張 序

(中國國際航空股份有限公司 運(yùn)行控制中心西南分控中心飛行簽派室，成都 610225)

0 引言

內(nèi)蒙古自治區(qū)的呼和浩特/白塔機(jī)場(IATA：ZBHH，ICAO：HET，以下簡稱：呼和浩特機(jī)場)為民用4E級(jí)機(jī)場，是內(nèi)蒙古自治區(qū)第一大航空樞紐，也是目前飛往北京兩個(gè)機(jī)場的重要備降機(jī)場之一。呼和浩特機(jī)場跑道號(hào)碼為08號(hào)和26號(hào)，機(jī)場可用起飛滑跑距離為3600 m，跑道道面為水泥混凝土結(jié)構(gòu)。

呼和浩特氣候干旱、多晴天，冬季漫長且寒冷，常有大范圍的降雪。降雪天氣對民航運(yùn)輸影響很大，容易在機(jī)場跑道和飛機(jī)表面形成積雪、積冰。近年來，降雪天氣的成因、特點(diǎn)以及對社會(huì)經(jīng)濟(jì)的影響是學(xué)者研究的主要問題之一。王喜等[1]、蘇亮[2]、馮景瑜等[3]、佟莎仁等[4]分別對江蘇、錫林格勒、延邊和科爾沁地區(qū)的降雪過程進(jìn)行分析。張騰飛等[5]分析了暴雪天氣對牧區(qū)生產(chǎn)、生活的影響，并建議通過加強(qiáng)雪災(zāi)預(yù)報(bào)等措施減少損失。也有學(xué)者研究了降雪天氣下的積雪過程[6-7]以及除雪工作流程[8-9]，這些研究工作為降雪天氣民航機(jī)場航空器的安全運(yùn)營奠定了基礎(chǔ)。

惡劣天氣對民用機(jī)場安全運(yùn)營的研究主要集中在低能見度天氣、顛簸天氣、強(qiáng)對流天氣，對降雪天氣影響的研究集中在雪情通告方面[10]，而降雪天氣特別是暴雪天氣的發(fā)展過程對航班安全運(yùn)營的研究還偏少，為此，本文以呼和浩特機(jī)場為研究對象，通過對降雪天氣形勢環(huán)流分型梳理，分析其所屬區(qū)域降雪時(shí)空分布特征，并整理強(qiáng)降雪天氣對飛行安全的影響，提出安全飛行的措施。

1 降雪天氣及環(huán)流形勢特征分析

呼和浩特機(jī)場由東北向西南逐漸傾斜，西部地區(qū)低而東部地區(qū)高，北面以山脈為主，平原地區(qū)主要分布在機(jī)場南部以及西南部。機(jī)場所在區(qū)域呈典型的溫帶半干旱氣候和大陸性季風(fēng)氣候。圖1所示為內(nèi)蒙古自治區(qū)降雪頻次圖，可見，該機(jī)場所在區(qū)域的降雪不均勻地分布在每年的10月份至次年的4月份之間。

呼和浩特機(jī)場區(qū)域內(nèi)天氣環(huán)流形勢的統(tǒng)計(jì)分析發(fā)現(xiàn)，該區(qū)域分別受強(qiáng)冷空氣和弱冷空氣兩種天氣形勢影響：貝加爾湖氣旋低槽型、蒙古氣旋低槽型和西來斜壓低槽型三種天氣環(huán)流形勢是呼和浩特機(jī)場強(qiáng)冷空氣類降雪天氣形勢；槽渦型、切變型和北槽南渦型三種天氣環(huán)流形勢是影響呼和浩特機(jī)場的弱冷空氣類降雪天氣形勢[11-13]。強(qiáng)冷空氣類降雪天氣常和高空長波槽脊相聯(lián)系，在地面冷鋒或氣旋的配合下，形成大風(fēng)、吹雪和寒潮天氣，其中吹雪可使機(jī)場能見度下降較快，數(shù)分鐘之內(nèi)就下降到安全飛行的標(biāo)準(zhǔn)之下，對飛機(jī)安全飛行的影響很大。弱冷空氣類降雪天氣大多和南支暖濕支槽渦或切變線遇弱的冷空氣抬升相關(guān)，降雪量雖不大，但會(huì)降低跑道摩擦系數(shù)，跑道或滑行道上的積雪會(huì)影響飛行員的觀察視線，存在飛機(jī)著陸偏離跑道或過早、過遲接地等安全隱患。

