關(guān)于烏魯木齊機(jī)場(chǎng)自動(dòng)觀測(cè)系統(tǒng)幾個(gè)問(wèn)題的研究

劉曉明 丁軍 安志強(qiáng) 張鳳梅

摘要：通過(guò)對(duì)民航局氣象規(guī)章和部分其他生產(chǎn)運(yùn)行規(guī)定進(jìn)行對(duì)比分析，指出民航氣象自動(dòng)觀測(cè)系統(tǒng)運(yùn)行中的幾個(gè)問(wèn)題，并結(jié)合烏魯木齊機(jī)場(chǎng)實(shí)際情況，提出相應(yīng)解決方案。

關(guān)鍵詞：AVIMET;磁北;修正海壓;能見度;自動(dòng)觀測(cè)系統(tǒng)

中圖分類號(hào)：TP29 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2018）12-0065-02

0 引言

自動(dòng)觀測(cè)系統(tǒng)做為我國(guó)民用機(jī)場(chǎng)的標(biāo)準(zhǔn)配置系統(tǒng)，其提供的氣象數(shù)據(jù)已成為機(jī)場(chǎng)運(yùn)行管理的重要依據(jù)。隨著烏魯木齊機(jī)場(chǎng)實(shí)施III類運(yùn)行改造實(shí)施，在自動(dòng)氣象觀測(cè)系統(tǒng)中外場(chǎng)傳感器的安裝、軟件配置和使用方面存在一些疑惑，本文以烏魯木齊機(jī)場(chǎng)為例，對(duì)這些問(wèn)題進(jìn)行討論。

1 飛行與氣壓的關(guān)系

1.1 定義

本站氣壓：測(cè)站氣壓表所在高度上的氣壓。

場(chǎng)面氣壓QFE：機(jī)場(chǎng)標(biāo)高處的氣壓。精密進(jìn)近跑道和跑道入口低于機(jī)場(chǎng)標(biāo)高2米或以上的非精密進(jìn)近跑道，場(chǎng)面氣壓的數(shù)值應(yīng)當(dāng)以該跑道入口的標(biāo)高為基準(zhǔn)。

修正海平面氣壓QNH：場(chǎng)面氣壓按國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)大氣條件訂正到海平面的氣壓。

1.2 QFE與QNH在飛行中的使用

飛行與氣壓的關(guān)系就是飛機(jī)與地面高度的關(guān)系，在飛機(jī)起降過(guò)程中需要通過(guò)輸入QFE或QNH進(jìn)行修正高度。在使用中，一般民用機(jī)場(chǎng)使用QNH，軍用機(jī)場(chǎng)或軍民合用機(jī)場(chǎng)使用QFE，這主要是由使用習(xí)慣和機(jī)載設(shè)備決定。

軍用飛機(jī)與民航客機(jī)有個(gè)最大的不同點(diǎn)，就是軍機(jī)基本上在一個(gè)機(jī)場(chǎng)上活動(dòng)，起降都在同一機(jī)場(chǎng)，所以飛行員通常只關(guān)心飛機(jī)和機(jī)場(chǎng)的相對(duì)高度就行了，這個(gè)一目了然，對(duì)經(jīng)常做危險(xiǎn)飛行的戰(zhàn)斗機(jī)很方便。但民航客機(jī)卻是每天在多個(gè)機(jī)場(chǎng)間穿梭，這些機(jī)場(chǎng)的海拔高度相差很大的特別是飛行員飛不太熟悉地形的機(jī)場(chǎng)時(shí)，周圍的高山什么的在地圖上都是用海拔高度標(biāo)注的，用修正海壓對(duì)照查詢簡(jiǎn)單直接，所以用修正海壓較好。

1.3 QFE與QNH的計(jì)算方式

以烏魯木齊機(jī)場(chǎng)為例，烏魯木齊機(jī)場(chǎng)單道安裝有兩套套氣壓測(cè)量裝置，分別位于跑道的兩端，如圖1所示。兩套裝置分別測(cè)量跑道兩端的本站氣壓值，因跑道25端為主降方向，在系統(tǒng)配置時(shí)主用25方向，備用07方向。

在舊版本自動(dòng)觀測(cè)系統(tǒng)MIDAS IV軟件中，氣壓值的計(jì)算順序是用本站氣壓值，先計(jì)算出QFE，再修正到海平面計(jì)算出QNH。也就是說(shuō)無(wú)論氣壓儀器安裝在什么位置，安裝高度如何，都需要在計(jì)算時(shí)訂正到跑道標(biāo)高。在新版本AVIMET7.2軟件中，氣壓值的計(jì)算順序?yàn)榕艿纼啥藲鈮焊髯愿鶕?jù)跑道入口端高度，計(jì)算出兩端QFE，修正海平面氣壓根據(jù)跑道標(biāo)高計(jì)算。明顯AVIMET7.2軟件中計(jì)算方式更符合規(guī)范，同時(shí)也符合航班運(yùn)行實(shí)際情況。

