關于烏魯木齊機場自動觀測系統幾個問題的研究

劉曉明 丁軍 安志強 張鳳梅

摘要：通過對民航局氣象規章和部分其他生產運行規定進行對比分析，指出民航氣象自動觀測系統運行中的幾個問題，并結合烏魯木齊機場實際情況，提出相應解決方案。

關鍵詞：AVIMET;磁北;修正海壓;能見度;自動觀測系統

中圖分類號：TP29 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2018）12-0065-02

0 引言

自動觀測系統做為我國民用機場的標準配置系統，其提供的氣象數據已成為機場運行管理的重要依據。隨著烏魯木齊機場實施III類運行改造實施，在自動氣象觀測系統中外場傳感器的安裝、軟件配置和使用方面存在一些疑惑，本文以烏魯木齊機場為例，對這些問題進行討論。

1 飛行與氣壓的關系

1.1 定義

本站氣壓：測站氣壓表所在高度上的氣壓。

場面氣壓QFE：機場標高處的氣壓。精密進近跑道和跑道入口低于機場標高2米或以上的非精密進近跑道，場面氣壓的數值應當以該跑道入口的標高為基準。

修正海平面氣壓QNH：場面氣壓按國際標準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

飛行與氣壓的關系就是飛機與地面高度的關系，在飛機起降過程中需要通過輸入QFE或QNH進行修正高度。在使用中，一般民用機場使用QNH，軍用機場或軍民合用機場使用QFE，這主要是由使用習慣和機載設備決定。

軍用飛機與民航客機有個最大的不同點，就是軍機基本上在一個機場上活動，起降都在同一機場，所以飛行員通常只關心飛機和機場的相對高度就行了，這個一目了然，對經常做危險飛行的戰斗機很方便。但民航客機卻是每天在多個機場間穿梭，這些機場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場時，周圍的高山什么的在地圖上都是用海拔高度標注的，用修正海壓對照查詢簡單直接，所以用修正海壓較好。

1.3 QFE與QNH的計算方式

以烏魯木齊機場為例，烏魯木齊機場單道安裝有兩套套氣壓測量裝置，分別位于跑道的兩端，如圖1所示。兩套裝置分別測量跑道兩端的本站氣壓值，因跑道25端為主降方向，在系統配置時主用25方向，備用07方向。

在舊版本自動觀測系統MIDAS IV軟件中，氣壓值的計算順序是用本站氣壓值，先計算出QFE，再修正到海平面計算出QNH。也就是說無論氣壓儀器安裝在什么位置，安裝高度如何，都需要在計算時訂正到跑道標高。在新版本AVIMET7.2軟件中，氣壓值的計算順序為跑道兩端氣壓各自根據跑道入口端高度，計算出兩端QFE，修正海平面氣壓根據跑道標高計算。明顯AVIMET7.2軟件中計算方式更符合規范，同時也符合航班運行實際情況。

烏魯木齊機場屬于民用機場，通常向機組報告QNH，但是在特殊情況下，也會有機組使用QFE，以往在自觀系統顯示界面只有一個QFE值，無論飛機使用跑道哪一端起降，報告該數據即可，在新版自觀軟件更新后，系統可以結算跑道兩端的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 關于能見度的定義

在自觀系統提供的各種氣象數據中，能見度及通過其計算出的RVR，是機場最低運行標準報告中的基本元素，在機場運營管理中，尤其是在低能見度情況下，飛機起降、機場關閉的指揮決策等都需要用該數據作為依據。

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物的最大水平距離。在夜晚，無光的背景下，能夠看到和辨認出光強為1000cd的燈光的最遠距離。影響能見度的三個因素：目標物與背景之間的亮度對比以及視覺對比感閾（視覺對比感閾平均約為0.02，視力好的可小至0.005）和大氣透明度。

2.2 能見度的計算方式

在《民用航空氣象地面觀測規范》（AP-117-TM-02-R1）第七十九條規定 當自動觀測設備能夠輸出主導能見度值時，可以將該設備輸出的主導能見度值作為確定主導能見度的參考。在烏魯木齊機場自觀系統升級之前，MidasIV系統并不具備輸出能見度VIS值，按規定使用光學視程MOR做為能見度參考，在升級為Avimet后系統可以輸出單端能見度值VIS和主導能見度值PRE VIS。

AVIMET中VIS計算規則為，使用阿拉德定律（Allards Law）計算[1]。

其中σ消光系數 由MOR得出、照度閾值E通過背景光亮度估算出和跑道燈光強度I使用1000cd，得出R值在系統內記錄為VIS 1K。再由VIS 1K和MOR進行比較，較大值為VIS[2]。該計算方法符合關于能見度的定義。

通過公式計算得知，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VIS比MOR更具有代表性，更接近人工觀測目視能見度值。

3 真北風與磁北風的討論

3.1 真北方位、磁北方位與磁偏角

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

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

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

3.2 真北風與磁北風在民航氣象中的使用

民用氣象觀測中是以北斗星的方位為正北，在《民用航空機場氣象臺建設指南（AP-117-TM-2012-01）》第二十八條第六點中對電傳風向風速儀的安裝要求中明確規定指北桿對準正北方[3]，《民用航空氣象地面觀測規范（AP-117-TM-02-R1）》第一百四十七條規定風向為正北時記360[4]。同時，在“附錄一 術語和定義”中對風向的定義為風向：風的來向，單位為度，以真北為準。

3.3 磁北在民航氣象中的使用

磁北是依靠地磁場來確立方位，但是地磁場并不是穩定不變的，地磁北極與地磁南極在隨著時間相互獨立的移動，同時地表上的地磁場強度并不均勻，會因地理位置地質結構和地理面貌而有所變化，所以各個地方的磁偏角是不一樣的，甚至在同一地方的不同時刻都會有細小差別。

而相對磁北，真北是不會隨著位置差異而有所指向性改變的問題，因為地理北極是固定不變的。既然磁偏角是變化不準確的，那么在民航自動氣象觀測中使用意義和合理性何在呢？個人觀點：

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

其次，民航氣象服務的對象是管制指揮和飛行。飛機飛行時，除了管制員提供導航信息外，飛行員使用航圖來確立自己的位置。在《國際民用航空公約·附件 4》中明確規定：在另有規定外，方位、航跡和徑向方位必須以磁北為基準。如此，為了更好的服務飛行和指揮，《民用航空氣象地面觀測規范》中對一些場合規定使用磁北風向就顯得合情合理了。這些具體的場合如下：

氣象觀測室、管制部門及其他用戶的自動氣象觀測系統（以下簡稱自觀）顯示終端風向以磁北為準，匯交于民航氣象數據庫系統的自觀風向以磁北為準。

3.4 真北在民航氣象中的使用

真北在民航氣象自動觀測系統中的使用有：傳感器安裝朝向為真北，METAR/SPECI風向以真北為準。

4 結語

本文對機測能見度的計算方法和使用方式進行了分析;對氣壓使用的適應情況做出了詳細的說明;同時，對風向使用真北、磁北方位的情況進行梳理探討。民航氣象作為民航運行的一個重要環節，對數據理解的差異有可能造成對飛行安全的影響，結合相關運行規范，分析討論這幾個自觀系統的問題，為今后自觀系統升級安裝及配置提供依據，從而更精細的航空氣象服務。

參考文獻

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

[2]VAISAL公司技術手冊[M].

[3]民用航空機場氣象臺建設指南（AP-117-TM-2012-01）[M].

[4]民用航空氣象地面觀測規范（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