关于乌鲁木齐机场自动观测系统几个问题的研究

刘晓明 丁军 安志强 张凤梅

摘要：通过对民航局气象规章和部分其他生产运行规定进行对比分析，指出民航气象自动观测系统运行中的几个问题，并结合乌鲁木齐机场实际情况，提出相应解决方案。

关键词：AVIMET;磁北;修正海压;能见度;自动观测系统

中图分类号：TP29 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2018）12-0065-02

0 引言

自动观测系统做为我国民用机场的标准配置系统，其提供的气象数据已成为机场运行管理的重要依据。随着乌鲁木齐机场实施III类运行改造实施，在自动气象观测系统中外场传感器的安装、软件配置和使用方面存在一些疑惑，本文以乌鲁木齐机场为例，对这些问题进行讨论。

1 飞行与气压的关系

1.1 定义

本站气压：测站气压表所在高度上的气压。

场面气压QFE：机场标高处的气压。精密进近跑道和跑道入口低于机场标高2米或以上的非精密进近跑道，场面气压的数值应当以该跑道入口的标高为基准。

修正海平面气压QNH：场面气压按国际标准大气条件订正到海平面的气压。

1.2 QFE与QNH在飞行中的使用

飞行与气压的关系就是飞机与地面高度的关系，在飞机起降过程中需要通过输入QFE或QNH进行修正高度。在使用中，一般民用机场使用QNH，军用机场或军民合用机场使用QFE，这主要是由使用习惯和机载设备决定。

军用飞机与民航客机有个最大的不同点，就是军机基本上在一个机场上活动，起降都在同一机场，所以飞行员通常只关心飞机和机场的相对高度就行了，这个一目了然，对经常做危险飞行的战斗機很方便。但民航客机却是每天在多个机场间穿梭，这些机场的海拔高度相差很大的特别是飞行员飞不太熟悉地形的机场时，周围的高山什么的在地图上都是用海拔高度标注的，用修正海压对照查询简单直接，所以用修正海压较好。

1.3 QFE与QNH的计算方式

以乌鲁木齐机场为例，乌鲁木齐机场单道安装有两套套气压测量装置，分别位于跑道的两端，如图1所示。两套装置分别测量跑道两端的本站气压值，因跑道25端为主降方向，在系统配置时主用25方向，备用07方向。

在旧版本自动观测系统MIDAS IV软件中，气压值的计算顺序是用本站气压值，先计算出QFE，再修正到海平面计算出QNH。也就是说无论气压仪器安装在什么位置，安装高度如何，都需要在计算时订正到跑道标高。在新版本AVIMET7.2软件中，气压值的计算顺序为跑道两端气压各自根据跑道入口端高度，计算出两端QFE，修正海平面气压根据跑道标高计算。明显AVIMET7.2软件中计算方式更符合规范，同时也符合航班运行实际情况。

乌鲁木齐机场属于民用机场，通常向机组报告QNH，但是在特殊情况下，也会有机组使用QFE，以往在自观系统显示界面只有一个QFE值，无论飞机使用跑道哪一端起降，报告该数据即可，在新版自观软件更新后，系统可以结算跑道两端的QFE，航班在跑道哪一端起降，使用哪一段的QFE值更合理。

2 能见度的参考使用

2.1 关于能见度的定义

在自观系统提供的各种气象数据中，能见度及通过其计算出的RVR，是机场最低运行标准报告中的基本元素，在机场运营管理中，尤其是在低能见度情况下，飞机起降、机场关闭的指挥决策等都需要用该数据作为依据。

能见度定义：白天，正常人的视力在地平线附近的天空背景下，能看到合适的黑色目标物的最大水平距离。在夜晚，无光的背景下，能够看到和辨认出光强为1000cd的灯光的最远距离。影响能见度的三个因素：目标物与背景之间的亮度对比以及视觉对比感阈（视觉对比感阈平均约为0.02，视力好的可小至0.005）和大气透明度。

2.2 能见度的计算方式

在《民用航空气象地面观测规范》（AP-117-TM-02-R1）第七十九条规定 当自动观测设备能够输出主导能见度值时，可以将该设备输出的主导能见度值作为确定主导能见度的参考。在乌鲁木齐机场自观系统升级之前，MidasIV系统并不具备输出能见度VIS值，按规定使用光学视程MOR做为能见度参考，在升级为Avimet后系统可以输出单端能见度值VIS和主导能见度值PRE VIS。

