機場鳥擊特點及防范體系構(gòu)建

李曉娟， 周材權(quán)， 杜杰， 黃燕， 明信斌， 吳雪， 鄭江萍

(1. 重慶機場集團有限公司，重慶401120； 2. 西南野生動植物資源保護教育部重點實驗室，四川南充637009；3. 西華師范大學(xué)生態(tài)研究院，四川南充637009)

鳥擊是指鳥或蝙蝠與航空器相撞的情況，是隨著飛機的誕生而出現(xiàn)的一種自然災(zāi)害，具有突發(fā)性和多發(fā)性的特點(周佳良，1994)，已經(jīng)給航空業(yè)造成了巨大的經(jīng)濟損失(Allan，2002)，國際航空聯(lián)合會把鳥擊災(zāi)害升級為“A”類航空災(zāi)難。隨著中國民航事業(yè)的快速發(fā)展，機場鳥擊問題越來越突出，近幾年一直是中國民航的第一大事故征候類型，長期以來都是業(yè)界普遍關(guān)注的重點和難點。但是，中國部分機場的鳥擊防范工作側(cè)重于購置驅(qū)鳥設(shè)備“驅(qū)趕”(喬亮，張亮，2014)，鳥擊防范工作的科學(xué)性與系統(tǒng)性不足。本文通過對重慶市江北機場與中國民航鳥擊特點進行對比分析，并根據(jù)江北機場及其他機場的工作實際，旨在根據(jù)機場鳥擊特點建立較為完善的鳥擊防范體系，為機場鳥擊防范工作提供指導(dǎo)。

1 研究地區(qū)概況

重慶地區(qū)為盆東平行嶺谷地貌，生境復(fù)雜，鳥類資源豐富。每年春、秋季大量猛禽在重慶地區(qū)的盆東平行嶺谷內(nèi)南北穿越。在南山、縉云山、歌樂山、玉峰山都可以看到大批猛禽遷徙。江北機場位于重慶市中心東北方向19 km，海拔415.5 m。機場飛行區(qū)以禾本科Poaceae植物為主，優(yōu)勢種有狗牙根Cynodondactylon、茅葉藎草Aneurolepidiumprionodes、白茅Imperatacylindrica、狗尾草Setariaviridis、十字馬唐Digiariacruciata和看麥娘Alopecurusaequalis。機場西面、南面和北面是成熟的城市商業(yè)區(qū)、居民區(qū)或工業(yè)園區(qū)，種植有綠化植物如天竺桂Cinnamomumpedunculatum、小葉榕Ficusmicrocarpavar.pusillifolia、黃葛樹Ficusvirens、香樟Cinnamomumcamphora、麥冬Ophiopogonjaponicus等。機場東臨農(nóng)耕丘陵，錯落分布一些村鎮(zhèn)，7～12 km的大坡頂山脈與跑道平行。東面植被類型和環(huán)境比較復(fù)雜，既有農(nóng)田，也有人工林、次生灌叢，主要植被有柏木Cupressusfunebris、雪松Cedrusdeodara、銀杏Ginkgobiloba、刺桐Erythrinavariegatavar.orientails等(李曉娟等，2015)。

2 研究方法

2.1 鳥類群落調(diào)查

根據(jù)機場及周邊生境特點，設(shè)置6條樣帶，每條長2.5 km，其中，飛行區(qū)2條、農(nóng)耕區(qū)2條、城鎮(zhèn)園林區(qū)2條。采用固定樣線法調(diào)查機場及周邊鳥類群落，觀察并記錄樣帶兩側(cè)50 m內(nèi)的鳥類種類和數(shù)量，行走速度為1.5～2 km·h-1。其中，2010年3—5月為春季、2010年6—8月為夏季、2010年9—11月為秋季、2010年12月—2011年2月為冬季。每條樣帶每月調(diào)查2次。調(diào)查工具為Bushnell 8×42手持雙筒望遠(yuǎn)鏡。以直接計數(shù)(實體數(shù))和間接估計(叫聲、巢數(shù)等)相結(jié)合的方法統(tǒng)計鳥類的種類和數(shù)量(李曉娟等，2015)。

