高原机场的复杂天气与飞行气象服务

高原机场的复杂天气与飞行气象服务高原棚=l[历昀复杂天与与行号象服务ComplexWeatherandFlightMeteorologicalServiceatPlateauAirport一,引言高原机场,尤其是青藏高原的机场,坐落在高原山地或崇山峻岭之中.青藏高原复杂的地形地理环境,以及印度季风与亚洲大陆季风在高原东部的交汇,构成了高原机场复杂多变的天气气候的背景因素.青藏高原地区复杂的大气环境,极大地增加了航空安全飞行的难度,备受国内外民航界的关注.新中国民航先后开航了二十多个高原机场的飞行,特别是1956年成功试航拉萨高原机场,1965年正式开航成都一拉萨航线,并保持了克服恶劣气象条件的高原机场安全飞行的记录.但是,高原地区客观存在的复杂天气一直是航空飞行的难点.近民航总局空管局气象处许培贞几年来,随着西部大开发的推进,高原机场飞行量大幅度增长,高原机场的地面大风,低云,低能见度,雷暴,颠簸及低空风切变等复杂天气对航班正常和飞行安全的影响日益凸显,天气原因造成的航班不正常情况十分突出.例如,拉萨机场2004年1—4月份因天气原因造成的航班延误,取消或返航的航班不正常率为19%;九寨黄龙机场自2003年9月份开航以来8个月内,因天气原因造成的航班不正常率为21%.因此,充分认识高原机场天气的复杂性,努力为航空公司和高原机场创造安全飞行的条件,加强和改进高原机场气象服务工作是非常重要的.的"啸叫".第三,提高防范意识,早调配飞行冲突.由于无线电干扰的产生和其他飞行中发生的特殊情况一样具有不可预见性.对此,管制员必须具有强烈的防范意识.对于潜在的飞行冲突,副班管制员能够在区域外调配,尽量在区域外解决,区域内能尽早调配的飞行一定要尽早调配.试想,如果两架同高度的飞刍二,青藏高原大地形对高原天气的影响青藏高原占我国领土四分之一,平均海拔高度4000余米,是世界上海拔最高,范围最大的高原大地形,崇山峻岭,沟壑纵横,雪山荒野,地理状况异常复杂.喜玛拉雅山,唐古拉山,巴颜喀拉山,横断山等大型山脉以及无数高大山系横垣于高原之上,许多海拔6o00—7000米的山峰耸立在大气对流层中部.青藏高原大地形极大地改变着对流层中下部西风气流的运动,增加了高原地区大气运动的复杂性,严重地影响着高原天气气候的变化.青藏高原位于欧亚大陆的南部,在北半球上空盛行西风气流的情况机五分钟即将会聚,此时突然发生严重的频率干扰,通话无法辨别,后果将不堪设想.如果我们提前将该冲突调开了,那么,即使发生该现象也是有惊无险,不会发生飞行事故.四,结束语安全是民航永恒的生命线,是关系到国家,人民生命和财产安全的大事.良好的陆空通话质量是空管安全的保证,迫切需要我们共同来维护一个安全有序的无线电陆空通信环境.面对越来越强烈的无线电干扰和越来越差的陆空通话环境,作为肩负保证飞行安全重任的管制员一定要在这场抗击无线电干扰的攻坚战中起到应有的桥梁作用,在保证飞行安全的同时,协助有关机场技术保障部门做好该项工作.依萍编校)36《空中交通管理》2004年第5期下,对流层中下部的西风气流在逼近高原西侧时,被迫沿青藏高原南北两侧绕行:其北支气流经过新疆,甘肃,内蒙古西部一带,绕过高原再向东南移动;其南支气流经过印度次大陆,与印度洋上空的西南气流一同绕过高原再向东北移动.在高原中部,高原阻止了西伯利亚与极地冷气流向南扩散,也阻止了印度洋的暖空气向北移动.分别经高原南北两侧绕过高原的两支气流在高原东部汇合,易于形成高原东部对流层中下部的切变线,切变线两侧冷暖,干湿不同性质气流的交汇,为复杂天气的产生提供了环境背景;同时翻越高原的西风气流在高原东部的动力减压作用,也易于诱发低气压系统,低气压系统的存在或发展,也有利于云,降水或其它复杂天气的出现.青藏高原大范围异常的热力作用,进一步增加了高原东部地球一大气物理过程及天气过程的异常变化,导致了青藏高原东部异常复杂的天气.由于青藏高原气象观测站稀疏,高原大地形对高原天气的复杂影响,目前包括我国气象科学家在内的科学家对发生在高原上的气象变化及其影响还知之甚少.