□ 民航河南空管分局 王 斌/文
冬季悄然將至,霧霾天氣逐漸增多,隨之而來的航班延誤成了近期空管保障繞不開的難題,它也一直是報紙、網(wǎng)絡(luò)和民眾的熱點話題。根據(jù)近幾年民航行業(yè)發(fā)展統(tǒng)計公報顯示,2016年平均航班正常率為76.76%,2017年平均航班正常率下降至71.67%,全國客運航班平均延誤時間,從2016年16分鐘增長至2017年24分鐘,近幾年全年旅客投訴總量增長率始終維持在75%以上。面對與日俱增的航班不正常率和居高不下的旅客投訴量,早在2016年全國民航工作會議暨航空安全工作會議上,就將保持航班延誤持續(xù)減少列為民航解決的民生頭等大事。如何解決橫在民航頭等大事面前的兩座大山:航班不正常率和旅客投訴量?這是民航和基層工作的重中之重。
翻閱導(dǎo)致航班延誤的諸多因素,因天氣原因?qū)е碌暮桨嘌诱`占比竟然高達(dá)30%以上。有研究統(tǒng)計表明,在諸多的天氣要素中,低能見度(霧霾)是造成航班大面積延誤的三大高影響天氣之一。因此,大力開展低能見度分析和研究,開發(fā)低能見度監(jiān)測和短臨預(yù)報項目,能有效減少因霧霾導(dǎo)致的航班延誤,低能見度的研究和項目的開發(fā)有一個較長的周期,這需要我們民航人共同的努力。數(shù)以萬計的投訴量,主要集中于旅客與航空公司、機場公司、空管部門間航班信息、延誤信息、氣象信息的不對稱、不平等,如何解決分歧?如何信息共享?這就需要我們加強宣傳,增強科普,讓民眾、航空公司、機場公司知曉霧和霾的區(qū)別、能見度和跑道視程的關(guān)系和差別,有利于各方增進(jìn)互信,在低能見度下始終保持客觀冷靜,協(xié)力應(yīng)對航班延誤。
因此,下面我們將從科普——你熟悉的大霧天氣、你不熟悉的霧霾天氣,逐漸邁向科研——難言的跑道視程,向大家淺析航班延誤與霧霾的前世今生。
眾所周知,霧是指近地面層懸浮的大量水滴或冰晶凝結(jié),使水平能見度小于1公里的一種災(zāi)害性天氣現(xiàn)象。霧是對人類交通活動影響最大的天氣之一,霧的出現(xiàn)使大氣能見度嚴(yán)重下降,惡劣的能見度直接影響飛機的起飛和降落,甚至造成航班大面積延誤和備降,這引起社會和媒體的廣泛關(guān)注,也對航空公司、民航氣象保障工作提出了嚴(yán)峻的考驗。
由于霧的多發(fā)性和危害性,航空公司和民航氣象保障部門對純霧的特點、成因及消散條件已有了很深的了解,一定程度上提高了航班運行效率和航班正常率。霧的產(chǎn)生具有一定的季節(jié)性和時段性:霧一年四季均可產(chǎn)生,但我國大部分地區(qū)冬半年霧的概率多于夏半年,尤以秋冬季(11月~2月)最多;霧在一天中的早晨或上午發(fā)生概率較高。機場出現(xiàn)的大霧主要有三種:輻射霧、融雪霧、平流霧。
其中輻射霧出現(xiàn)次數(shù)最多。輻射霧多出現(xiàn)于雨雪后、晴朗、微風(fēng)的夜間或清晨,日出后達(dá)到最強(會出現(xiàn)50米的大霧),以后隨溫度升高和亂流增強,逐漸變淡消散。純霧的消散非??欤柍鰜砗?,溫度迅速上升,當(dāng)溫度和露點溫度相差1~2℃的時候,濕度大幅下降,能見度開始迅速轉(zhuǎn)好,在15~30分鐘內(nèi),能見度就能達(dá)到適航標(biāo)準(zhǔn)。
在北方,融雪霧危害程度最大。融雪霧多在降雪過程結(jié)束后開始,持續(xù)時間較長,一般為1~2天,長的可持續(xù)4~5天,甚至一個星期以上。出現(xiàn)融雪霧時,機場的能見度會非常差,而且低天氣標(biāo)準(zhǔn)情形持續(xù)時間很長,因此融雪霧對飛機的正常率影響很大。往往,融雪霧會導(dǎo)致飛行任務(wù)全天不能執(zhí)行,僅可能在午后2~3點能見度略有好轉(zhuǎn),短時能夠達(dá)到起降標(biāo)準(zhǔn)。
