秦文琦

探討精細(xì)化預(yù)報(bào)在民航氣象工作中的應(yīng)用

秦文琦

（民航貴州空管分局氣象臺(tái)，貴州 貴陽(yáng) 550012）

民航工作中對(duì)天氣預(yù)報(bào)準(zhǔn)確性的要求極高，在航班的起飛、巡航以及降落過(guò)程中，都要切實(shí)落實(shí)精細(xì)化預(yù)報(bào)工作?；诤桨嗖煌\(yùn)行階段中對(duì)氣候環(huán)境的要求分析，總結(jié)了精細(xì)化預(yù)報(bào)在民航氣象工作中的應(yīng)用方法，以最大限度提高民航航班運(yùn)行的安全性。

精細(xì)化預(yù)報(bào)；民航；氣象預(yù)報(bào)；降水量

民航行業(yè)經(jīng)過(guò)多年發(fā)展，當(dāng)前已經(jīng)建成了體系化的精細(xì)化預(yù)報(bào)系統(tǒng)，這一系統(tǒng)由機(jī)載雷達(dá)、地面雷達(dá)和氣象衛(wèi)星共同組成，當(dāng)前的預(yù)報(bào)精度大幅提高，可保障航班的安全起降和巡航，對(duì)民航工業(yè)的安全工作落實(shí)有積極影響。而在航班的運(yùn)行中，航班的地面信息接收效果較差，要研究如何保證精細(xì)化預(yù)報(bào)在這一時(shí)間段中發(fā)揮作用。

1 精細(xì)化預(yù)報(bào)工作的落實(shí)方法

精細(xì)化預(yù)報(bào)工作的要求并非為預(yù)測(cè)未來(lái)12～24 h內(nèi)相關(guān)區(qū)域的整體氣候變化情況，而是要了解未來(lái)1～2 h內(nèi)被檢測(cè)區(qū)域中的天氣情況精確變化效果，為不同的航班發(fā)出合理的控制指令。

需要預(yù)測(cè)的信息包括機(jī)場(chǎng)地面的風(fēng)速、風(fēng)向、跑道的摩擦系數(shù)、機(jī)場(chǎng)區(qū)域未來(lái)一段時(shí)間的降水量等，而對(duì)于正處于巡航狀態(tài)的航班來(lái)說(shuō)，要研究不同高度的云量、云層的儲(chǔ)水量、閃電現(xiàn)象的發(fā)生概率等[1]。對(duì)于航班的爬升和降落過(guò)程來(lái)說(shuō)，需要完成的預(yù)報(bào)項(xiàng)目主要為不同高度的風(fēng)力參數(shù)，讓飛行員通過(guò)對(duì)這些參數(shù)分析是否可以使用自動(dòng)駕駛技術(shù)、合理調(diào)整襟翼伸縮量等，讓飛機(jī)能夠安全、穩(wěn)定運(yùn)行。

對(duì)于地面的精細(xì)化預(yù)報(bào)工作，通過(guò)測(cè)速裝置、對(duì)地反射雷達(dá)等設(shè)施，完成對(duì)機(jī)場(chǎng)地面區(qū)域現(xiàn)狀的運(yùn)行參數(shù)分析工作。而對(duì)于今后一段時(shí)間的風(fēng)力、降水情況變化參數(shù)，要通過(guò)氣象衛(wèi)星、大范圍內(nèi)氣象分析設(shè)備，通過(guò)對(duì)各類氣象信息的整合與研究，預(yù)測(cè)未來(lái)的機(jī)場(chǎng)環(huán)境變化情況。對(duì)于巡航過(guò)程，飛機(jī)接收地面指令，通過(guò)機(jī)載雷達(dá)分析航班前方的云量，讓飛行員能夠規(guī)避危險(xiǎn)區(qū)域。

2 民航航班不同運(yùn)行期間對(duì)天氣狀況提出的要求

2.1 起飛和降落過(guò)程要求

起飛和降落的過(guò)程對(duì)天氣狀況的要求為：要最大限度確保地面瞬時(shí)風(fēng)力的變化幅度較小，尤其要防止飛機(jī)遭受切向風(fēng)力，從而最大限度地提高飛機(jī)的滑行安全性。