事实上,青藏高原地区的天气及其复杂的变化是世界性难.三高原地区主要的航空气候特征(一)扰动气流和空中颠簸高原山区扰动气流,航线或高原机场的空中颠簸的机率比平原地区发生的要多,强度也较强.高原地区的高空强风,复杂地形引起的紊乱气流以及对流活动是造成高原空中颠簸的主要因素.1.高空强风活动.在一定天气形势下,高空急流或天气系统活跃于高原航线或高原机场时,高空急流附近的空中颠簸,十分显着.无论是春季印度西南季风影响高原,还是冬季西伯利亚寒流侵袭高原,活跃的强风在高原山地大地形作用下,都易于形成大型山地波或机场的地面大风,引发高原机场的空中颠簸.拉萨,大理,迪庆,丽江等机场的地面大风都与高空强风活动有关.2.山区气流扰动.在高原山区或山地,复杂的地形引起气流的运动复杂多变.气流越山,绕山时,被迫发生方向或速度的改变.尤其是在强风作用下,气流被迫翻山越岭,导致大范围气流产生波动,扰动,造成的山地波更为明显.山岭,山谷引发气流场变形,也导致小范围山地气流紊乱.在一般情况下,大理,迪庆,丽江,九寨等高原机场的扰动气流对飞行的影响是显着的.3.热力对流活跃.高原地区复杂地表状态和地理特征,导致地表辐射增温的显着不均,造成了高原地区活跃的热力对流,特别是夏季的白天午后,对流云或扰动云层发展比较旺盛,空中颠簸也比较明显.(二)复杂的地面风高原机场复杂的地面风除受大气环流,天气系统的影响外,还受到地形特征,地理条件以及高原山地太阳辐射增温等因素的制约.高原地区地面大风日数较多,有的可达150天以上,是我国同纬度平原地区的lO多倍.位于山区或峡谷地带的高原机场,不但地面大风多,而且风的变化也较为复杂.i.地面风的季节变化和日变化显着.高原机场印度洋季风的进退及大气环流的季节性变化,导致机场地面盛行风的季节变化.高原地区显着的辐射增温作用,以及山地,河谷,沟壑,向阳坡,背阴坡等处辐射加热的不均匀性,引起水平温度场的日变化,进而造成地面风的日变化.高原地区地面风的日变化要比平原地区显着得多.2.地面大风多.由于高原机场海拔较高,机场地面接近大气层中层,一般情况下,地面大风较多.在空中层结不稳定的情况下,高空强风向地面传递,也常引起地面大风,即高空动量下传大风.拉萨等高原机场在冬春季节最容易出现此类大风,有时连续出现数日,且非常强劲,甚至引发风沙或吹雪.3.风的地方性明显.由于高原山地复杂的地形作用,气流翻越山岭,穿越山谷,绕过山峰,易于形成峡谷风,漫坡风以及山谷风等小尺度环流的地方性风.因此,高原机场的地面风也表现了显着的地方性特点.4.风的阵性强.高原机场地面风时常出现风向突变或风速突变的现象,表现为明显的阵风.在一定的天气系统活动下,受地形或障碍物的影响,山区及河谷地区气流紊乱,风向突变或风速突变现象明显,风的阵性及扰动气流很强,一般伴有明显的低空风切变.这种情况在昆明,大理,丽江,迪庆,西昌,九寨黄龙等高原机场时常出现,并多次造成飞机的复飞或备降,不仅影响航班正常,也严重影响了飞行安全.(三)特殊的高原山地云系高原地区的云主要是积状云,其次是波状云和卷云,层状云较少.夏季,高原大部分地区对流云出现频率高达90%以上,高原地区的积雨云出现的频率比印度热带地区和同纬度的平原要多得多.高原地区云的外形特征一般也比较奇特,它不仅与天气系统活动有关,与气象要素的A/rTrat~c^ag鲫en删37日变化有关,还与复杂的地形及气流活动有关,表明空中上升气流的运动比较复杂.高原地区的云,还具有高云云底高度低,低云云底高度高的显着特点,这也是区别于平原地区云的一个重要特征.1.笼罩山峰的云.包括系统性的层状云或波状云,还有非系统性的地形云,时常出现云团盘居山腰,漫布山野,笼罩山峰或云层覆盖山区,山峦时隐时现的情况.2.山地对流云.热力作用形成的对流性积状云,在高原山地的午后时常出现.包括积雨云和积云,其外形有时多呈絮状特征,一般也不如平原地区的对流性积状云那样典型.3.山区特殊云.动力作用形成的具有显着特征的特殊云,常在高原地区出现.滚轴状云是在强气流翻越山岭后形成的,帽状云则象顶帽子似的罩在山顶上,荚状云则象豆荚似的悬在空中.