平流霧是暖濕空氣流經(jīng)冷的下墊面后而逐漸冷卻形成的,一般多在沿海地區(qū)出現(xiàn)。當(dāng)下墊面較冷而暖空氣濕度較大,且有比較穩(wěn)定的大氣層結(jié),有適宜的風(fēng)速3~5米/秒,有利于平流霧的形成。平流霧多呈團(tuán)塊狀且分布不均勻,表現(xiàn)為霧的濃淡不一致,使得能見度和跑道視程忽高忽低。平流霧日變化不明顯,往往生消迅速,來去突然,生成時間多見夜間或清晨。
近幾年,隨著PM2.5的出現(xiàn),霾成為了一個社會性熱門詞匯。從2012年北京、天津、河北和長三角、珠三角等重點區(qū)域以及直轄市和省會城市開展PM2.5和臭氧監(jiān)測,到2015年在所有地級以上城市全面開展PM2.5監(jiān)測,短短3年多時間,霾“深入人心”,報紙和媒體上常能看到:某某城市霧霾鎖城、某某城市因霧霾PM2.5爆表、某某機場因霧霾航班大面積延誤等等。霧霾,成為了一個熟悉而又陌生的天氣現(xiàn)象,熟悉的是霧霾成為了一個高頻詞匯,陌生的是短短3年多的霧霾方面的研究不足以很好的應(yīng)對航班大面積延誤,也不足以讓旅客和航空公司了解霧與霾的區(qū)別。
霾的氣象定義是懸浮在大氣中的大量微小塵粒、煙?;螓}粒的集合體,使空氣渾濁,水平能見度降低到10km以下的一種天氣現(xiàn)象。一般來講,霧和霾的區(qū)別主要在于水分含量的大小,其中水分含量達(dá)到90%以上的叫霧,水分含量低于80%的叫霾,80~90%之間的,是霧和霾的混合物。霾的日變化不明顯,如果天氣靜穩(wěn),??沙掷m(xù)數(shù)日,且濃度持續(xù)增加,能見度也漸差。
華北平原是霧霾的重災(zāi)區(qū),華北平原空氣污染物容易堆積,如果沒有新一輪冷空氣過境,污染會一天比一天嚴(yán)重,霧霾也一天比一天濃,能見度一天比一天差,地處華北平原的北京、石家莊、太原、鄭州等地的機場深受其害。霧霾天氣,給氣象預(yù)報工作帶來了巨大的困難和挑戰(zhàn)。如何判斷霧霾的減弱和消散呢?霧霾天氣預(yù)報的重點在于區(qū)分霧和霾的占比,霧的比重大,減弱和消散特點就是霧日變化特點;霾的比重大,減弱和消散特點就是霾日變化特點,新鮮的干冷空氣入侵均有利于霧與霾消散。
目前并沒有一個很好的手段來很好的估測霧與霾哪個占比重更大,僅能通過前一日霧霾的日變化特征來確定霧與霾所占比重,再根據(jù)判定的霧或霾為主的日變化特征,來確定次日能見度變化趨勢,這使得氣象預(yù)報工作產(chǎn)生了一定的滯后性,不利于提前預(yù)報低能見度天氣,未給航班大面積延誤提供寬裕的時間余度。
對于一個機場來講,航班的起飛與降落都有一個最低運行標(biāo)準(zhǔn),一般是用能見度(Visibility,縮寫VIS)或跑道視程(Runway Visual Range,縮寫RVR)來表示。例如國內(nèi)一類盲降標(biāo)準(zhǔn):VIS是800米,RVR是550米。然而在實際運行過程中,往往會出現(xiàn)這樣的情況,大霧天氣,VIS低于800米,但RVR仍高于550米,飛機可以正常起降而不會發(fā)生航班延誤。因此,這給旅客帶來了巨大的困惑:為什么有時候大霧不能起飛或降落,有時候大霧可以起飛或降落呢?是不是雙重標(biāo)準(zhǔn)?能見度(VIS)和跑道視程(RVR)到底是什么?兩者有什么區(qū)別呢?