烏魯木齊機(jī)場(chǎng)屬于民用機(jī)場(chǎng)，通常向機(jī)組報(bào)告QNH，但是在特殊情況下，也會(huì)有機(jī)組使用QFE，以往在自觀系統(tǒng)顯示界面只有一個(gè)QFE值，無(wú)論飛機(jī)使用跑道哪一端起降，報(bào)告該數(shù)據(jù)即可，在新版自觀軟件更新后，系統(tǒng)可以結(jié)算跑道兩端的QFE，航班在跑道哪一端起降，使用哪一段的QFE值更合理。

2 能見度的參考使用

2.1 關(guān)于能見度的定義

在自觀系統(tǒng)提供的各種氣象數(shù)據(jù)中，能見度及通過(guò)其計(jì)算出的RVR，是機(jī)場(chǎng)最低運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)報(bào)告中的基本元素，在機(jī)場(chǎng)運(yùn)營(yíng)管理中，尤其是在低能見度情況下，飛機(jī)起降、機(jī)場(chǎng)關(guān)閉的指揮決策等都需要用該數(shù)據(jù)作為依據(jù)。

能見度定義：白天，正常人的視力在地平線附近的天空背景下，能看到合適的黑色目標(biāo)物的最大水平距離。在夜晚，無(wú)光的背景下，能夠看到和辨認(rèn)出光強(qiáng)為1000cd的燈光的最遠(yuǎn)距離。影響能見度的三個(gè)因素：目標(biāo)物與背景之間的亮度對(duì)比以及視覺對(duì)比感閾（視覺對(duì)比感閾平均約為0.02，視力好的可小至0.005）和大氣透明度。

2.2 能見度的計(jì)算方式

在《民用航空氣象地面觀測(cè)規(guī)范》（AP-117-TM-02-R1）第七十九條規(guī)定 當(dāng)自動(dòng)觀測(cè)設(shè)備能夠輸出主導(dǎo)能見度值時(shí)，可以將該設(shè)備輸出的主導(dǎo)能見度值作為確定主導(dǎo)能見度的參考。在烏魯木齊機(jī)場(chǎng)自觀系統(tǒng)升級(jí)之前，MidasIV系統(tǒng)并不具備輸出能見度VIS值，按規(guī)定使用光學(xué)視程MOR做為能見度參考，在升級(jí)為Avimet后系統(tǒng)可以輸出單端能見度值VIS和主導(dǎo)能見度值PRE VIS。

AVIMET中VIS計(jì)算規(guī)則為，使用阿拉德定律（Allards Law）計(jì)算[1]。

其中σ消光系數(shù) 由MOR得出、照度閾值E通過(guò)背景光亮度估算出和跑道燈光強(qiáng)度I使用1000cd，得出R值在系統(tǒng)內(nèi)記錄為VIS 1K。再由VIS 1K和MOR進(jìn)行比較，較大值為VIS[2]。該計(jì)算方法符合關(guān)于能見度的定義。

通過(guò)公式計(jì)算得知，在白天MOR>=VIS 1K，即VIS=MOR，在夜晚MOR<VIS 1K即，VIS=VIS 1K。在參考使用能見度時(shí)VIS比MOR更具有代表性，更接近人工觀測(cè)目視能見度值。

3 真北風(fēng)與磁北風(fēng)的討論

3.1 真北方位、磁北方位與磁偏角

真北方位（True North，TN）是指地球上一點(diǎn)指向地理北極的方向，真北方向通常采用天文測(cè)量的方法測(cè)定，或者使用陀螺經(jīng)緯儀測(cè)量;

磁北方位（Magnetic North，MN）是指地球上一點(diǎn)指向地球磁北極的方向，磁北方向使用指南針測(cè)量;

磁偏角是指磁北方位與真北方位的夾角，相對(duì)真北方位而言，磁北方位在在真北方位東邊，磁偏角為正，反之為負(fù)。

3.2 真北風(fēng)與磁北風(fēng)在民航氣象中的使用

民用氣象觀測(cè)中是以北斗星的方位為正北，在《民用航空機(jī)場(chǎng)氣象臺(tái)建設(shè)指南（AP-117-TM-2012-01）》第二十八條第六點(diǎn)中對(duì)電傳風(fēng)向風(fēng)速儀的安裝要求中明確規(guī)定指北桿對(duì)準(zhǔn)正北方[3]，《民用航空氣象地面觀測(cè)規(guī)范（AP-117-TM-02-R1）》第一百四十七條規(guī)定風(fēng)向?yàn)檎睍r(shí)記360[4]。同時(shí)，在“附錄一 術(shù)語(yǔ)和定義”中對(duì)風(fēng)向的定義為風(fēng)向：風(fēng)的來(lái)向，單位為度，以真北為準(zhǔn)。