(四)较强的太阳辐射高原地区空气稀薄,水汽和杂质少,太阳总辐射较同纬度其它地区要强.由于辐射的因素,导致高原地区气温日变化最为明显.高原地区下垫面白天的非绝热加热及夜间的辐射降温显着,是高原天气日变化明显的主要因素之一.1.辐射作用导致气温变化幅度较大.高原地区白天阳光充足,太阳直接辐射强,增温快,午后温度较高:夜间地面散热快,地面气温降低较快.在高原地区,气温在一天之内的变化幅度较大,也就是说,气温日较差大.2.辐射加热的不平衡导致气流的变化.由于高原地区复杂的地表状态和地理特征的差异,导致辐射加热的不平衡以及气温日较差大,局地温度场的变化,又反过来影响空气流场的变化.白天,局地辐射增温的差异,导致热对流环流加强,容易引起不稳定的热对流发展,午后高原地区对流云发展旺盛是主要例证.局地气温差异以及气温的日变化,又导致局地空气流场的变化或乱流环流加强,进而引起风的日变化,高原地区的山谷风以及白天地面风的增大,都是有力的证明.(五)雷暴和冰雹雷暴和冰雹出现次数多,是高原天气的显着特征之一.高原地区雷暴和冰雹一般主要集中出现在6—9月份,日变化也很明显,多出现在下午至傍晚.夏季,印度西南季风携带大量水汽侵入高原,为高原地区强对流云发展准备了条件,再加上高原地区午后热对流的发展,对流活动旺盛,下午至傍晚积雨云,雷暴和冰雹等天气出现频次很高.四,高原机场气象服务的难点和重点早在拉萨机场的试航和正式开航期间,民航总局都曾派气象专家由北京专程赴拉萨机场,参加高原飞行的气象保障工作.民航气象,飞行和航管人员在几十年的高原机场保障和飞行工作中,逐步了解了高原机场的航空气象特点,也进一步认识了高原机场气象服务的难点和重点.(一)高原机场气象服务的难点1.高原地区实际气象探测资料少.由于地理环境等原因,国家气象局在高原地区布设的气象观测(探测)站稀少,实际观测和探测的气象资料十分有限,稀疏的高原气象资料在空间和时间的分布上,都不足以比较客观地描述高原大气的运动状况,难以捕捉在高原地区活动的天气系统.2.气象人员力量薄弱.多数高原机场气象人员不但数量严重不足,业务技术素质相对偏弱,而且专业骨干及业务平均偏少.与复杂的高原气象条件相比,与飞行气象服务要求相比,相应的人员业务素质应当更高,但是,实际的差距甚大.3.气象基础设施较落后.多数高原机场气象设备设施比较落后,配置不够合理,特别是开航较早的部分航站,气象设备设施老旧,没有在机场起降地带设置气象遥测站或自动观测系统,影响了气象资料的收集及气象信息的传递,不能满足空中交通管制及飞行部门的需求.4.高原机场短时天气预报十分困难.高原天气受高原大地形及高原山地的地形,地理因素影响非常明显,大多数高原机场又坐落于山区,丘陵或河谷地带,中小尺度天气系统十分活跃,却难以掌握.因此,以目前的天气学预报方法,预报高原机场地面风,低云,降雪,雷暴等天气的短时变化是十分困难的.由于高原山地下垫面的复杂性,由于大气自身运动与高原地形影响等多种因素的叠加,现代数值天气预报技术尚不能解决高原山地中小尺度天气预报问题.也就是说,高原机场短时天气的客观预报仍将是一个复杂的难题.5.地面风受地形影响太大.高原山区机场的地理环境是固定的,不易被改变的,而运动着的空气时刻都在变化.飞行实践表明,高原机场周围地形环境愈复杂,地形对机场地面风的影响也愈大.高原山区机场地面风比较紊乱时,说明存在较强的扰动气流或低空风切变.但是,目前民航机场还没有配备低空风切变预警系统,也缺乏探测低空风切变的手段,气象人员还仅仅是通过地面风向或风速明显的突变现象,粗略地判断低空风切变的存《空中交通管理》2004年第5期在.(二)高原机场气象服务的重点1.加强机场特殊天气的观测和.高原机场除进行日常航空气象观测和报告外,应重点加强机场特殊天气的观测和报告.高原机场通过侧风,低能见度,低云及雷暴等特殊天气的观测,既如实记录了机场天气的复杂多变,又可以及时地将机场天气突变的情况传递报告给空中交通管制单位,飞行机组或有关部门,特别是是否适合于飞行的临界天气条件的报告,便于使用部门对安全飞行或机场运行的决策.2.