能見度(VIS):通常指主導(dǎo)能見度,觀測到的、達(dá)到或超過四周或機場地面一半的范圍所具有的最大能見度的值。這些區(qū)域可以是連續(xù)的,也可以是不連續(xù)的。
跑道視程(RVR):在跑道中線上,航空器上的飛行員能看到跑道面上的標(biāo)志或跑道邊界燈或中線燈的距離。
一般來說RVR標(biāo)準(zhǔn)低于VIS標(biāo)準(zhǔn)。例如:鄭州機場RWY12R/30L所采用的起降標(biāo)準(zhǔn)是:起飛時的要求是在跑道邊燈打開時RVR400米,在白天無燈情況下RVR500米;降落時的標(biāo)準(zhǔn),無論白天、還是黑夜,RVR均為550米;水平能見度無論起降均是800米。有的時候大霧天氣能見度低于800米,但RVR仍高于550米,所以仍然可以起降,但有的時候大霧天氣能見度低于800米,RVR也低于400米,所以不能起降,并非是雙重標(biāo)準(zhǔn)。
不僅僅旅客有疑惑,航空公司與民航預(yù)報員間也存在著巨大的分歧:一般來說飛機起飛或降落的RVR標(biāo)準(zhǔn)低于VIS標(biāo)準(zhǔn),航空公司更關(guān)注RVR何時達(dá)到起降標(biāo)準(zhǔn),然而民航預(yù)報員僅關(guān)注于主導(dǎo)能見度(VIS)的預(yù)報,卻不做跑道視程(RVR)的專項預(yù)報。最讓航空公司費解的是:民航預(yù)報員為什么這么做?
首先明確RVR是如何計算:
白天使用柯西米德定律:ε=TR/B
夜間使用阿拉德定律: E=ITR/B/R2
其中R為跑道視程;T為大氣透明度;B為基線長度;E為照度閾值,與背景亮度有關(guān);I為跑道燈光強度,通常為3、4、5級,對應(yīng)燈光強度為500、2500、10000坎德拉(cd);ε位視覺對比感閾。
從公式我們可以看出,RVR是一個估算值,RVR與大氣透明度、跑道燈光強度、視覺感閾、照度閾值等有關(guān),這些值都是可變的,也都是機器測值,這就導(dǎo)致RVR不可預(yù)測,而且不是線性變化的。因此,空管預(yù)報員面對RVR何時達(dá)到起降標(biāo)準(zhǔn)的詢問,確實是無能為力的。
那么RVR為什么讓空管預(yù)報員欲言又止呢?RVR與VIS是2個不同概念的能見距離,兩者不同,且不能互相替代,往往空管預(yù)報員為了運行的需要,根據(jù)機場運行規(guī)律和能見度變化趨勢,還是盡可能的為航空公司提供一個RVR變化趨勢,由于給出的趨勢是一個經(jīng)驗性的結(jié)論,RVR變化趨勢不一定精確。因此,跑道視程真是空管預(yù)報員的“難言之隱”啊!
2011年,國內(nèi)外民航氣象專家在吉隆坡召開的國際氣象研討會上,討論了主導(dǎo)能見度與跑道視程的相關(guān)性,得出結(jié)論:主導(dǎo)能見度與RVR沒有必然的聯(lián)系。但是,在特定的環(huán)流背景下,給定了環(huán)流場和經(jīng)緯度等條件,使得影響主導(dǎo)能見度與RVR關(guān)聯(lián)度的變量減少,這一結(jié)論為我們后續(xù)探討單個機場主導(dǎo)能見度與RVR的關(guān)系提供了依據(jù),從而從主導(dǎo)能見度推斷RVR的變化趨勢,為飛機起降提供合理化建議,這是我們亟待解決航班延誤的必經(jīng)之路,也是我們下一步研究和近期工作的重點。