秦文琦

探討精細化預(yù)報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，貴州 貴陽 550012）

民航工作中對天氣預(yù)報準確性的要求極高，在航班的起飛、巡航以及降落過程中，都要切實落實精細化預(yù)報工作。基于航班不同運行階段中對氣候環(huán)境的要求分析，總結(jié)了精細化預(yù)報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行的安全性。

精細化預(yù)報；民航；氣象預(yù)報；降水量

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

1 精細化預(yù)報工作的落實方法

精細化預(yù)報工作的要求并非為預(yù)測未來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1～2 h內(nèi)被檢測區(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)測的信息包括機場地面的風速、風向、跑道的摩擦系數(shù)、機場區(qū)域未來一段時間的降水量等，而對于正處于巡航狀態(tài)的航班來說，要研究不同高度的云量、云層的儲水量、閃電現(xiàn)象的發(fā)生概率等[1]。對于航班的爬升和降落過程來說，需要完成的預(yù)報項目主要為不同高度的風力參數(shù)，讓飛行員通過對這些參數(shù)分析是否可以使用自動駕駛技術(shù)、合理調(diào)整襟翼伸縮量等，讓飛機能夠安全、穩(wěn)定運行。

對于地面的精細化預(yù)報工作，通過測速裝置、對地反射雷達等設(shè)施，完成對機場地面區(qū)域現(xiàn)狀的運行參數(shù)分析工作。而對于今后一段時間的風力、降水情況變化參數(shù)，要通過氣象衛(wèi)星、大范圍內(nèi)氣象分析設(shè)備，通過對各類氣象信息的整合與研究，預(yù)測未來的機場環(huán)境變化情況。對于巡航過程，飛機接收地面指令，通過機載雷達分析航班前方的云量，讓飛行員能夠規(guī)避危險區(qū)域。

2 民航航班不同運行期間對天氣狀況提出的要求

2.1 起飛和降落過程要求

起飛和降落的過程對天氣狀況的要求為：要最大限度確保地面瞬時風力的變化幅度較小，尤其要防止飛機遭受切向風力，從而最大限度地提高飛機的滑行安全性。

對于起飛過程，要精確分析風速和風向，尤其是對于與飛機滑行方向同向的風，精準預(yù)測工作的內(nèi)容為：分析飛機滑行中的風力情況，發(fā)現(xiàn)瞬時分析變化過于頻繁時，可以視實際情況分析是否需要更換跑道[2]。確定瞬時風力的影響較小時，要通過分析滑行階段的風速，確定飛機滑行過程中的絕對速度、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)定各項飛行參數(shù)。

對于降落過程，由于機場的繁忙程度較高，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程中的風速、風力數(shù)值，當預(yù)測發(fā)現(xiàn)在今后較長時間內(nèi)機場區(qū)域的風力變化較為頻繁，或具有較強的切向風力時，則塔臺要發(fā)出警告指令，要求所有的飛行員不得應(yīng)用自動駕駛系統(tǒng)降落，同時，要向飛行員播報相應(yīng)的風力參數(shù)，從而讓其能積極應(yīng)對機場區(qū)域的風力情況。

2.2 爬升和下降過程要求

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

地面氣象系統(tǒng)的工作狀態(tài)為：通過對不同區(qū)域氣候參數(shù)的研究和分析，預(yù)測不同爬升或下降過程中航班所處空域的風力參數(shù)。地面系統(tǒng)向飛機發(fā)出相應(yīng)的運行狀態(tài)指令，讓航班能夠有效規(guī)避各類風險。

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際航班，這種大跨度巡航模式帶來的問題為：地面控制系統(tǒng)之間的銜接程度容易存在一些問題，甚至在一些情況下需要借助其余的航班才能將控制請求和信息傳達到地面，所以對于這一情況，精細化預(yù)報自然不可過于依賴地面控制指令，而是要依靠機載設(shè)備完成對天氣參數(shù)的分析和發(fā)展預(yù)測。

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

在目前大多數(shù)飛機中已經(jīng)設(shè)置了機載雷達，可完成對飛機前方視域外空域的信號掃描工作，通過對雷達反射波的分析，確定這一系統(tǒng)是否可以正常運行。對于各種氣候條件，飛機需要完成對自身航線的調(diào)整工作，實現(xiàn)對危險的合理規(guī)避，最大限度地提高航班的運行安全性。

3 精細化預(yù)報在民航氣象工作中的應(yīng)用方法

3.1 機場環(huán)境播報工作

對于民航系統(tǒng)來說，飛機在起飛和降落過程中發(fā)生安全意外的概率最高，所以，在具體的研究分析中，要通過對機場氣候信息的監(jiān)督和預(yù)測，明確系統(tǒng)今后一段運行時間中可能會遇到的問題，從而為飛行員提供相應(yīng)的操作建議。其中，需要分析的項目主要為機場當前的氣候環(huán)境，并通過對氣象參數(shù)的整合分析，研究今后一段時間內(nèi)整個機場的環(huán)境變化情況，為進場以及離場的飛機指明相關(guān)參數(shù)的設(shè)置方式[3]。例如在飛機進場過程中，地面系統(tǒng)要向飛行員播報當前機場的地面區(qū)域風力參數(shù)，從而讓飛行員根據(jù)實際情況改變飛機控制方法。比如橫向風力較大，且風力參數(shù)的變化較大時，要求飛行員關(guān)停自動駕駛技術(shù)，手動操作，提高操作科學性。