2.2 鳥擊物種信息確定

2009—2016年，將跑道上撿到鳥類尸體、機務(wù)航后檢查發(fā)現(xiàn)鳥擊、機組報告發(fā)生鳥擊均認(rèn)定為發(fā)生鳥擊事件，盡量收集、保存鳥擊殘骸，跑道上撿到的尸體直接通過形態(tài)確認(rèn)鳥擊物種信息，其余按照《航空器鳥擊殘留物收集、保存和提交辦法》(AP-140-CA-2011-1)進行收集、保存，送交中國民航鳥擊殘留物鑒定重點實驗室鑒定鳥擊物種信息。

2.3 中國民航鳥擊數(shù)據(jù)處理

參考中國民航鳥擊航空器防范信息網(wǎng)(www.birdstrike.cn)公布的2007—2015年鳥擊航空器信息分析報告，對其中的數(shù)據(jù)進行匯總、統(tǒng)計。其中，涉及鳥類信息及部分鳥類的體長、體質(zhì)量信息參考趙正階(2001)、鄭光美(2011)。

2.4 數(shù)據(jù)處理

(1)相似性系數(shù)(孫儒泳，2001)

S=2c/(a+b)

其中，S為相似性指數(shù)，a為群落A的種數(shù)，b為群落B的種數(shù)，c為2個群落中共有的種數(shù)。

(2)相似性系數(shù)的差異顯著性分析

根據(jù)生境類型，將相同季節(jié)、相同時間的鳥擊物種信息與不同生境類型的鳥類群落物種的相似性系數(shù)進行配對T檢驗。

采用Excel 2007和SPSS 16.0分析數(shù)據(jù)。

3 結(jié)果與分析

3.1 江北機場鳥擊特點

2009—2016年，江北機場共收集鳥擊事件300多起，其中，145起確定鳥擊物種信息，涉及鳥類9目23科60種134起，哺乳類翼手目Chiroptera 8種11起，具有遷徙季節(jié)、夜間鳥擊高發(fā)等特點。多發(fā)類群為小云雀Alaudagulgula(15起)、家燕Hirundorustica(11起)、家鴿Columbaliviadomestica(9起)、金腰燕Cecropisdaurica(7起)、池鷺Ardeolabacchus(7起)、白鹡鸰Motacillaalba(6起)、紅喉歌鴝Lusciniacalliope(5起)、蝙蝠(11起)和遷徙鳥等。

3.1.1江北機場鳥擊物種與鳥類群落物種之間的關(guān)系根據(jù)李曉娟等(2015)、李曉娟和周材權(quán)(2016)的研究成果，江北機場鳥擊物種與鳥類群落優(yōu)勢種的差異較大，鳥擊物種大部分在鳥類群落中未發(fā)現(xiàn)或是罕見種。筆者將江北機場2009—2016年收集的鳥擊物種與飛行區(qū)、城鎮(zhèn)園林、農(nóng)耕區(qū)的鳥類群落進行相似性分析發(fā)現(xiàn)(表1，表2)：

(1)夏季白天的鳥擊物種與飛行區(qū)的鳥類群落相似性最高(S=0.413 8)，說明夏季飛行區(qū)鳥類鳥擊概率高，夏季機場應(yīng)重點加強飛行區(qū)白天鳥類的驅(qū)趕和治理工作。

(2)鳥擊物種與飛行區(qū)鳥類群落的相似性顯著高于農(nóng)耕區(qū)(t=2.507，P=0.041)和城鎮(zhèn)園林(t=2.562，P=0.037)；鳥擊物種與農(nóng)耕區(qū)、城鎮(zhèn)園林群落物種之間的相似性較低，且差異無統(tǒng)計學(xué)意義(t=0.474，P=0.650)，說明飛行區(qū)的鳥類鳥擊率更高，是鳥擊防范的重點區(qū)域。