注重机场重要天气过程的预报.高原机场天气变幻无常,其短时预报更是十分困难的,但是,应集中精力加强宏观天气的把握,比如重要天气过程的预报.机场的复杂天气,重要天气或恶劣天气,往往是和某些天气过程相伴出现的.注意把握天气形势的调整,注意把握天气系统的演变,注意把握天气形势调整期间的天气过程对本机场的影响,先着力捕捉重要天气过程影响本机场的时段,再对可能出现的重要天气作进一步的具体研究.3.改进为飞行机组的气象服务.高原机场复杂的大气环境,增加了航空飞行的难度.飞行机组在飞行前需要了解飞行区域的气象情况,掌握目的地机场和备降机场的气象信息.气象部门应为飞行机组提供简明扼要的咨询讲解服务,对可能影响飞行的气象条件给予分析说明,必要时提供更多的气象资料或图形产品,便于机组掌握安全飞行的主动权.4.强化机场气象警报服务.机场气象部门除按规定发布机场气象警报外,还应按主动为航空公司,空中交通管制单位和机场有关部门提供气象警报服务.利用机场已有的气象警报信息,充分发挥气象警报在飞行安全及机场设旌设备安全中的作用,各单位同心协力,减少恶劣天气带来的损失.同时,机场气象部门针对高原山地机场的特点,应增加进近着陆区域或起飞爬升区域特殊天气的观测,并随时向有关部门报告.5.加强气象信息资源的应用.高原地区实时气象探测资料非常稀少,加强实有气象资料的应用就显得更为重要.气象部门应尽可能多的观测,记录和收集气象信息,必要时,应尽快提供给有关部门.机场管制塔台,航空公司签派等部门应同步引接机场实时气象情报,还应加强气象知识的培训以及气象信息的理解,解读和应用.气象信息的提供者和使用者应加强相互之间的研讨与交流,从各方面直接的经验和体会中进一步丰富高原机场复杂天气的认识,把气象信息资源的应用经验转化为共同保障安全飞行的前提.五,加强高原机场飞行气象服务的建议加强高原机场飞行气象服务,需要在全面认识高原山区地理环境的特殊性,实际分析高原地区气象条件的复杂性,客观评估高原机场航空飞行的困难性的基础上,在科学发展观的指导下,打破传统观念的束缚,以新的思路和新的观念,审视和总结过去,开拓和创造未来.加强高原机场飞行气象服务,需要针对高原机场的特定环境和航空飞行的特殊需求,对有关高原机场气象工作的涉及运行管理,业务标准,设施配置,技术支持,飞行服务等相关规定,加以改进和调整,以适应高原机场复杂天气条件下的飞行气象服务.(一)认真总结高原机场航空气象安全保障的经验民航人参加高原飞行的气象保障工作几十年,在高原地区气象资料稀少,天气变化无常的情况下,不仅逐步了解了高原机场的航空气象特点,气象,飞行和航管人员也积累了高原机场复杂天气条件下的飞行保障经验.特别是航空公司飞行队在长期的飞行实践中,利用高原地区有利的气象条件,避开复杂不利的气象条件,实现安全飞行的经验,是非常宝贵的财富,值得认真总结.(二)增加适应高原机场安全运行的管理规定从高原地区特殊飞行环境,特定气象条件以及保障飞行安全的需要出发,转变观念,因地制宜,认识和研究复杂气象因素对高原机场安全管理,安全运行的影响,增加实用高原机场的技术政策,运行标准和设施建设的特殊规定.(三)加强高原机场基础气象设施建设引进新的技术设备,更新机场气象设施,实施高端的设施配置,加快现代新技术设备在西部经济建设及高原机场的应用.在高原机场的基础建设中增加自动气象探测设施的建设,提升机场气象观测,探测,预警,预报,服务等设施的配置.建立机场小型气象数据库和气象工作站,增加气象卫星资料分析处理,气象数值天气预报产品接收应用,气象情报接收和传递等网络终端设施.同时,建议增加对机场临近地区友邻单位共享气象信息的引接或联网.(四)增加高原机场人力资源和气象科技方面的投入目前,多数高原机场气象人员数量严重不足,技术素质相对偏弱,专业培训平均偏少,这种现状亟待改变.加强高原机场气象服务,需要39加大高原机场人力资源,气象科技和专业培训方面的成本投入,建立高原机场气象服务及高原天气分析研究于一体的运行服务机制.