對(duì)于起飛過(guò)程，要精確分析風(fēng)速和風(fēng)向，尤其是對(duì)于與飛機(jī)滑行方向同向的風(fēng)，精準(zhǔn)預(yù)測(cè)工作的內(nèi)容為：分析飛機(jī)滑行中的風(fēng)力情況，發(fā)現(xiàn)瞬時(shí)分析變化過(guò)于頻繁時(shí)，可以視實(shí)際情況分析是否需要更換跑道[2]。確定瞬時(shí)風(fēng)力的影響較小時(shí)，要通過(guò)分析滑行階段的風(fēng)速，確定飛機(jī)滑行過(guò)程中的絕對(duì)速度、襟翼伸縮量、決斷速度、起飛速度等，要求這類分析的速度要具備極高的精度，從而讓飛行員能夠更好地設(shè)定各項(xiàng)飛行參數(shù)。

對(duì)于降落過(guò)程，由于機(jī)場(chǎng)的繁忙程度較高，所以在具體的研究中要從這一角度出發(fā)，分析不同航班落地過(guò)程中的風(fēng)速、風(fēng)力數(shù)值，當(dāng)預(yù)測(cè)發(fā)現(xiàn)在今后較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)機(jī)場(chǎng)區(qū)域的風(fēng)力變化較為頻繁，或具有較強(qiáng)的切向風(fēng)力時(shí)，則塔臺(tái)要發(fā)出警告指令，要求所有的飛行員不得應(yīng)用自動(dòng)駕駛系統(tǒng)降落，同時(shí)，要向飛行員播報(bào)相應(yīng)的風(fēng)力參數(shù)，從而讓其能積極應(yīng)對(duì)機(jī)場(chǎng)區(qū)域的風(fēng)力情況。

2.2 爬升和下降過(guò)程要求

雖然航班的爬升和下降過(guò)程中安全性較高，但也可能會(huì)在一定的氣象條件下發(fā)生安全事故，從這一角度來(lái)看，地面、飛機(jī)本身和氣象衛(wèi)星需要協(xié)同運(yùn)行，分析不同個(gè)空域的氣象情況。

地面氣象系統(tǒng)的工作狀態(tài)為：通過(guò)對(duì)不同區(qū)域氣候參數(shù)的研究和分析，預(yù)測(cè)不同爬升或下降過(guò)程中航班所處空域的風(fēng)力參數(shù)。地面系統(tǒng)向飛機(jī)發(fā)出相應(yīng)的運(yùn)行狀態(tài)指令，讓航班能夠有效規(guī)避各類風(fēng)險(xiǎn)。

2.3 巡航階段要求

不同的航班巡航跨度有所不同，其中跨度最大的為國(guó)際航班，這種大跨度巡航模式帶來(lái)的問(wèn)題為：地面控制系統(tǒng)之間的銜接程度容易存在一些問(wèn)題，甚至在一些情況下需要借助其余的航班才能將控制請(qǐng)求和信息傳達(dá)到地面，所以對(duì)于這一情況，精細(xì)化預(yù)報(bào)自然不可過(guò)于依賴地面控制指令，而是要依靠機(jī)載設(shè)備完成對(duì)天氣參數(shù)的分析和發(fā)展預(yù)測(cè)。

該過(guò)程對(duì)氣象條件的要求為，所有的航班都要能夠避開(kāi)云量過(guò)大的區(qū)域，尤其含有大量電荷的云層發(fā)生閃電的概率最高，這會(huì)導(dǎo)致飛機(jī)的相關(guān)設(shè)備失效或飛機(jī)在運(yùn)行中遭受雷擊，為航班的巡航過(guò)程埋下隱患。

在目前大多數(shù)飛機(jī)中已經(jīng)設(shè)置了機(jī)載雷達(dá)，可完成對(duì)飛機(jī)前方視域外空域的信號(hào)掃描工作，通過(guò)對(duì)雷達(dá)反射波的分析，確定這一系統(tǒng)是否可以正常運(yùn)行。對(duì)于各種氣候條件，飛機(jī)需要完成對(duì)自身航線的調(diào)整工作，實(shí)現(xiàn)對(duì)危險(xiǎn)的合理規(guī)避，最大限度地提高航班的運(yùn)行安全性。