(3)飛行區(qū)白天的鳥擊物種與飛行區(qū)鳥類群落的相似性較晚上的高，但差異無統(tǒng)計學(xué)意義(t=1.814，P=0.167)。原因可能是本文中的鳥類群落僅是白天調(diào)查的結(jié)果。但是兩者之間的差異無統(tǒng)計學(xué)意義，說明白天活動的很多鳥類在夜晚也經(jīng)常發(fā)生鳥擊，比如小云雀、家燕、樹麻雀Passermontanus等(李曉娟，周材權(quán)，2016)。

(4)雖然春、秋季鳥擊率較高(李曉娟，周材權(quán)，2016)，但是鳥擊物種與飛行區(qū)鳥類群落物種之間的相似性并不大，這主要因為春、秋季是鳥類遷徙季節(jié)，鳥擊物種中遷徙鳥類占多數(shù)，因此，春、秋季應(yīng)加強對遷徙鳥類的監(jiān)控和防范。

(5)冬季飛行區(qū)無論是白天還是晚上的鳥擊物種與鳥類群落之間的相似性都比較低，主要是因為冬季鳥擊率比較低。

3.1.2江北機場鳥擊分析結(jié)論(1)鳥擊物種與3個區(qū)域鳥類群落的相似性普遍較低，江北機場重點防范的是遷徙鳥；(2)飛行區(qū)活動的鳥類更易成為鳥擊高危物種，飛行區(qū)是鳥擊防范工作的重點區(qū)域，尤其在夏季；(3)江北機場需要重點防范家鴿、機場集群活動的小鳥、遷徙鳥和蝙蝠。

3.2 中國民航鳥擊特點

2007—2015年，中國民航共收集鳥擊信息16 940起，具有如下特點。

表1 江北機場鳥擊物種與不同生境鳥類群落物種的相似性系數(shù)Table 1 Similarity index between bird strike species and avian communities species in different habitats in Jiangbei Airport

表2 江北機場鳥擊物種與不同生境鳥類群落物種的相似性系數(shù)的差異顯著性比較Table 2 Comparison of the similarity index between the bird strike species and avian communities species in different habitats in Jiangbei Airport

注Note：*P<0.05

3.2.1鳥擊部位鳥擊集中發(fā)生在發(fā)動機、機翼/旋翼、雷達罩、風(fēng)擋等部位，發(fā)生最多的部位是發(fā)動機。

3.2.2鳥擊的季節(jié)規(guī)律中國民航鳥擊高發(fā)于春、夏、秋季，尤其以秋季(9月)最為突出。

3.2.3鳥擊發(fā)生的時間規(guī)律中國民航2008—2014年(2007、2015年未完全公布鳥擊事件時間信息，因此未納入統(tǒng)計)能夠確定發(fā)生時間的鳥擊事件10 700起，其中，白天45%、晚上42%、黃昏11%、黎明2%，晚上發(fā)生的鳥擊次數(shù)與白天基本持平。

3.2.4鳥擊發(fā)生的飛行階段和飛行高度中國民航2007—2015年確定鳥擊發(fā)生階段的數(shù)據(jù)中，飛機起飛、爬升、進近、著陸等低高度階段占絕大多數(shù)(2012年：85%；2014年：95.35%)；確定鳥擊發(fā)生高度的數(shù)據(jù)中，0～100 m高發(fā)，但鳥擊事故征候率不高，2 500 m以上發(fā)生較少，但鳥擊事故征候率最高。

3.2.5造成鳥擊的物種2007—2014年共收集鳥擊信息13 124起(2015年鳥擊物種信息未完全公布，因此未納入統(tǒng)計)，其中確認(rèn)鳥擊物種信息的835起，僅占6.36%，涉及鳥類12目28科82種(類)770起，哺乳類翼手目8種(類)65起。其中，多發(fā)種類為燕子(家燕和金腰燕)(196起)、樹麻雀(78起)、云雀Alaudaarvensis(75起)、蝙蝠(65起)、家鴿(57起)以及各種遷徙鳥等。