同时,鉴于高原机场天气较强的地方性特点以及积累机场地区地方性天气的预报经验,应改变机场气象预报员短期轮换的方式,建立稳定机场气象预报员队伍的用人模式.(五)加密高原机场天气的连续观测根据高原机场的特点环境,适当加密观测时次,增加气象观测和探测的方法,不仅在高原机场起降地带增加地面风的多点观测,还应建立空中风的观测机制,建立必要的低空风切变预警系统.全方位,连续地观测和记录机场天气的演变情况,存储宝贵的第一手原始气象资料,有利于客观,完整地分析认识天气变化的来龙去脉,有利于高原机场天气的规律的分析研究.对于新建的高原机场,在建设期间包括建设前期应搜集气象资料,并连续观测记录机场场址的天气情况.(六)加强对高原机场天气的分析研究和经验总结民航气象工作者要加强对高原机场天气变化规律的总结,加强高原机场天气气候演变背景的研究,将气象学,天气学,气候学的专业理论及基础理论与高原基本特点相(上接23页)空中失火,通信失效,襟翼卡阻(不对称),座舱失密,起落架放不,雷达失效,危险天气等等.出现特殊情况时,要求管制员沉着冷静,配合空中发生特殊情况的机组处置好意外事件;同时还要指挥空中其它飞机避让.这不仅要求管制员有过硬的特殊情况处理能力,最重要的是要求管制部门有一结合,强化对高原机场天气其及复杂变化特点的认识.要分析研究高原机场天气演变与亚欧地区大尺度环流调整或大尺度天气系统活动的背景;要分析研究高原机场重要天气的季节变化及日变化的特点;要分析研究影响飞行的航空气象要素与天气系统的关系;要分析研究高原机场近地面天气的变化与高空天气系统的关系;要分析研究高原机场的天气气候特征和航空气候特征;要分析研究本机场天气的地方性特点与地形,地貌等地理环境的关系,等等.要全面总结高原机场天气工作经验,逐步积累对高原机场天气的感性认识,逐步深化对高原机场天气的理性认识.(七)改进高原航空天气分析预报方法在目前常规的天气分析预报方法的基础上,探讨包括数值天气预报资料在内的其它相关资料在高原航空天气分析预报中的应用,不断总结高原航空天气分析预报方法.综合利用常规的天气分析预报资料,航空气候资料,卫星气象云图分析资料和本机场的气象资料,建立必要的高原天气分析预报工具,提高高原机场重要天气及短时天气的预报能力.(八)加强航空器空中气象报告的收集和应用套完善的特殊情况处置程序,一旦空中有特殊情况出现,就可以根据事先准备好的处置预案实现空,地双方默契配合.因此,为提高空管系统在特殊情况下的反应和处置能力,有效地维护空中交通秩序,确保飞行安全,各级管制运行单位都应该编写出符合运行实际,可操作性强的《空中交通管制特殊情况处置程序》.空中气象报告是一种宝贵的资源,应充分的利用和共享,尤其是高原机场.通过陆空通信或其它媒介,迅速得到飞行机组在空中的气象报告,进一步确切地定位当时天气在第一时间的空间分布,有利于气象员对重要天气的订正或验证,有利于气象员将重要天气信息反馈给飞行中的其他机组或其他航空用户.(九)改进对飞行机组的气象服务根据高原机场的天气特点,除提供符合规定的气象情报,天气报告服务以外,还应加强和完善塔台等管制单位气象信息的联网,增加机组更为需要的针对性服务,提供反映机场天气变化趋势的咨询服务,充分发挥现有的气象信息的作用.(十)加强高原机场适航条件的研究和气象信息的利用加强气象专业人员与飞行员,航务签派人员关于气象信息应用及对天气状况认知方面的交流,研究高原机场不适航天气的临界条件,逐步提出不适航天气的天气模型,既为航空公司飞行安全和经济效益服务,也为机场的安全保障和运行能力提供客观依据,增加航空公司和机场安全运行方面气象信息的利用.同时,机场当局应加强对旅客的气象信息服务,以改进因天气原因影响或延误航班的旅客服务.(王璇编校)珠三角地区雷雨天气多,雷雨天气不仅给空中飞行和空管指挥带来难度,更重要的是雷击对空管设备带来的影响是难以估计的.因此,在雷雨天气,管制员在对空指挥时,要做好雷达失效的心理准备,在指挥上合理安排不同航空器所使用的高度层,以便雷达失效时,能快速,安全地转入程序指挥.(王璇编校)《空中交通管理》2004年第5期