1. 引言
随着我国经济的不断腾飞，民航事业的不断发展，民航行业2018年、2019年完成旅客运输量分别达到61173.77、65993.42万人次，增长率达到7.9%，呈现逐年增长态势。在此背景下2018年、2019年全部航空公司航班不正常原因中天气原因占比分别为47.46%、46.49%，几近达到不正常航班原因的一半。由此可见，天气对航班正常运行的影响不容忽视。
MDRS预警是一种大面积航班延误响应机制，即当机场、航路、空域等出现大面积航班延误时，民航部门所采取的应急响应机制，而MDRS预警启动原因中，天气原因往往不可忽视。乌鲁木齐地窝堡国际机场作为中国八大区域枢纽机场之一，对新疆航空运输有重要意义。在2018~2019年期间，因天气原因导致乌鲁木齐机场出港航班不正常率达到了39.2%，天气原因占据首位，上海地区亦是如此 [1]。因天气原因导致的大面积航班延误时有出现，大面积航班延误的发生不仅会降低旅客乘机体验，还会影响空中交通指挥，会对航空公司造成一定的经济损失 [2] [3]。为了有效控制大面积延误，保证航班正常运行，有学者对导致大面积航班延误的天气及天气预警预报效果进行了分析评估 [4] [5]，准确的气象预警产品对于航班正常率的提升有正向作用，同时，针对大面积航班延误预警机制的研究和评估对提高航班正常率也有一定的参考 [6] [7] [8]。
有学者从气象的角度分析了天气对航班延误的影响，陈穗军等 [9] 对粤琼两省天气原因导致航班延误的气候特点进行了分析，发现航班延误多发生在春夏季；冯彦华等 [10] 研究了强对流天气对大面积航班延误具有突发快、强度强、范围广、持续时间长等特点；陈阳权等 [11] 指出乌鲁木齐机场冬季导致延误的天气主要是低云低能见度，其次是降雪。为了解乌鲁木齐机场MDRS预警的启动特征以及与天气的关系，本文对乌鲁木齐机场2018~2019年大面积航班延误(MDRS)启动次数、天气原因、启动时长等方面进行了统计分析，希望为今后的气象保障提供一些参考。
2. 资料与方法
文中MDRS数据来自新疆空管局空管中心流量室2018~2019年的流量控制记录。MDRS预警根据严重程度划分为黄色、橙色和红色三个等级，其中当空中交通通行能力数值下降至指定范围，对比实际和预测飞行流量，且预计持续影响两小时及以上时，根据严重程度启动不同颜色预警，黄色表示程度较轻，红色表示十分严重。本文主要针对因天气原因造成的MDRS预警进行统计分析，在统计中，若一次天气过程中出现两次及以上的MDRS预警，视为一次MDRS预警过程，预警时长取累计时长；若一次MDRS预警过程中包含两次及以上的级别变化，预警级别取该次过程达到的最高级。
本文针对因天气原因造成的MDRS预警进行逐月启动特征、天气原因类型、预警时长及逐小时启动特征统计分析，对不同天气原因下的MDRS预警进行累计时长分析，期望为今后的航班保障提供一定参考，提高航班运行的安全与效率。
3. 启动次数
乌鲁木齐机场2018~2019年因天气原因启动MDRS预警共计57次(图1(a))，黄色预警33次，橙色预警19次，红色预警5次。2018年启动预警24次，其中，黄色预警14次，橙色预警7次，红色预警3次；2019年启动预警33次，其中，黄色预警19次，橙色预警12次，红色预警2次。可以看出，黄色预警启动次数最多，红色预警启动次数最少。2019年较2018年预警启动次数增加37.5%，黄色预警启动次数增加35.7%，橙色预警启动次数增加71%，其中，红色预警启动次数减少33.3%。
从2018~2019年因天气原因造成的MDRS预警启动次数逐月分析(图1(b))可以发现，11月~次年2月为MDRS预警启动的高发期，这与乌鲁木齐机场冬季天气复杂有关，相反，4~10月预警启动次数最少。乌鲁木齐冬季漫长且易出现冻雾、降雪等天气，对航班正常影响较大，因此11月~次年2月是触发MDRS预警的高峰期。夏季影响航班正常的天气主要是强对流，强对流持续时长短，覆盖本场次数少，因此对航班影响较小。从启动次数来看，2019年12月由于持续性的冻雾，导致预警启动次数较2018年明显增多；2018年5月受强对流天气影响，所产生的大风、沙暴、低能见度等天气导致启动了3次预警，2019年无因强对流天气启动的预警；其余月份预警启动次数基本持平。从预警等级来看，红色预警主要出现于3月、11月及12月，易发生于春季及冬季；橙色预警集中出现在冬季的11月和12月；黄色预警发生频次最高，可出现于各个季节。
Figure 1. MDRS warning statistics due to weather in 2018~2019. (a) Analysis of the number of early warning starts of MDRS; (b) Monthly comparative analysis of the number of MDRS early warning starts in 2018 and 2019
