与贡献率的年变化(单位：mm)
Figure 6. Annual change of extreme precipitation of Panzhihua Airport from 2014 to 2024 (unit: mm)
图6. 攀枝花机场2014~2024年降水极值的年变化(单位：mm)
4.3. 强降水量的突变分析
分析图7攀枝花机场年强降水量MK突变分析曲线可知，2014~2018年UF统计量 ≥ 0，反映了这时期强降水量呈现一个上升趋势，2019~2024年攀枝花机场强降水量有明显的下降趋势，在2023年UF的值接近临界值−1.96。在置信区间的范围内，强降水量的UF和UB曲线有1次交点，根据交点位置时间点可以看出突变年在2019年。
Figure 7. MK mutation analysis of heavy precipitation of Panzhihua Airport from 2014 to 2024
图7. 攀枝花机场2014~2024年强降水量MK突变分析图
5. 降水对飞行的影响
不同强度的降雨对飞行活动的影响不同：小雨对飞行的影响主要表现在对能见度和跑道的影响上；中到大雨会造成跑道湿滑，导致飞机轮胎与跑道的摩擦力减小，飞机起飞着陆时所需的滑跑距离增加；跑道淋湿后变暗，飞行员目测着陆时容易把高度估计得偏高；强降雨在飞机座舱玻璃上造成的水流，会严重影响飞行员的目视飞行，飞行速度越大这种影响越严重。在夜间着陆时，当雨滴密而大时，着陆灯前面会出现光屏，也会看不清目标；强降雨可以使飞机在没有任何警报的情况下迅速丧失升力，大雨和暴雨还会恶化飞机气动性能，使发动机熄火。
攀枝花机场降水集中在每年的6月、7月、8月、9月，强降水持续时间较短，通常伴随雷暴天气，降水发生时间多在夜间至凌晨的非供航时段，故降水天气对机场飞行影响较小。但由于攀枝花机场位于河谷区的一个独立山顶上，三面环江，相对高度差达1000米，温压差非常明显，具备热力动力条件，再加上本场四面山谷风的形成及系统风的影响，致使一旦机场及机场周边地区出现降水，水汽条件满足后，就会出现低云低能见度天气，即使是在干季，偶尔一次的降水也可能会导致低云低能见度天气。一般说来，降水强度和水平范围越大，持续时间越长，产生的低云量就越多，多变雾产生的概率就越大，消散所用的时间也越长，降水达到中雨及以上级别，可视为攀枝花机场出现低云的重要判据之一。由于攀枝花机场降水高度集中在雨季，所以这种低云低能见度天气频繁出现在雨季，极易造成航班复飞、返航、备降，甚至航班取消，成为雨季期间影响航班正常的最主要因素。
6. 小结
本文利用线性回归分析法、距平分析法、Mann-Kendall突变检验法等方法，对攀枝花机场2014~2024年降水和强降水特征进行分析，得出以下结论：
1) 攀枝花机场2014~2024年的年平均降水量达到803.2 mm。最大值年是2017年，降水量为1025.2 mm，最小值年是2023年，降水量为491.2 mm，整体呈现下降趋势。
2) 攀枝花机场的降水量月分布呈单峰值特征，干季和雨季分明显著，7月份降水量最大为187.8 mm，12月份降水量最小为3.9 mm，雨季降水量的多少决定了全年降水量的多少。
3) 攀枝花机场2014~2024年年平均强降水量为330.2 mm。最大值年是2015年，为532.1 mm，最小值年是2023年，为77.7 mm。强降水的年平均贡献率为39%，最大贡献率出现在2021年，达到了55%，最小贡献率出现在2004年，只有16%，两者均呈现下降趋势。
4) 攀枝花机场的年最大降水量的年平均值为64.0 mm，年际波动很大，无明显的上升或下降趋势。
5) 2019年攀枝花机场的年降水量和年强降水量均出现了突变现象。