简析航空气象技术在空中交通管理中的应用
[摘要]航空气象技术是保障航空安全和空中交通管理的重要保障手段。现有的航空气象技术已经广泛应用于空中交通管理的各个气象保障系统中，对保障飞行安全、减少流量拥挤做出了重要的作用。
[关键词]航空气象；空中交通；管理；应用
中图分类号：V355.1 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）05-0106-01
1航空气象技术概述
1.1航空气象学的发展及研究内容
随着各国飞行流量的迅速增长，流量问题成为导致航班延误、返航、备降的重要原因，而复杂天气又是影响流量的重要因素。飞行活动和气象条件之间正在从气象条件决定能否飞行，变为在复杂气象条件下如何飞行。航空气象学的应用也从单一的保障飞行安全扩展到了与空中交通管理有关的其他研究领域。现代航空气象学主要研究气象要素和天气现象对航空技术装备、飞行安全和流量管理的影响。
1.2航空气象服务
航空气象技术的基本任务是收集、加工、处理、分析气象情报和资料，及时、准确地提供航空运输所需的气象情报，为飞行安全和效率服务。空中交通管理包括空域管理、空中交通管制空中交通流量管理等，航空气象技术可应用于航空公司、机场、空中交通管制部门、空中交通流量管理部门及其他与空中交通管理有关的航空气象部门，为空中交通管理各部门提供各类气象服务。
2航空气象技术在空中交通管理的应用
2.1航空气象技术的应用现状
现有的航空气象技术是将实施空中交通管制和空中交通流量管理所需的航空气象情报和资料进行采集、分析和处理，以图形、表格、文字等形式送给管制中心系统和流量管理系统，包括各类航空天气预报、各类天气实况、重要天气情报、各类天气警报，并提供WEB查询、浏览服务，供管制人员和流量管理人员掌握起降机场、航线及飞行区域的天气情况，另外还可以向飞机提供对空气象广播服务，为飞行安全和效率服务。
2.1.1提供各类航空天气预报
1）机场天气预报
对未来9h和24h之内，本机场各种气象要素或天气现象如地面风向风速、有效能见度、云状云量云高、天气现象、气压、温度、露点、结冰、颠簸等情况做出具体预报。
2）航路天气预报
对飞机从起飞至落地整个航路飞行高度上的风向风速、温度、云状、云顶高、结冰、颠簸等具体情况及其演变趋势做出预报。
3）着陆预报
为即将落地的飞机提供本场未来m内的天气变化趋势，它是附在每小时一次的天气实况报之后一起对外通报，也可直接向空中飞机广播。
2.1.2提供各类天气实况
1）天气实况报
每小时（或每半小时艉供一次本机场的地面观测报告，包括风向风速、能见度、云量云状云高、温度、露点和气压值。从飞行开始前2.5h到飞行活动结束。国际机场要求24h不中断。
2）天气雷达探测资料
在雷雨季节，一般是每隔2h一次的定时观测，如有“对流天气”，则连续开机跟踪观测。天气雷达能探测机场周围半径几百公里范围内的强对流天气和云雨分布。经过雷达回波自动处理后，可用图像的方式直观显示云雨回波的强度、移向、移速、降水强度、降水分布及云顶高分布等。
3）卫星云图
与天气雷达回波图像相比，卫星云图可以直观地反映云的种类、特征、分布及其变化，中小尺度云系和强对流天气的发生发展。对远航飞行和海上、山地飞行特别有用，每小时可接收一次。
4）特殊天气报告
各类天气实况信息不仅可让管制人员和流量管理人员了解常规的机场天气情况，还可以提前掌握雷暴天气等强对流天气信息。雷暴天气对飞行安全的影响极大，会使受影响的空域容量迅速下降，引起流量拥塞，而天气雷达探测资料能够准确地提供雷暴天气的强度、移向、移速、降水强度、降水分布及云顶高分布等信息，便于管制人员和流量管理人员提前采取措施，安排受影响的航班进行地面等待或改变航线，避开雷暴区域。
