雨雾天气下LT31与FS11P测量数据的对比分析

易鹏

摘 要：从LT31和FS11P两种能见度的测量仪器的工作原理出发，对比低能见度天气条件下LT31和FS11P的测量数据，得出在低能见度条件下，LT31的测量值与FS11P的测量值存在一定偏差，这些偏差最终影响到各个机场的设备选择。

关键词：LT31;FS11P;数据对比;低能见度

中图分类号：V351.3 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2019）12-0217-04

0 引言

随着民航业的蓬勃发展，自动气象观测设备受到的重视程度也不断提高，现已成为机场运行必备设备之一，它在提高机场运行能力上起到很重要作用，尤其在低能见度情况下，降低机场对能见度要求的标准，使得航班达到起降标准，减少航班延误和航空公司损失，同时对空中交通管制服务起到积极作用。

随着各种能见度测量技术的发展，如今已形成透射测量衰减和散射测量接收两种最受认可的能见度测量方式，而大气透射仪和前向散射仪正是基于这两种测量方式所生产的能见度测量仪器。这两种设备都用于测量消光系数，然后用消光系数计算MOR，在用MOR计算出RVR，RVR是管制人员与飞行员的主要判断标准，其代表的是航空器驾驶员在跑道中线上观察起飞方向或着陆方向的最大距离。

民航湖南空管分局现有能见度探测设备包括5套大气透射仪（LT31）、2套前向散射仪（FD12P和FS11P），其中西跑道南北两端各安装1套LT31，中间端安装1套FD12P;东跑道南北中三端各安装1套LT31，南端另安装1套FS11P，备用具体位置可见图1。东跑道自动观测设备安装位置距离跑道端300m，距跑道中线120m（符合民航关于自动气象观测系统安装位置的要求）。由于东跑道36端安装有LT31和FS11P两套设备，间隔约10米，可以通过对比测量数据分析两者在能见度探测方面的差异。

1 工作原理

1.1 大气透射仪工作原理

大气透射仪是一种直接对发射机与接收机之间消光系数进行测量的仪器。其基本原理就是对大气散射和吸收而引起的平均消光系数进行计算，并提供一个估算衰减的可靠办法。其工作原理见图2。

通过Koschmieder定律可知：

MOR=MOR为光学能见度，σ为消光系数

1.2 前向散射仪工作原理

前向散射仪是测量单位采样范围的散射光强来计算消光系数的仪器，发射机与接收机呈一定角度的水平夹角，发射机发出的红外光被测量区域内的各种粒子散射或者吸收后，其中一部分散射光被接收机接收。由于能见度越低空气中粒子越多，导致散射量也会相应增加，所以可以通过大气散射系数来计算能见度。其工作原理见图3。

2 大气透射率和前向散射仪测量数据的对比分析

在民航实际应用中，低能见度天气对机场的影响非常大，严重的会导致机场关闭停航。根据长沙的实际情况，本文选取雾、雨两种天气条件，对大气透射仪和前向散射仪的测量数据进行对比分析，主要分析两组数据随环境的变化以及两者之间的对比，其中取值条件基于以下3个前提：

（1）本次天气现象大幅度影响能见度，RVR出现低于2000m的情況;

（2）取值范围为24小时，取值间隔1分钟，本文图文中所示时间均为世界时;

（3）所有数据均来自服务器数据存档文件。

2.1 降雾条件下的数据对比分析

2.1.1  2018年2月23日大雾天气情况分析

黄花机场2018年2月23日出现大雾预警，RVR最低200m，大雾导致大量航班延误，直到1：30分机场才逐步恢复正常运行。图4为两种仪器在大雾条件下23日全天的MOR和RVR的变化情况，每条曲线共包含1440个样本。

从曲线上可以看出0：00～1：30这段时间内，两台设备的MOR曲线基本重合，一直在100米左右波动，RVR也一直保持在200米左右;1：30之后能见度迅速回升，在2000米以下的阶段，两条MOR曲线仍然处于重合状态;但是在MOR超过2000之后，LT31的MOR曲线上升减缓并最终达到10000米的测量门限值。而FS11P的MOR曲线仍然快速上升，最大测量值接近28000米。

在23日21：00左右，黄花机场再次出现大雾，FS11P和LT31的MOR曲线分别由12000米和9000米下降至3500米，之后两条曲线基本重合并下降至1300米左右，在此期间RVR并未出现波动，维持2100米。

2.1.2  2018年3月8日大雾天气情况分析

2018年3月8日，黄花机场再次发生大雾预警，RVR最低250米。图5为两种仪器在大雾条件下8日全天的MOR和RVR的变化情况，每条曲线共包含1440个样本。

从曲线上可以看出，能见度上升阶段，两条MOR曲线在2000米以下时基本重合，超过2000米之后两条曲线的差值逐渐增加，LT31的MOR曲线上升速率下降，最终到达最大值10000米，而FS11P的MOR曲线继续上升至接近28000米。

在12：00之后的能见度下降阶段，MOR在2000米以上时，FS11P的MOR下降速度大于LT31的MOR下降速度，两条曲线差值逐渐减小;MOR低于2000之后，两条曲线再次重合，最终差值降低到50米左右。

在能见度下降阶段，当MOR低于1500时，RVR也开始随着MOR的降低而降低，最小值为150米。

2.2 降雨条件下的数据对比分析

2.2.1 2017年6月30日大雨天气情况分析

2017年6月30日，黄花机场出现大暴雨，全天降水量达到125.9mm。图6为30日全天降雨量的变化曲线，以及两种仪器测量的MOR和RVR随雨量变化的曲线，整个降雨过程一共1440个样本，考虑到能见度的变化速度以及降水取平均值，因此降水量使用10分钟重置值。在降雨量达到峰值12.8mm时，MOR最低为500米，RVR为1200米。