试分析昆明机场新建气象站数据与ERA-Interim数据在昆明长水国际机场的应用

试分析昆明机场新建气象站数据与ERA-Interim数据在昆明长水国际机场的应用

姚敏马琳昌

（昆明长水国际机场有限责任公司，云南昆明650000）

摘要：本文以空管气象站气象数据作为标准，利用昆明机场新建六要素气象站气象数据、欧洲中心数据ERA-Interim与空管气象站数据进行对比分析，通过相关系数的计算和回归分析，得出机场新建气象站数据与空管气象站数据两相关性较好，对机场天气预判有较好指导作用，欧洲中心资料ERA-interim相关性一般，但对于机场气候的预测有较强的能力。

关键词：昆明长水国际机场，空管气象站观测数据，机场新建气象站数据，欧洲中心数据ERA-interim，皮尔森相关系数

前言

昆明长水国际机场，全球百强机场之一，是中国面向东南亚、南亚和连接欧亚的国家门户枢纽机场，中国西南部地区唯一的国家门户枢纽机场。是全国继北京首都机场、上海浦东机场之后第三家实现双跑道独立运营模式的机场，2017年机场旅客吞吐量3800万人次，2017年机场旅客吞吐量4473万人次。

昆明机场2012年转场运营后，经过5年多的不断发展，实现了航班与旅客数量的显著性突破，但由于昆明长水国际机场海拔2102.85米，位属低纬高原气候，极端天气对航班正常运行造成严重影响，是影响机场正常率、准点率的主要原因之一。如何对天气、气候进行较为精准的预测，指导机场生产运行，提升服务质量、降低成本、提高企业生产运行效率是机场面临的重大问题之一。

昆明机场运行指挥中心在2017年初在22号跑道旁边新建六要素气象站，收集相关气象数据旨在研究昆明机场的天气特点，为机场的运行决策提供依据。

1.资料

1.1ERA-Interim再分析资料简介

20世纪80年代后期，科学家提出了利用数值天气预报NWP中的资料同化技术来恢复长期气候记录的新方法，这就是所谓的大气资料“再分析”。20世纪90年代中期开始，美国、欧盟和日本等先后组织和实施了一系列全球大气资料再分析计划来恢复和重建气候变化的历史记录目前应用广泛的再分析资料主要有美国国家环境预测中心（NCEP）和大气研究中心（NCAR）提供的NCEP/NCAR9-10及其NCEP/DOE；欧洲中期天气预报中心（ECWMF）提供的ERA-15、ERA-40及ERA-Interim；目前，有关再分析资料的适用性已经取得了一些研究成果.赵天保等指出在气温上，NCEP再分析值的空间模态与观测场基本一致，就整个中国区域来说，大部分地区都较观测值偏低，ERA-40再分析温度产品与台站实际观测气温的年际变化形式非常一致，但对高原的气温预报具有冷偏差，冷偏差主要是由再分析资料格点与台站之间的海拔高度差异引起的.NCEP/NCAR及ERA-40的再分析位势高度各具优势，ERA-40及ERA-Interim气温要优于NCEP/NCAR及NCEP/DOE产品120-22.李瑞青等和钞振华1评价了NCEP/DOE、ERA-40、ERA-Interim和JRA-25再分析月平均地面气温在中国西部的可用性，发现ERA-Interim综合适用性最好，何冬燕2等M分析了ERA-Interim、NCEP/NCAR和NCEP/DOE再分析地表温度资料在高原的适用性，ERA-Interim再分析地表温度产品在高原的适用性最好，与实际观测值的相关最显著，且能较好地反映高原地表温度的变化异常，可作为研究高原地表温度年际变化的代用资料，本文选取2013年5月-2018年5月0.75×0.75网格的ERA-Interim中气温和气压6小时间隔资料。

1.2.机场新建六要素气象站气象资料简介

2017年4月昆明机场在22号跑道附近新建完成六要素气象观测站，收集风向、风速、气温、地温、能见度、降水量等资料来研究昆明机场的天气特点，本文选取2017年5月-2018年5月每小时整点气温与气压资料与空管气象站气象站的同时段资料做对比分析。

2.方法与数据处理

皮尔森相关系数（Pearsoncorrelationcoefficient）相关系数测量两个数据集之间的线性关系。严格地说，皮尔森的相关性要求每个数据集都是正态分布的，而不一定是零均值。像其他相关系数一样，这个值在-1和+1之间变化，0表示不相关。-1或+1的相关性意味着精确的线性关系。正相关意味着随着x增加，y也增加。负相关意味着随着x增加，y减小：

线性回归使用最佳的拟合直线（也就是回归线）在因变量（Y）和一个或多个自变量（X）之间建立一种关系。用一个方程式来表示它，即

本文使用的数据为2017年5月-2018年5月机场与空管气象站每小时的观测数据；2013年5月-2018年5月ERA-Interim6小时间隔数据与空管气象站6小时间隔数据，时次为每天四次（00，06，12，18），上述时间均为UTC时间（世界协调时间）。

4.结果与分析

对新建气象站气温数据与空管气象站气温数据进行相关系数计算，得出r≈0.94375，对新建气象站气压数据与空管气象站气压数据进行相关系数计算，得出r≈0.98533。对ERA-Interim气温数据与空管气象站气温数据进行相关系数计算，得出r≈0.71157，对ERA-Interim气压数据与空管气象站气压数据进行相关系数计算，得出r≈0.74124，对比得出新建气象站资料与空管气象站数据相关性较好，ERA-Interim资料与空管气象站数据相关性一般。

由于新建气象站资料只有一年，故只对空管气象站数据与ERA-Interim地面的气温数据进行回归分析可得出，气温五年变化趋势约等于0，空管气象站与ERA-Interim的气温变化趋势基本一致，受边界效应影响，空管气象站气温后端有明显的下降趋势。ERA-Interim的数据分布较为规律，空管气象站的数据分布变化较大。可以推出，ERA-Interim的数据对极端天气的表现力较弱。

同理对空管气象站与ERA-Interim地面的气压数据进行回归分析得出，气压五年变化趋势约等于0，气压没有明显变化趋势，空管气象站与ERA-Interim的气压变化趋势基本一致，同样的，ERA-Interim的数据分布较为规律，空管气象站的数据分布变化较大。可以推出，ERA-Interim的数据对极端天气的表现力较弱。

5.结论

（1）相比较ERA-Interim数据，机场新建气象站与空管气象站数据相关性较好，机场新建气象站数据可对昆明机场的天气预判有较好指导作用。

（2）ERA-Interim的数据分布较为规律，空管气象站的数据分布变化较大，所以对于机场极端天气的预测方面，ERA-Interim的能力较弱，但对于气候的预测，ERA-Interim的能力较强。

参考文献

[1]高路,ERA-Interim气温数据在中国区域的适用性评估,南京信息工程大学应用气象学院，2014

秦艳慧，ERA-Interim地表温度数据集在青藏高原冻土分布制图应用的适用性评估，中国科学院寒区旱区环境与工程研究所青藏高原冰冻圈观测研究站，2015

[2]

作者简介：姚敏(1990