1.1 強(qiáng)冷空氣降雪天氣環(huán)流形勢特征分析

貝加爾湖氣旋低槽型降雪天氣是西伯利亞的冷空氣通過貝加爾湖進(jìn)入蒙古高原后，形成穩(wěn)定橫槽。圖2所示為2015年2月27日地面及高空天氣環(huán)流形勢場圖。當(dāng)冷空氣集聚加強(qiáng)后易形成強(qiáng)冷空氣，夏季易發(fā)生降水，冬季易發(fā)生降雪[14]。

圖2 2015年2月27日地面及高空天氣環(huán)流形勢場

由于呼和浩特機(jī)場距離氣旋中心較遠(yuǎn)，不會(huì)形成強(qiáng)降雪，但陣性特點(diǎn)突出，時(shí)大時(shí)小的降雪(雨)導(dǎo)致能見度變化快。2014年11月28日呼和浩特機(jī)場的降雪天氣過程降雪量不足1 mm，地面積雪不明顯，圖3所示為該日的地面及高空天氣環(huán)流形勢場。

圖3 2014年11月28日地面及高空天氣環(huán)流形勢場

蒙古氣旋形成在蒙古中部和東部地區(qū)，受地形影響，有明顯的季節(jié)變化[15]，降雪過程常伴隨出現(xiàn)大風(fēng)、降溫天氣[16]。大風(fēng)形成的吹雪、吹沙易導(dǎo)致能見度迅速下降，揚(yáng)起的沙塵還會(huì)對飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)造成影響，是我國北方沙塵暴天氣過程的主要影響系統(tǒng)。2016年3月4日—5日發(fā)生在呼倫貝爾境內(nèi)的一次大范圍降雪天氣就受蒙古氣旋的影響[17]，這種降雪天氣同樣具有典型的陣性特點(diǎn)，夜間影響程度會(huì)更強(qiáng)。此外，受地面河套氣旋或倒槽的影響，西來斜壓低槽型降雪天氣的范圍和強(qiáng)度表現(xiàn)出持續(xù)時(shí)間長，但強(qiáng)度和分布范圍不均勻。2015年1月28日呼和浩特機(jī)場夜間開始的降雪天氣(圖4)持續(xù)了7個(gè)小時(shí)，降雪量達(dá)3.8 mm，造成多個(gè)航班取消或者延誤。

圖4 2015年1月28日地面及高空天氣環(huán)流形勢場

由圖2～圖4可知，呼和浩特機(jī)場所屬區(qū)域在強(qiáng)冷空氣的作用下形成的地面及高空天氣環(huán)流形勢場特征完全不同。此外，強(qiáng)冷空氣背景下的降雪天氣，陣性特點(diǎn)突出，持續(xù)時(shí)間較長，常形成大風(fēng)天氣，對能見度影響明顯，航班運(yùn)行期間還應(yīng)提示機(jī)組關(guān)注顛簸和風(fēng)切變對飛行安全的影響。

1.2 弱冷空氣降雪天氣環(huán)流形勢特征分析

槽渦型環(huán)流形勢是蒙古地區(qū)低渦和低槽冬移過程遇到河套以南強(qiáng)烈暖平流后形成的，降雪過程時(shí)間短，降雪量偏少。2010年1月3日在錫林格勒盟地區(qū)形成的降雪天氣就是典型的槽渦型結(jié)構(gòu)[18]，期間冷性低渦槽冬移南區(qū)，地面河套氣旋東移減弱形成河套倒槽，降雪過程發(fā)生在低槽頂部偏南的位置。切變型環(huán)流形勢最顯著的特點(diǎn)就是在高空及地面天氣環(huán)流形勢場出現(xiàn)“人”字形切變，在地面倒槽的影響下，降雪時(shí)間長，范圍小，變化大，當(dāng)“人”字形切變逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)樯畈酆螅笛┨鞖鉁p弱[19]。北槽南渦型環(huán)流形勢對降雪、降雨的形成極其有利，高空長波槽和地面低槽是主要影響系統(tǒng)，北支槽南壓是觸發(fā)大雪的熱力因子[20]。雖然降雪量的大小與冷空氣的強(qiáng)弱程度無必然聯(lián)系，但弱冷空氣類降雪天氣不容易造成跑道積雪，陣性大風(fēng)也弱于強(qiáng)冷空氣類降雪天氣，對飛行安全的影響比較小，而低溫天氣容易造成飛機(jī)表面積冰、積霜，飛機(jī)起飛前的除、防冰工作就很重要。