3.2.6造成鳥擊事故征候的物種2007—2015年，鳥擊造成的中國民航事故征候共1 068起，是中國民航第一大事故征候類型，其中，有26起確認(rèn)鳥擊物種信息，涉及鳥類11種(類)、蝙蝠1種，基本是體型較大的種類(表3)。

3.3 江北機場鳥擊與中國民航鳥擊的對比

江北機場鳥擊的特點(李曉娟，周材權(quán)，2016)與中國民航在季節(jié)、鳥擊時間、鳥擊物種等各個方面基本一致，均表現(xiàn)出遷徙季節(jié)、夜間、遷徙鳥，以及部分當(dāng)?shù)爻Ｒ婙B，如家鴿、家燕、樹麻雀、云雀等鳥擊高發(fā)的特點。

4 討論

以往研究(Dekker & van der Zee，1996；Thorpe，1996；Clearyetal.，2005)表明，絕大多數(shù)鳥擊事件發(fā)生在機場及其附近空域，主要發(fā)生于飛機起飛滑跑、爬升、進近和著陸滑行階段。中國民航、江北機場鳥擊特點分析也顯示，飛行區(qū)是鳥擊防范的重點區(qū)域，做好飛行區(qū)的鳥情控制是鳥擊防范的重要環(huán)節(jié)。根據(jù)目前中國民航鳥擊防范工作的發(fā)展情況，以及各機場與江北機場的鳥擊防范工作經(jīng)驗：機場應(yīng)根據(jù)鳥情特點，以生態(tài)學(xué)、鳥類學(xué)為指導(dǎo)，采取綜合治理策略，成立專職的工作隊伍，合理使用驅(qū)鳥設(shè)施、設(shè)備，積極協(xié)調(diào)地方政府治理機場周邊的鳥類威脅，通過生態(tài)治理改善機場及周圍的環(huán)境；機場可以從組織機構(gòu)、制度管理、監(jiān)控、信息分析、設(shè)備防范、環(huán)境管理、應(yīng)急處置、航班動態(tài)調(diào)整等方面構(gòu)建一個全方位的鳥擊防范體系(圖1)。

表3 中國民航2007—2015年造成鳥擊事故征候的種類信息Table 3 The species caused bird strike incidents in 2007-2015 in Civil Aviation Administration of China

4.1 組織機構(gòu)

組織機構(gòu)包括鳥擊防范工作領(lǐng)導(dǎo)小組和專職隊伍。建立專職鳥擊防范工作隊伍，配置專業(yè)技術(shù)人才，是落實各項鳥擊防范措施人力保證。

4.2 制度管理

完善鳥擊防范工作機制，建立機場與地方政府之間關(guān)于鳥擊防范的合作機制，明確機場與地方政府關(guān)于鴿類及飛行區(qū)外吸引鳥類的生態(tài)環(huán)境治理的工作職責(zé)，建立完善的人員管理、工作制度和程序、設(shè)備管理等各方面的管理制度，是確保各項鳥擊防范措施落到實處的制度保證。各機場的工作實踐證明，建立獎懲機制、充分發(fā)揮員工工作的主觀能動性，可以有效控制鳥擊頻次。

4.3 監(jiān)控

監(jiān)控包括目視監(jiān)控和技術(shù)監(jiān)控。目視監(jiān)控包括驅(qū)鳥員不間斷的鳥情巡視、記錄。對于特定月份出現(xiàn)的鳥種，在其活動頻繁的季節(jié)，應(yīng)有針對性地加強觀測和防范(魏煒等，2013)。遷徙季節(jié)和夜間各機場的鳥擊威脅增大。由于目視監(jiān)控受人員知識水平、目視范圍、氣候及可見度的影響，需要技術(shù)監(jiān)控進行補充和完善。機場應(yīng)使用先進技術(shù)設(shè)備監(jiān)視機場及附近鳥類的活動，及時驅(qū)趕進入場區(qū)的鳥類，確保飛機起降安全(張兆，1978)。技術(shù)監(jiān)控包括使用紅外夜視或雷達技術(shù)，也包括專業(yè)技術(shù)人員的日常環(huán)境監(jiān)控和定期調(diào)研。