3 精細(xì)化預(yù)報(bào)在民航氣象工作中的應(yīng)用方法

3.1 機(jī)場(chǎng)環(huán)境播報(bào)工作

對(duì)于民航系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，飛機(jī)在起飛和降落過(guò)程中發(fā)生安全意外的概率最高，所以，在具體的研究分析中，要通過(guò)對(duì)機(jī)場(chǎng)氣候信息的監(jiān)督和預(yù)測(cè)，明確系統(tǒng)今后一段運(yùn)行時(shí)間中可能會(huì)遇到的問(wèn)題，從而為飛行員提供相應(yīng)的操作建議。其中，需要分析的項(xiàng)目主要為機(jī)場(chǎng)當(dāng)前的氣候環(huán)境，并通過(guò)對(duì)氣象參數(shù)的整合分析，研究今后一段時(shí)間內(nèi)整個(gè)機(jī)場(chǎng)的環(huán)境變化情況，為進(jìn)場(chǎng)以及離場(chǎng)的飛機(jī)指明相關(guān)參數(shù)的設(shè)置方式[3]。例如在飛機(jī)進(jìn)場(chǎng)過(guò)程中，地面系統(tǒng)要向飛行員播報(bào)當(dāng)前機(jī)場(chǎng)的地面區(qū)域風(fēng)力參數(shù)，從而讓飛行員根據(jù)實(shí)際情況改變飛機(jī)控制方法。比如橫向風(fēng)力較大，且風(fēng)力參數(shù)的變化較大時(shí)，要求飛行員關(guān)停自動(dòng)駕駛技術(shù)，手動(dòng)操作，提高操作科學(xué)性。

對(duì)于降水、霧霾等天氣，在無(wú)需延誤航班的情況下，飛機(jī)起降中要向飛行員通報(bào)跑道的實(shí)時(shí)信息，并通過(guò)跑道變化的預(yù)測(cè)，分析是否需要讓跑道的維護(hù)人員參與到對(duì)跑道的詳細(xì)處理過(guò)程中。

3.2 后續(xù)氣候變化預(yù)測(cè)

在后續(xù)的氣候變化預(yù)測(cè)中，要通過(guò)對(duì)所有工作項(xiàng)目的管理和完善，找到機(jī)場(chǎng)和周邊區(qū)域的整體變化情況，確定在該項(xiàng)工作的落實(shí)中是否可以完成對(duì)相關(guān)部門的協(xié)調(diào)和處理工作，并分析當(dāng)前天氣狀況對(duì)所有航班的影響。

例如在地面塔臺(tái)工作中，從當(dāng)時(shí)的機(jī)場(chǎng)周邊的環(huán)境氣候發(fā)現(xiàn)，雖然存在一定強(qiáng)度的陣風(fēng)，但其強(qiáng)度較低，飛機(jī)自身的自動(dòng)駕駛系統(tǒng)即可完成對(duì)飛機(jī)的安全控制。但通過(guò)精確預(yù)報(bào)系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)，在未來(lái)1～2 h中，機(jī)場(chǎng)陣風(fēng)風(fēng)力會(huì)逐漸加強(qiáng)，并且風(fēng)向會(huì)逐漸由跑道逆向方向轉(zhuǎn)變?yōu)榕艿赖臋M向，這類陣風(fēng)會(huì)嚴(yán)重影響飛機(jī)的起降安全。對(duì)于這種情況，要求塔臺(tái)指揮人員的工作項(xiàng)目為向后續(xù)的降落飛機(jī)發(fā)出風(fēng)力警報(bào)，同時(shí)，為了能夠全面防止安全事故的發(fā)生，要求一些非必須在場(chǎng)工作人員撤回，而機(jī)場(chǎng)中的消防人員要全員待命，以更好地應(yīng)對(duì)機(jī)場(chǎng)中可能出現(xiàn)的安全問(wèn)題。