2 降雪天氣及對飛行安全的影響

降雪天氣特別是暴雪天氣容易引發(fā)飛行的不安全事件，可導(dǎo)致跑道道面出現(xiàn)積雪、積冰的情況，使跑道道面摩擦系數(shù)變小，飛機(jī)起飛、著陸的滑跑距離會(huì)變長，飛機(jī)可用載量降低或者起飛關(guān)鍵速度變大。另外，暴雪天氣還會(huì)導(dǎo)致機(jī)場區(qū)域的跑道視程下降，影響飛行員著陸進(jìn)近過程的操作。有時(shí)降雪天氣的低溫還會(huì)使飛機(jī)表面形成明冰或霧凇等附著物，導(dǎo)致飛機(jī)失速臨界角變小，在起飛過程中發(fā)生無告警失速，在此情況下，飛行員不易及時(shí)從失速狀態(tài)改出，有墜機(jī)風(fēng)險(xiǎn)。

2.1 對機(jī)場航空器活動(dòng)區(qū)的影響

呼和浩特機(jī)場地勢相對平坦，在嚴(yán)寒干冷條件下，容易形成積雪，積雪覆蓋機(jī)場跑道等航空器活動(dòng)區(qū)域，造成摩擦系數(shù)變差，會(huì)影響飛行員對航空器地面標(biāo)識(shí)的觀察，如果持續(xù)時(shí)間較長的中到暴雪天氣還會(huì)影響機(jī)場助航燈光的使用，對飛機(jī)的著陸和起飛過程的安全影響很大。

2.2 對地面飛機(jī)的影響

降雪導(dǎo)致在地面飛機(jī)的蒙皮上形成積雪，滿足相對濕度和溫度等積冰條件后，飛機(jī)表面會(huì)形成積冰(霜)，改變飛機(jī)翼面的形狀及氣動(dòng)特性，從而影響飛機(jī)的升力，當(dāng)飛機(jī)機(jī)翼左右兩側(cè)產(chǎn)生升力差距過大時(shí)，會(huì)影響飛機(jī)的穩(wěn)定性，致使阻力增加。此外，左右兩側(cè)升力差值會(huì)使飛機(jī)起飛時(shí)沿縱軸產(chǎn)生額外的滾轉(zhuǎn)力矩，飛機(jī)存在因失速而發(fā)生墜毀的風(fēng)險(xiǎn)。如果飛機(jī)部分設(shè)備進(jìn)氣口因積冰堵塞會(huì)造成飛機(jī)儀表失效，對安全飛行的影響很大。

2.3 對空中飛機(jī)的影響

降雪時(shí)，常出現(xiàn)積冰區(qū)，飛機(jī)穿越積冰區(qū)時(shí)，易在飛機(jī)表面形成積冰狀態(tài)，甚至強(qiáng)積冰，飛機(jī)在空中積冰，會(huì)造成飛機(jī)升力減少、阻力增加，同時(shí)爬升性能下降、臨界迎角減小、失速的速度增大，這樣導(dǎo)致飛機(jī)的安定性和操縱性下降。飛機(jī)一旦在空中積冰，飛機(jī)的迎角探測器、空速管動(dòng)靜壓口結(jié)冰和堵塞，造成指示不準(zhǔn)，致使飛行員錯(cuò)誤操縱，如空速管動(dòng)壓口堵塞，飛機(jī)的空速表高度表指示不準(zhǔn)確，發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣道及進(jìn)氣部件結(jié)冰，輕者會(huì)使發(fā)動(dòng)機(jī)的功率降低，重者能造成發(fā)動(dòng)機(jī)的損壞，當(dāng)機(jī)翼上冰塊脫落，有可能會(huì)打壞后置發(fā)動(dòng)機(jī)，造成更嚴(yán)重得事故。

2.4 對飛行員視野的影響

降雪的覆蓋形成大面積的白色環(huán)境，參照物形成視覺差，飛行員判斷飛機(jī)高度時(shí)容易產(chǎn)生錯(cuò)覺，進(jìn)近軌跡判斷偏高，造成選擇的進(jìn)近軌跡偏低，存在撞向較高障礙物或跑道接地兩種重大飛行事故。雪花易堆積在駕駛艙擋風(fēng)玻璃上，甚至形成積冰，導(dǎo)致駕駛艙內(nèi)部光線變暗或者明暗不均勻。積冰導(dǎo)致風(fēng)擋玻璃變厚，將影響飛行員對外界參考物高低和距離遠(yuǎn)近的判斷，目視條件惡化影響飛行員起飛和著陸操作，飛機(jī)過早的接地，造成跑道外接地等不安全事件的發(fā)生。

3 降雪天氣下安全飛行的應(yīng)對措施

飛機(jī)在降雪天氣背景下的安全飛行包括氣象部門、管制部門、機(jī)場部門和航空公司等多個(gè)工作崗位相互協(xié)作，在航空公司，需要飛行員、飛行簽派員、機(jī)務(wù)工程師和氣象分析員協(xié)作積極應(yīng)對。