4.4 信息分析

機場吸引鳥類的因素有食物、水源、棲息地、氣候和天氣，或者機場處于鳥類遷徙路線上等(吳琦等，2006)。對機場鳥情信息進行分析，查找機場鳥擊根本原因，是采取針對性、科學(xué)性防范措施的保證。機場應(yīng)收集本機場以及其他機場發(fā)生的鳥擊事件，逐步建立機場鳥擊數(shù)據(jù)庫，并在此基礎(chǔ)上不斷優(yōu)化本機場鳥情監(jiān)測方案，做好鳥情監(jiān)測日志(劉勇，2003；孫平等，2008)；在相關(guān)鳥情資料積累的基礎(chǔ)上，探索適合本機場鳥防的預(yù)警系統(tǒng)，對機場的鳥情狀況作出較準(zhǔn)確的預(yù)測，從而實施及時有效的防范措施(李俊紅等，2001；朱曉晶等，2014)。機場配置專業(yè)人員有助于科研單位研究成果的落地。

4.5 設(shè)備防范

隨著人為干擾強度增加，機場及周邊區(qū)域內(nèi)的鳥類種群密度也隨之下降。這也印證了生態(tài)學(xué)的中度干擾理論，即過度干擾的區(qū)域中鳥類的多樣性較低(孫儒泳，2001)。增加人為干擾是驅(qū)避和去除鳥類的有效手段。長期不間斷的驅(qū)鳥工作非常必要，每天在飛行區(qū)內(nèi)巡視，通過增加人類活動干擾鳥類，使鳥類受到驚嚇而離開飛行區(qū)(魏煒等，2013)。驅(qū)鳥設(shè)備發(fā)出的高強度噪音會降低鳥類鳴聲的傳播距離、干擾聲信號內(nèi)容，導(dǎo)致聲音傳播效率下降，使鳥類彼此間的識別能力下降，進而影響鳥類的繁殖力及適合度、種群數(shù)量和群落組成(季婷，張雁云，2001)，從而達到生態(tài)學(xué)上的驅(qū)鳥效果。正確使用機場的驅(qū)鳥設(shè)備可以及時有效地解除鳥類對飛機的威脅，驅(qū)鳥槍、驅(qū)鳥炮、恐怖鳥、驅(qū)鳥劑等驅(qū)鳥設(shè)施、設(shè)備都有一定的鳥擊防范效果(宋濤，2015)。實踐表明，鳥類對驅(qū)鳥設(shè)備容易產(chǎn)生適應(yīng)性，長期使用效果明顯減弱。John和Nicole(2017)通過實驗發(fā)現(xiàn)，單獨使用聲音對鳥類的飛行無影響，霧網(wǎng)和聲音一起使用能降低鳥類速度的20%，有效減少鳥擊的發(fā)生。機場驅(qū)鳥設(shè)備連動交替使用和定時開啟驅(qū)鳥設(shè)備，是提高驅(qū)鳥設(shè)備效果的最佳選擇(張亮等，2015)。一般的驅(qū)鳥設(shè)備只是通過降低環(huán)境的舒適度來控制鳥類數(shù)量，因此，飛行區(qū)驅(qū)鳥設(shè)備的布設(shè)宗旨以及驅(qū)鳥措施的實施應(yīng)優(yōu)先考慮鳥擊防范的重點區(qū)域(跑道、滑行道系統(tǒng)及起降方向)，首先降低重點防范區(qū)域鳥類的舒適度，將跑道、滑行道及周邊的鳥類向環(huán)場道驅(qū)逐。