對于降水、霧霾等天氣，在無需延誤航班的情況下，飛機起降中要向飛行員通報跑道的實時信息，并通過跑道變化的預(yù)測，分析是否需要讓跑道的維護人員參與到對跑道的詳細處理過程中。

3.2 后續(xù)氣候變化預(yù)測

在后續(xù)的氣候變化預(yù)測中，要通過對所有工作項目的管理和完善，找到機場和周邊區(qū)域的整體變化情況，確定在該項工作的落實中是否可以完成對相關(guān)部門的協(xié)調(diào)和處理工作，并分析當前天氣狀況對所有航班的影響。

例如在地面塔臺工作中，從當時的機場周邊的環(huán)境氣候發(fā)現(xiàn)，雖然存在一定強度的陣風，但其強度較低，飛機自身的自動駕駛系統(tǒng)即可完成對飛機的安全控制。但通過精確預(yù)報系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)，在未來1～2 h中，機場陣風風力會逐漸加強，并且風向會逐漸由跑道逆向方向轉(zhuǎn)變?yōu)榕艿赖臋M向，這類陣風會嚴重影響飛機的起降安全。對于這種情況，要求塔臺指揮人員的工作項目為向后續(xù)的降落飛機發(fā)出風力警報，同時，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工作人員撤回，而機場中的消防人員要全員待命，以更好地應(yīng)對機場中可能出現(xiàn)的安全問題。

3.3 警報信息發(fā)送工作

警報信息包括2個方面：①地面控制系統(tǒng)向航班發(fā)送警報信息，該項工作要求塔臺系統(tǒng)能夠根據(jù)氣象工作系統(tǒng)反饋的結(jié)果，向飛行員播報相應(yīng)的信息，從而讓飛行員能夠更好地根據(jù)當前的氣象條件進行相應(yīng)調(diào)整。另外，對于已經(jīng)進入機場管轄空域的巡航飛機來說，一些特定環(huán)境下這類飛機需要降落到其他機場，該過程中精細化預(yù)報系統(tǒng)發(fā)揮的作用為通過對巡航狀態(tài)的飛機發(fā)送相應(yīng)的氣象警報信息，讓飛行員對比距離、飛機燃油儲備量等參數(shù)，確定飛機是否可以降落到其他機場。②當燃油儲備量不足時，地面塔臺要做好對該架次飛機的語音指令持續(xù)接引工作，在飛行員和地面的協(xié)作下讓飛機安全降落。

3.4 駕駛系統(tǒng)切換分析

當前除了一些小型的固定翼私人飛機外，其余類型的飛機都安裝了自動駕駛系統(tǒng)，這既解放了飛行員，又由于自動駕駛系統(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)勢在巡航階段能夠更好保持，在接近地面的區(qū)域，飛機的飛行環(huán)境更加復(fù)雜，自動駕駛系統(tǒng)作為一種理性程度過高的系統(tǒng)，無法對周邊環(huán)境遭受破壞等因素進行分析，所以要切換為人工操作模式。

事實上，飛機上的各類傳感器可以實現(xiàn)對風力的實時監(jiān)測，但是一方面這種情況容易造成機場周邊的空中交通環(huán)境擁堵，對于巡航以及正在降低高度的飛機來說，燃油條件允許時依然進入這一機場的安全系數(shù)下降，精細化預(yù)報系統(tǒng)可以讓塔臺向飛行員通報機場的相關(guān)信息，讓飛行員通過對駕駛系統(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場；另一方面，對于處于空中交通擁堵區(qū)的飛機來說，要全部調(diào)整為手動操作模式，并完全按照塔臺提出的要求完成飛機操控。在精細化預(yù)報系統(tǒng)中，通過對氣象信息的處理來分析未來一段時間內(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程中，都對精細化氣象預(yù)報工作提出了很高的要求，并且不同的過程提出的要求有一定的差異。在精細化預(yù)報系統(tǒng)的應(yīng)用中，應(yīng)用方法包括播報機場周邊環(huán)境信息、預(yù)測未來時間的環(huán)境氣象變化情況、向航班發(fā)送相應(yīng)的警報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)報業(yè)務(wù)培訓平臺設(shè)計［J］.中國科技信息，2017（6）：60-61.

［2］劉旭光.數(shù)值預(yù)報產(chǎn)品在航空氣象預(yù)報中的應(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的民航氣象監(jiān)測與臨近預(yù)報系統(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〕