3.1 加強(qiáng)天氣會(huì)商制度，完善降雪天氣預(yù)警

隨著科技進(jìn)步，天氣預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確性逐年提升，降雪天氣發(fā)生前在地面及高空天氣環(huán)流形勢場上呈典型狀態(tài)，在民航業(yè)冬春航季到來之際，航空公司的飛行簽派員應(yīng)將呼和浩特機(jī)場作為受降雪影響的重點(diǎn)機(jī)場持續(xù)關(guān)注，氣象分析人員應(yīng)加強(qiáng)與呼和浩特機(jī)場氣象部門的會(huì)商機(jī)制，在呼和浩特機(jī)場大概率發(fā)生冰雪天氣時(shí)，應(yīng)及時(shí)發(fā)布降雪天氣預(yù)警，詳細(xì)描述呼和浩特機(jī)場降雪天氣預(yù)計(jì)發(fā)生的時(shí)間段、降雪天氣發(fā)展趨勢、災(zāi)害程度和影響范圍。只有盡可能詳細(xì)準(zhǔn)確地描述冰雪天氣對呼和浩特機(jī)場安全運(yùn)行的影響程度，空管部門、航空公司和機(jī)場的工作人員才能對航班運(yùn)行做出正確決策。如果遇到呼和浩特機(jī)場冰雪天氣發(fā)展趨勢發(fā)生改變，氣象席位及時(shí)更新預(yù)警信息，值班簽派員結(jié)合新的預(yù)警信息調(diào)整前期決策，確保不會(huì)影響飛行安全。降雪天氣好轉(zhuǎn)后，及時(shí)向簽派值班席位提供新的會(huì)商結(jié)論，為后續(xù)呼和浩特機(jī)場起降航班恢復(fù)運(yùn)行提供支持。

3.2 強(qiáng)化飛行員起降各階段操作培訓(xùn)，確保滿足安全飛行要求

無論行業(yè)規(guī)章還是航空公司的相關(guān)手冊，對降雪天氣下機(jī)組各環(huán)節(jié)操作都做出規(guī)定，如飛行前準(zhǔn)備中做好預(yù)案、繞機(jī)檢查結(jié)合除防冰工作、從飛行操作能力和心理素質(zhì)提升飛行員技術(shù)。在飛行準(zhǔn)備階段，飛行員結(jié)合飛行簽派員針對呼和浩特機(jī)場冰雪天氣背景下的放行講解，參考?xì)庀箢A(yù)報(bào)中呼和浩特機(jī)場降雪天氣的發(fā)展趨勢，做好飛機(jī)在呼和浩特機(jī)場起降過程中避開或安全通過積冰區(qū)的最佳預(yù)案，并關(guān)注飛機(jī)加溫設(shè)備的使用。當(dāng)呼和浩特機(jī)場區(qū)域滿足積冰條件時(shí)，飛行員和機(jī)務(wù)工程師都應(yīng)該嚴(yán)格按照規(guī)定仔細(xì)檢查在呼和浩特機(jī)場停場、過站飛機(jī)的皮托管、靜壓孔和一些細(xì)小的傳感探頭等重要機(jī)件是否有積冰現(xiàn)象，并確保無可見積冰在飛機(jī)表面形成。當(dāng)飛機(jī)表面發(fā)現(xiàn)有積冰后，必須認(rèn)真檢查飛機(jī)操縱系統(tǒng)工作是否正常，有無卡阻情況，嚴(yán)格做好飛機(jī)在呼和浩特機(jī)場的除、防冰工作。飛行員要觀察飛機(jī)的加溫設(shè)備是否正常，在嚴(yán)格落實(shí)除防冰工作的基礎(chǔ)上，了解呼和浩特機(jī)場流量控制的情況，分析飛機(jī)在呼和浩特機(jī)場大概的地面滑行時(shí)間，做好計(jì)算，確保飛機(jī)能在除防冰工作的有效時(shí)間內(nèi)起飛，避免飛機(jī)表面二次積冰。在著陸過程中，雪花和風(fēng)擋形成了較薄積冰導(dǎo)致出現(xiàn)視覺誤差時(shí)，飛行員要選擇相信儀表，不要盲目地相信自己的判斷。冬季低溫條件下如使用加溫設(shè)備，易導(dǎo)致部分設(shè)備老化或破裂，飛行員和機(jī)務(wù)工程師必須經(jīng)常檢查裸露的導(dǎo)管和接頭有無泄漏、裂紋的現(xiàn)象，對老化的狀態(tài)應(yīng)引起重視。