2.1.3提供重要天气情报
按国际民航《航空气象服务手册》规定，当出现（已观测到）或预计将要出现活跃的雷暴区、热带风暴、强烈飑线、严重冰雹、严重颠簸、严重积冰、显著地形波和大片沙尘暴时都会发布重要天气情报。重要天气情报中的天气现象都会严重威胁到飞行安全，空中交通流量管理部门和空中交通管制部门在收到该报后，会及时安排即将起飞的航班进行地面等待、地面停飞等，对已经起飞的航班则安排进行空中改航、备降等措施。
2.1.4提供各类天气警报
当出现低于“机场天气标准”的天气要素或危及飞行安全的天气现象时，就会发布天气警报，当其“好转”到标准以上时，还会发布警报解除报。机场警报是对地面（包括停场）航空器、机场设施与服务有害的气象情报的简要情报，包括发生或预计发生的下述一种或几种天气现象：热带气旋、雷暴、雹、雪、冰、降水、白霜或雾淞、沙暴、尘暴、扬沙或扬尘、强地面风和阵风、飑、霜。风切变警报是观测到的和预期出现的风切变简明情报。天气警报中的天气现象都会危及到飞行安全，例如低空风切变具有时间短、尺度小、强度大、发生突然的特点，可能对在跑道高度和跑道上空500m之间，在进近航线和起飞航线上的航空器造成威胁，管制人员根据风切变警报提供的信息，就能够在飞行进近时指挥其尽量避开风切变区域，避免事故的发生。
2.2新一代航空气象技术在空中交通管理的应用
新一代航空气象技术作为新一代空中交通管理系统的一个重要组成部分，要实现“全面、系统地提高天气观测和预报水平，大大减少天气对飞行的影响”的目标。随着新的空中交通管理的建设理念的提出，航空气象技术要适应这一新理念，需要研究如何改变目前气象信息不能很好地与自动决策工具整合，而需要用户解释和人工整合的现状，气象信息将从主观定性转变为客观定量并与面向决策的自动化系统和人工决策程序相结合，帮助空中交通管理各部门在各种天气形势下做出更好的决策。本文总结了一些相关技术，包括统一气象信息共享技术、辅助决策支持技术等。
2.2.1统一气象信息共享技术
对空中交通管理各部门提供共同的天气情景，实现各部门对所需气象信息的灵活、有效访问。该技术将不同预报模式提供的某一地理区域的天气信息处理、融合成唯一的预报，形成易于理解的四维天气预报产品，并且保证所有需要的用户无论处在何地，所获取的同类气象信息是一致的天气信息。该技术适应天气信息的更新频率和天气的急剧变化，并能迅速整合与分发，形成航空气象资料共享平台，这样才能保证空中交通管理各部门的所有决策基于同样的气象信息。
2.2.2辅助决策支持技术
航空气象的辅助决策技术可为空中交通管理各部门提供决策支持，这里介绍其中的航线五维可视化气象信息技术、航路气象条件燃油消耗的评估技术和数字化全国气象雷达图像拼图技术。
2.2.3提供各类天气警报
1）航线五维可视化气象信息技术
该技术提供易于理解和直观的可视化航线信息，帮助空中交通管理各部门安全有效地进行指挥飞行和制定流量决策j。该技术通过对五维数据集（时间、气象变量和三维空间）的分析来描述航行过程的多个气象变量的空间分布和时间变化，对航线区域上的风场、温度场、重要天气区域等进行水平和垂直高度上的剖面显示，并可进行不同飞行高度的水平剖面以及航线的剖面、轨迹显示，从实时和预报两个方面多维显示气象信息。
2）航路气象条件燃油消耗的评估技术
该评估技术帮助航空公司在制定航班计划时，考虑安全条件下的气象经济飞行，通过建立天气预报和气象服务的二维图形，进行航路高空风、高空温度等对燃油消耗的评估，建立燃料总消耗量和总航时以及气象条件的关系模型。航空公司在制定航班计划时，通过对航路、降落机场、备降机场天气信息的了解，可以预先评估航程燃油消耗及总航时。