3.3 磁北在民航氣象中的使用

磁北是依靠地磁場(chǎng)來(lái)確立方位，但是地磁場(chǎng)并不是穩(wěn)定不變的，地磁北極與地磁南極在隨著時(shí)間相互獨(dú)立的移動(dòng)，同時(shí)地表上的地磁場(chǎng)強(qiáng)度并不均勻，會(huì)因地理位置地質(zhì)結(jié)構(gòu)和地理面貌而有所變化，所以各個(gè)地方的磁偏角是不一樣的，甚至在同一地方的不同時(shí)刻都會(huì)有細(xì)小差別。

而相對(duì)磁北，真北是不會(huì)隨著位置差異而有所指向性改變的問(wèn)題，因?yàn)榈乩肀睒O是固定不變的。既然磁偏角是變化不準(zhǔn)確的，那么在民航自動(dòng)氣象觀測(cè)中使用意義和合理性何在呢？個(gè)人觀點(diǎn)：

首先，民用航空氣象使用的范圍具有特殊性。民航氣象僅僅服務(wù)于特定的機(jī)場(chǎng)，范圍有限，在這個(gè)有限的范圍，磁北的變化并不明顯，不影響使用，磁偏角也是基本不變的，例如烏魯木齊機(jī)場(chǎng)的磁偏角為3度;

其次，民航氣象服務(wù)的對(duì)象是管制指揮和飛行。飛機(jī)飛行時(shí)，除了管制員提供導(dǎo)航信息外，飛行員使用航圖來(lái)確立自己的位置。在《國(guó)際民用航空公約·附件 4》中明確規(guī)定：在另有規(guī)定外，方位、航跡和徑向方位必須以磁北為基準(zhǔn)。如此，為了更好的服務(wù)飛行和指揮，《民用航空氣象地面觀測(cè)規(guī)范》中對(duì)一些場(chǎng)合規(guī)定使用磁北風(fēng)向就顯得合情合理了。這些具體的場(chǎng)合如下：

氣象觀測(cè)室、管制部門及其他用戶的自動(dòng)氣象觀測(cè)系統(tǒng)（以下簡(jiǎn)稱自觀）顯示終端風(fēng)向以磁北為準(zhǔn)，匯交于民航氣象數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的自觀風(fēng)向以磁北為準(zhǔn)。

3.4 真北在民航氣象中的使用

真北在民航氣象自動(dòng)觀測(cè)系統(tǒng)中的使用有：傳感器安裝朝向?yàn)檎姹保琈ETAR/SPECI風(fēng)向以真北為準(zhǔn)。

4 結(jié)語(yǔ)

本文對(duì)機(jī)測(cè)能見度的計(jì)算方法和使用方式進(jìn)行了分析;對(duì)氣壓使用的適應(yīng)情況做出了詳細(xì)的說(shuō)明;同時(shí)，對(duì)風(fēng)向使用真北、磁北方位的情況進(jìn)行梳理探討。民航氣象作為民航運(yùn)行的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，對(duì)數(shù)據(jù)理解的差異有可能造成對(duì)飛行安全的影響，結(jié)合相關(guān)運(yùn)行規(guī)范，分析討論這幾個(gè)自觀系統(tǒng)的問(wèn)題，為今后自觀系統(tǒng)升級(jí)安裝及配置提供依據(jù)，從而更精細(xì)的航空氣象服務(wù)。

參考文獻(xiàn)

[1]張英華，臺(tái)琪榮.MIDAS_Ⅳ系統(tǒng)中跑道視程RVR算法分析[J].《氣象水文海洋儀器》，2011（03）05-08.

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[3]民用航空機(jī)場(chǎng)氣象臺(tái)建設(shè)指南（AP-117-TM-2012-01）[M].

[4]民用航空氣象地面觀測(cè)規(guī)范（AP-117-TM-02-R1）[M].

Research on Several Problems about Automated Weather Observing

System of Urumqi Airport

LIU Xiao-ming，DING Jun，AN Zhi-qiang，ZHANG feng-mei

（Meteorological Center of Xinjiang Air Traffic Management Bureau， Urumqi? Xinjiang? 830016）

Abstract：Compared to CAAC meteorological rules and some other production operation rules， points out several problems in Automated Weather Observing System， and combined with the actual situation of Urumqi airport， put forward the corresponding solutions.

Key words：AVIMET;magnetic north;qnh;visibility;AWOS