3.3 警報(bào)信息發(fā)送工作

警報(bào)信息包括2個(gè)方面：①地面控制系統(tǒng)向航班發(fā)送警報(bào)信息，該項(xiàng)工作要求塔臺(tái)系統(tǒng)能夠根據(jù)氣象工作系統(tǒng)反饋的結(jié)果，向飛行員播報(bào)相應(yīng)的信息，從而讓飛行員能夠更好地根據(jù)當(dāng)前的氣象條件進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整。另外，對(duì)于已經(jīng)進(jìn)入機(jī)場(chǎng)管轄空域的巡航飛機(jī)來(lái)說(shuō)，一些特定環(huán)境下這類飛機(jī)需要降落到其他機(jī)場(chǎng)，該過(guò)程中精細(xì)化預(yù)報(bào)系統(tǒng)發(fā)揮的作用為通過(guò)對(duì)巡航狀態(tài)的飛機(jī)發(fā)送相應(yīng)的氣象警報(bào)信息，讓飛行員對(duì)比距離、飛機(jī)燃油儲(chǔ)備量等參數(shù)，確定飛機(jī)是否可以降落到其他機(jī)場(chǎng)。②當(dāng)燃油儲(chǔ)備量不足時(shí)，地面塔臺(tái)要做好對(duì)該架次飛機(jī)的語(yǔ)音指令持續(xù)接引工作，在飛行員和地面的協(xié)作下讓飛機(jī)安全降落。

3.4 駕駛系統(tǒng)切換分析

當(dāng)前除了一些小型的固定翼私人飛機(jī)外，其余類型的飛機(jī)都安裝了自動(dòng)駕駛系統(tǒng)，這既解放了飛行員，又由于自動(dòng)駕駛系統(tǒng)的感性因素基本不存在，在一定情況下提高了駕駛的安全性。但這一優(yōu)勢(shì)在巡航階段能夠更好保持，在接近地面的區(qū)域，飛機(jī)的飛行環(huán)境更加復(fù)雜，自動(dòng)駕駛系統(tǒng)作為一種理性程度過(guò)高的系統(tǒng)，無(wú)法對(duì)周邊環(huán)境遭受破壞等因素進(jìn)行分析，所以要切換為人工操作模式。

事實(shí)上，飛機(jī)上的各類傳感器可以實(shí)現(xiàn)對(duì)風(fēng)力的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，但是一方面這種情況容易造成機(jī)場(chǎng)周邊的空中交通環(huán)境擁堵，對(duì)于巡航以及正在降低高度的飛機(jī)來(lái)說(shuō)，燃油條件允許時(shí)依然進(jìn)入這一機(jī)場(chǎng)的安全系數(shù)下降，精細(xì)化預(yù)報(bào)系統(tǒng)可以讓塔臺(tái)向飛行員通報(bào)機(jī)場(chǎng)的相關(guān)信息，讓飛行員通過(guò)對(duì)駕駛系統(tǒng)的切換和參數(shù)調(diào)整，將航班降落到其余的交通情況良好的機(jī)場(chǎng)；另一方面，對(duì)于處于空中交通擁堵區(qū)的飛機(jī)來(lái)說(shuō)，要全部調(diào)整為手動(dòng)操作模式，并完全按照塔臺(tái)提出的要求完成飛機(jī)操控。在精細(xì)化預(yù)報(bào)系統(tǒng)中，通過(guò)對(duì)氣象信息的處理來(lái)分析未來(lái)一段時(shí)間內(nèi)的環(huán)境變化情況。

4 結(jié)論

綜上所述，民航航班的起降、爬升和下降以及巡航過(guò)程中，都對(duì)精細(xì)化氣象預(yù)報(bào)工作提出了很高的要求，并且不同的過(guò)程提出的要求有一定的差異。在精細(xì)化預(yù)報(bào)系統(tǒng)的應(yīng)用中，應(yīng)用方法包括播報(bào)機(jī)場(chǎng)周邊環(huán)境信息、預(yù)測(cè)未來(lái)時(shí)間的環(huán)境氣象變化情況、向航班發(fā)送相應(yīng)的警報(bào)信息以及要求飛行員切換駕駛系統(tǒng)及參數(shù)等。

［1］劉莉霞，田豐，王天奎.民航氣象預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)培訓(xùn)平臺(tái)設(shè)計(jì)［J］.中國(guó)科技信息，2017（6）：60-61.

［2］劉旭光.數(shù)值預(yù)報(bào)產(chǎn)品在航空氣象預(yù)報(bào)中的應(yīng)用［J］.高原山地氣象研究，2001，21（4）：18-22.

［3］王暉，魏巍.基于多普勒天氣雷達(dá)的民航氣象監(jiān)測(cè)與臨近預(yù)報(bào)系統(tǒng)［J］.科技視界，2015（29）：14-15，38.

V321.21

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2019.16.071

2095－6835（2019）16－0160－02

〔編輯：張思楠〕