圖1 機場鳥擊防范體系
Fig.1 Bird strike prevention system

4.6 環(huán)境管理

飛行區(qū)草地生境以及草叢動物是吸引鳥類到機場棲息和覓食的主要原因(趙云龍等，2004)。機場植被、地表草叢動物與鳥類數(shù)量間存在動態(tài)關(guān)系(楊效東等，1998；李曉娟等，2010)。植被為鳥類提供食物和棲息場所，同時植物繁茂滋生大量昆蟲、鼠類等小動物(胡忠軍等，2002；李俊生等，2003)，從而使肉食性鳥類數(shù)量增多。機場鳥擊災(zāi)害的根源在于機場環(huán)境對鳥類的吸引，因此，減少機場環(huán)境中吸引鳥類的生態(tài)因子是解決鳥擊威脅的根本方法(吳琦等，2006)。在鳥擊防范工作中，除了在不同季節(jié)采用不同的防鳥手段外，加強機場生境的綜合整治和有效管理是必不可少的(Yorketal.，2001；Cooketal.，2008)。通過控制植被高度及群落結(jié)構(gòu)的方法有效切斷鳥類、昆蟲以及小型嚙齒類的食物來源和隱蔽場所(王磊等，2010；王雪穎等，2013)，噴灑低毒高效農(nóng)藥滅蟲，控制土壤動物密度(趙云龍等，2004)；通過除草劑降低機場內(nèi)草叢植被的復(fù)雜性，種植單一草種，降低草坪的生物多樣性，從而降低機場對鳥類的吸引(陳丹，2001；陳偉才等，2008)。一般單子葉植物蛋白質(zhì)含量較低，可以通過撒播結(jié)籽少、繁殖快的狗牙根、假儉草Eremochloaophiuroides、結(jié)縷草Zoysiajaponica等本地優(yōu)勢單子葉植物的種子，抑制如野豌豆屬Vicia、狗尾草等籽粒大、易吸引鳥類取食或滋生蟲情的植物，達到植被改良的效果。飛行區(qū)滅蟲可以采取與專業(yè)滅蟲公司合作或由農(nóng)藥供應(yīng)商提供指導(dǎo)等方法，根據(jù)飛行區(qū)蟲情特點，配置針對性的農(nóng)藥，分階段對飛行區(qū)蟲類進行滅殺，尤其是割草之后必須及時滅蟲。

機場周邊環(huán)境管理包括鴿類管理與棲息地控制、改造。由于權(quán)責(zé)限制，機場必須積極協(xié)調(diào)地方政府開展機場周邊環(huán)境管理工作，要求在機場凈空區(qū)尤其是機場周邊區(qū)域禁止放飛鴿子；對機場周邊的垃圾、鳥類棲息地、水源地等吸引鳥類活動的生境進行控制(邢璞，2011)。改變機場周邊的小環(huán)境，切斷食物鏈，讓鳥類遷移。上海浦東機場的“種綠引鳥”就是一項緩解資源與環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展的嘗試性工程。

4.7 應(yīng)急處置

為應(yīng)對特殊天氣或其他原因引起的突發(fā)鳥情，機場應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)伉B情特點，建立突發(fā)鳥情應(yīng)急處置預(yù)案，明確突發(fā)鳥情下機場鳥情通報、航行通告、航班動態(tài)調(diào)整等工作機制，并儲備如驅(qū)鳥獵槍、鈦雷彈、二踢腳、滅蟲劑、驅(qū)逐劑等相對能及時清除或驅(qū)逐危險鳥情的設(shè)施物資。

4.8 航班動態(tài)調(diào)整

航班動態(tài)調(diào)整指通過更改航班飛行時間、飛行線路、起降方向、選擇使用跑道等方式主動避開與特殊鳥情的沖突。航班動態(tài)調(diào)整不能算一種主流方法，但是在鳥類遷徙季節(jié)和鳥類活動頻繁期也不失為一種有效的方法(邱春榮，2003)。鳥類的遷徙是自然選擇的結(jié)果，人為控制的難度大，飛機飛行可以人為設(shè)計航線和高度，所以在鳥類遷徙期可以對航線進行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整(慈嘉，2012)。隨著機場鳥情預(yù)警系統(tǒng)的開發(fā)與成熟，航班動態(tài)調(diào)整作為鳥擊防范手段將得到普遍應(yīng)用。

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