AVIMET中VIS计算规则为，使用阿拉德定律（Allards Law）计算[1]。

其中σ消光系数 由MOR得出、照度阈值E通过背景光亮度估算出和跑道灯光强度I使用1000cd，得出R值在系统内记录为VIS 1K。再由VIS 1K和MOR进行比较，较大值为VIS[2]。该计算方法符合关于能见度的定义。

通过公式计算得知，在白天MOR>=VIS 1K，即VIS=MOR，在夜晚MOR<VIS 1K即，VIS=VIS 1K。在参考使用能见度时VIS比MOR更具有代表性，更接近人工观测目视能见度值。

3 真北风与磁北风的讨论

3.1 真北方位、磁北方位与磁偏角

真北方位（True North，TN）是指地球上一点指向地理北极的方向，真北方向通常采用天文测量的方法测定，或者使用陀螺经纬仪测量;

磁北方位（Magnetic North，MN）是指地球上一点指向地球磁北极的方向，磁北方向使用指南针测量;

磁偏角是指磁北方位与真北方位的夹角，相对真北方位而言，磁北方位在在真北方位东边，磁偏角为正，反之为负。

3.2 真北风与磁北风在民航气象中的使用

民用气象观测中是以北斗星的方位为正北，在《民用航空机场气象台建设指南（AP-117-TM-2012-01）》第二十八条第六点中对电传风向风速仪的安装要求中明确规定指北杆对准正北方[3]，《民用航空气象地面观测规范（AP-117-TM-02-R1）》第一百四十七条规定风向为正北时记360[4]。同时，在“附录一 术语和定义”中对风向的定义为风向：风的来向，单位为度，以真北为准。

3.3 磁北在民航气象中的使用

磁北是依靠地磁场来确立方位，但是地磁场并不是稳定不变的，地磁北极与地磁南极在随着时间相互独立的移动，同时地表上的地磁场强度并不均匀，会因地理位置地质结构和地理面貌而有所变化，所以各个地方的磁偏角是不一样的，甚至在同一地方的不同时刻都会有细小差别。

而相对磁北，真北是不会随着位置差异而有所指向性改变的问题，因为地理北极是固定不变的。既然磁偏角是变化不准确的，那么在民航自动气象观测中使用意义和合理性何在呢？个人观点：

首先，民用航空气象使用的范围具有特殊性。民航气象仅仅服务于特定的机场，范围有限，在这个有限的范围，磁北的变化并不明显，不影响使用，磁偏角也是基本不变的，例如乌鲁木齐机场的磁偏角为3度;

其次，民航气象服务的对象是管制指挥和飞行。飞机飞行时，除了管制员提供导航信息外，飞行员使用航图来确立自己的位置。在《国际民用航空公约·附件 4》中明确规定：在另有规定外，方位、航迹和径向方位必须以磁北为基准。如此，为了更好的服务飞行和指揮，《民用航空气象地面观测规范》中对一些场合规定使用磁北风向就显得合情合理了。这些具体的场合如下：

气象观测室、管制部门及其他用户的自动气象观测系统（以下简称自观）显示终端风向以磁北为准，汇交于民航气象数据库系统的自观风向以磁北为准。

3.4 真北在民航气象中的使用

真北在民航气象自动观测系统中的使用有：传感器安装朝向为真北，METAR/SPECI风向以真北为准。

4 结语

本文对机测能见度的计算方法和使用方式进行了分析;对气压使用的适应情况做出了详细的说明;同时，对风向使用真北、磁北方位的情况进行梳理探讨。民航气象作为民航运行的一个重要环节，对数据理解的差异有可能造成对飞行安全的影响，结合相关运行规范，分析讨论这几个自观系统的问题，为今后自观系统升级安装及配置提供依据，从而更精细的航空气象服务。

参考文献

[1]张英华，台琪荣.MIDAS_Ⅳ系统中跑道视程RVR算法分析[J].《气象水文海洋仪器》，2011（03）05-08.

[2]VAISAL公司技术手册[M].

[3]民用航空机场气象台建设指南（AP-117-TM-2012-01）[M].

[4]民用航空气象地面观测规范（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