類似于呼和浩特機(jī)場的降雪天氣，幾乎所以飛機(jī)在機(jī)場降雪天氣背景下的起飛和著陸，對飛行員的精力分配和操作技術(shù)考驗(yàn)很大，航空公司可以以呼和浩特機(jī)場為典型機(jī)場，通過專題培訓(xùn)和模擬機(jī)訓(xùn)練的形式加強(qiáng)飛行人員的飛機(jī)技術(shù)提升，強(qiáng)化跑道積雪影響觀察判斷時(shí)飛行員的起飛和著陸操作技術(shù)，并加強(qiáng)飛行員在心理方面的培訓(xùn)，讓過硬的心理素質(zhì)成為支持他們冷靜處理特殊天氣背景下安全飛行的有力支持，也不會(huì)因?yàn)榫o張或準(zhǔn)備不足導(dǎo)致技術(shù)動(dòng)作變形或操作遲緩，造成不安全事件發(fā)生。

3.3 靈活運(yùn)用“七字訣”嚴(yán)格放行標(biāo)準(zhǔn)，守好安全紅線

飛行簽派員在呼和浩特機(jī)場降雪天氣發(fā)生、發(fā)展過程中，必須靈活運(yùn)用航班運(yùn)行控制“摁、推、搶、保、消、撈、調(diào)”的“七字訣”確保航班安全、順暢的飛行。在降雪發(fā)生前，結(jié)合氣象部門發(fā)布的呼和浩特機(jī)場降雪天氣的趨勢預(yù)報(bào)及時(shí)“摁”住未起飛的航班，“推”遲起飛時(shí)刻，避開對安全飛行的影響。在呼和浩特機(jī)場降雪天氣形成初期，結(jié)合惡劣天氣的影響趨勢和影響范圍，可協(xié)助飛行員向呼和浩特機(jī)場管制部門申請航班直飛，減少空中飛行時(shí)間，“搶”出在呼和浩特機(jī)場提前落地的機(jī)會(huì)，及時(shí)避開降雪天氣“峰值”期的影響。飛行簽派員應(yīng)結(jié)合呼和浩特機(jī)場降雪天氣發(fā)展趨勢展開科學(xué)評估，分批次完成呼和浩特機(jī)場起降航班的簽派放行工作，關(guān)注重點(diǎn)航班的準(zhǔn)備情況，確“保”航班能安全順暢執(zhí)行。對部分客座率偏低的航班，飛行簽派員可果斷取“消”航班飛行，及時(shí)引導(dǎo)旅客改簽其他航班，將空出的運(yùn)力用于執(zhí)行延誤時(shí)間較長的航班。待影響呼和浩特機(jī)場的降雪天氣消散后，對有超時(shí)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)的航班或后續(xù)有其他保障要求的航班，協(xié)調(diào)各保障單位，在超時(shí)運(yùn)行前將飛機(jī)“撈”回。最后在“大運(yùn)行”的平臺(tái)下，結(jié)合公司運(yùn)力情況，“調(diào)”整航班計(jì)劃，盤活整個(gè)航空公司在呼和浩特機(jī)場起降航班的運(yùn)行動(dòng)態(tài)。總的來說，就是飛行簽派員靈活運(yùn)用“七字訣”，提出運(yùn)行建議和意見，爭取外部支持，努力改善呼和浩特機(jī)場的運(yùn)行環(huán)境。

4 結(jié)論

本文以呼和浩特機(jī)場為對象，分析了機(jī)場所屬區(qū)域降雪天氣環(huán)流形勢特征，統(tǒng)計(jì)分析表明，該區(qū)域分別受強(qiáng)冷空氣和弱冷空氣兩種形勢影響，且強(qiáng)冷空氣形勢對呼和浩特機(jī)場飛行器安全運(yùn)營的影響較弱冷空氣的影響大。基于呼和浩特機(jī)場所屬區(qū)域的天氣環(huán)流特征，提出了降雪天氣下呼和浩特機(jī)場安全運(yùn)營的安全措施。總體而言這些安全措施包括兩方面：(1)多部門，包括氣象部門、管制部門、機(jī)場部門和航空公司等，多個(gè)工作崗位相互協(xié)作；(2)航空公司內(nèi)部，需公司所屬飛行員、飛行簽派員、機(jī)務(wù)工程師和氣象分析員相互協(xié)調(diào)。文中提出的安全措施也可為其他惡劣天氣下安全飛行應(yīng)對措施的制定提供參考與借鑒。