图1. 2018~2019年因天气原因造成MDRS预警统计。(a) MDRS预警启动次数分析；(b) 2018与2019年MDRS预警启动次数逐月对比分析
4. 天气类型与启动预警等级
据统计，2018~2019年新疆地区乌鲁木齐机场明显影响航班正常运行的复杂天气包括东南大风、雪、冻雾、跑道结冰及强对流引起的大风。春秋季易出现东南大风和跑道结冰，冬季降雪与冻雾天气出现较频繁，夏季强对流易引起大风天气，大风有时会卷起地面上干燥的尘土，带来沙尘暴，造成近地面能见度的降低，影响航班正常率。
如图2所示，2018~2019年降雪引起的预警次数为26次，冻雾引起的预警23次。天气原因中，雪和冻雾占比达到86%，其余天气占比约14%。从预警等级来看，东南大风主要引发橙色或红色预警，雪和冻雾可以引发红橙黄三色预警；2019年3月因跑道结冰启动一次红色预警，2018年夏季对流大风引发4次黄色预警。将2018年与2019年进行对比发现，2019年因冻雾引起的MDRS预警比2018年增加13次，黄色、橙色预警启动次数增幅明显。
Figure 2. Distribution of warning levels under different weather causes
图2. 不同天气原因下预警等级分布
综上，雪和冻雾引起的MDRS预警次数最多，占比最大，跑道结冰和东南大风虽然预警启动次数不多，但引起的预警等级往往比较严重，为橙色或红色等级，夏季强对流对航班造成的影响较轻，多为黄色预警。
5. 启动时长及逐小时分析
如表1所示，两年来0~4.9小时、5~9.9小时及10~14.9小时的预警分别启动17、18和14次，15~19.9小时的预警启动5次，20小时及以上的预警启动次数为3次。14.9小时以下的预警时长启动次数占比达到86%，15小时以上的预警时长次数较少，占比为14%。最大预警时长为34小时，发生在2019年12月16~17日，橙色预警持续31小时，黄色预警持续3小时，因冻雾持续时间长，能见度低，对飞行影响极大。
Table 1. MDRS warning duration statistics
表1. MDRS预警时长统计
对2018~2019年不同天气类型引起的MDRS预警启动时长进行统计分析发现(图3)，冻雾引起的预警平均时间最长，为9.7小时，影响最大；其次是降雪，预警平均时长为9小时，东南大风导致的预警平均时长为8小时，因对流大风启动的平均预警时长为4.75小时，影响时长最短，2019年3月因跑道结冰引发的预警持续时长为11小时，但样本量较少，暂不分析。综上，降雪、冻雾及东南大风引起的预警时长较长，对流大风引起的预警时长较短。
Figure 3. Average start-up time of MDRS warning caused by different weather types
图3. 不同天气类型引起的MDRS预警启动平均时长
如图4所示，对2018~2019年因天气原因导致的MDRS预警启动次数进行逐小时分析发现：降雪天气中，预警在8~23时启动次数最多，次数超过10次，0~7时启动次数较少；冻雾引起的预警中，7~13时启动次数最多，达到10次以上，其中10~11时(转风期间)启动次数达到19次，这与乌鲁木齐机场转风期间，能见度易转差有关；东南大风对航班影响最大时段集中于7~23时，夜间0~6时无预警启动；对流大风对航班影响较大时段集中于白天12时~凌晨2时。
Figure 4. Hourly analysis of MDRS early warning start-up times (Beijing hour)
图4. MDRS预警启动次数逐小时分析(北京时)
综上，因夜晚航班量较少，对天气的依赖程度减小，MDRS预警次数相较其余时段明显降低，其中，因冻雾启动的预警在转风时段10~11时启动次数最多，达到19次。
6. 结论
通过对乌鲁木齐机场2018~2019年因天气原因启动的MDRS预警启动次数及等级进行分析，得到以下结论：
1) 乌鲁木齐机场2018~2019年期间MDRS预警共启动57次，其中黄色预警最多，达到33次，橙色预警19次，红色预警5次。11月~次年2月为预警启动高峰期。
2) 2018~2019年导致乌鲁木齐机场MDRS启动的主要天气类型为降雪，其次是冻雾，两者占比达到86%，其余天气类型为东南大风、对流大风及跑道结冰。跑道结冰与东南大风引起的预警等级往往较严重，对流大风启动的预警一般为黄色预警。
3) 86%的MDRS预警时长小于14.9小时，达到15小时及以上的预警较少，占比仅为14%。其中，冻雾引起的预警平均时长最长，达到9.7小时，其次是降雪和东南大风、对流大风。冻雾引起的预警在转风时段10~11时启动次数最多，因此需关注转风期间的冻雾气象保障。