主导能见度与自观数据的对比与应用

何晓宇

（民航天津空管分局，天津 300300）

摘要：结合天津滨海国际机场航空气象业务实际，采用数据统计的方法对经过预处理后的2019-2023年间部分人工观测的能见度样本数据进行归一化分组和统计，同时对相应的自动观测设备探测出的能见度的样本数据进行对比分析，其结果表明：能见度人工观测数据普遍小于自动观测数据，人工观测更容易受人为主观因素如经验，视觉阈值等的影响；自动观测虽然受观测环境部分影响较大，但观测数据的精准性要优于人工观测数据的精准性。

关键词：能见度；自动观测；人工观测；对比分析

引言：主导能见度的观测是航空地面气象观测的一个重要成分，目前天津滨海国际机场安装有完整的自动观测系统，但是长久以来人工观测的主导能见度数值往往与自动观测系统探测到的能见度数值有较大的差异，因此对两者之间的数据进行对比分析是非常有必要的。

1  测量原理

1.1能见度的人工观测方法

    能见度是气象学中反映大气清晰程度的一个标准。不仅能代表一个区域的大气环境质量，而且能对空中交通运输起到至关重要的影响，因此能见度的精准测量对航空安全而言是举足轻重的。而机场能见度的观测包括自动观测和人工观测两种方式，笔者在本文重点研究分析机场能见度的人工观测方法。人工观测能见度的方式分为目测和器测。能见度的目测应当在观测平台或观测场参照目标物或目标灯，根据民航气象地面观测规范的方法进行；能见度的器测应当使用相应的测量设备进行观测。而人工观测能见度又分为白天夜间两类条件。白天如果某一目标物刚好可以看见，而再远的目标物无法看清则该目标物的距离为该方向的能见度。如果某一目标物清晰可见，而再远的目标物不可见，则需按照目标物的清晰可辨程度来判断。夜间应当通过观测方向上有无目标灯，月光是否明亮，天气现象的强度是否发生变化，风速及湿度是否增大或减小来判断。

1.2 MOR的测量原理

气象光学视程（以下简称MOR）是指由白炽灯发出的色温为2700K的平行光束的光通量在大气中削弱至初始值的5%所通过的路径长度。MOR的测量原理一般是根据对大气消光系数的精准测量得出。根据柯西米德原理，MOR与消光系数之间存在函数关系，只要精准测量消光系数，就可通过计算公式得出MOR值。

1.3 RVR的测量原理

跑道视程（以下简称RVR）是指在跑道中线上，航空器上的驾驶员能看到跑道面上的标志或者跑道边界灯或中线灯的距离。RVR一般由大气透射仪和前向散射仪测量获得，笔者将对以上两个仪器的测量原理进行分别阐述。大气透射仪指的是将两个点之间的大气透射率进行测量，其原理是直接测量发射机和接收机之间由散射和吸收等所造成的大气消光系数，从而计算出大气透射率。而前向散射仪是通过粒子的散射角度来判别影响能见度的是什么物质，然后通过散射光的强度来判别粒子的密度。前向散射仪通常采用不可见红外光源，由发射机发射光源，经过大气中气体微粒的散射和反射，在另一位置的光学仪器测量收到散射及反射的光强度，在经过对信号性质的分析后，便可将反射测量转变成能见度测量。

1.4 VIS的测量原理

本文中对VIS的测量指的是自动观测设备中显示的VIS值。VIS是指从跑道的一端沿跑道方向可以辨认跑道本身或接近跑道的目标物的距离，而对最大距离VIS的测量分为在明亮背景下和无光背景下的两种情况。在明亮背景下进行观测时，VIS计算时多与MOR值类似；在无光背景下进行观测时，此VIS计算方法与RVR类似。

2 人工观测的能见度数据与自动观测探测数据的对比分析

本数据选用天津滨海国际机场2019年至2023年之间，每一日人工观测的主导能见度≤3000米时的数据与同时次对应的自动观测系统探测到的RVR、MOR、VIS、PW VIS的数据进行直观的对比分析。本文为了保证数据的准确性和稳定性在数据处理阶段，删除了部分自动观测能见度的缺测样本，使可用的数据样本能够以图表的形式连续，直观的呈现人工观测与自动观测能见度的变化差异。（见下图）

     如图所示，当人工观测的主导能见度≤3000米时，自动观测系统测得的VIS、RVR、MOR、PW VIS数值普遍较高于人工数值。整体上，MOR与人工实际观测值较为接近。VIS与人工观测实际值相差往往较大。且MOR与VIS之间也有比较明显的数据差异（MOR值普遍低于VIS值）。此外，伴随着能见度的的下降，RVR值有着不同的变化轨迹：当人工观测的主导能见度≥1500米时，RVR值的波动并不明显，当人工观测的主导能见的小于1500米时，RVR随之变化较快。也就是说，在主导能见度值更低的1500米以下时，RVR随时有不断降低的可能性。由此可见，大气状况好时人工观测的能见度与自动观测系统探测的能见度的差异要远远小于大气状况差时，白天两者的差异要小于夜间。

3 能见度对航空飞行安全的影响

3.1 低能见度的隐患与影响

安全是航空气象的重中之重，而低能见度天气是危及航空安全的重要因素之一，能见度对飞行员的视程大小以及飞机的正常起降起到主要作用，有数据表明几乎50%的航空事故都与低能见度密切相关。而能见度对航空安全的影响因为季节的变换不同，例如春秋的风沙现象，夏天的雷雨季节，冬天的大雾天气等。天气现象造成能见度的下降直接影响航空器的正常起降，易造成机场大面积航班延误，进而影响航空安全。对于机场气象而言，能见度如果低于标准，可能会造成进场航空器的复飞甚至备降。会使离场航空器无法起飞。能见度过低同时很有可能意味着RVR等一些其他影响航空安全的数值也在同时降低，标志着机场综合气象状况的下降，会给管制运行部门，航空公司，机场公司等驻场单位的正常工作增加大量难度。

3.2 观测与机场相关部门对于能见度的服务标准

笔者以天津滨海国际机场特殊天气报告服务标准为例来阐述能见度的服务标准。当主导能见度由≥800米变为＜800米，或由＜800米变为≥800米时；当主导能见度由≥1500米变为＜1500米，或由＜1500米变为≥1500米时；当机场有大量按目视飞行规则的飞行时，能见度使用以下标准：当主导能见度由≥5000米变为＜5000米，或由＜5000米变为≥5000米时。当正在使用跑道的跑道视程（RVR）由≥550米变为＜550米，或由＜550米变为≥550米时；当正在使用跑道的跑道视程（RVR）由≥450米变为＜450米，或由＜450米变为≥450米时；当正在使用跑道的跑道视程（RVR）由≥150米变为＜150米，或由＜150米变为≥150米时。

3.3 能见度数据对比与研究的实用价值

能见度的观测与研究,在航空气象服务中是至关重要的。近年来随着交通运输事业的发展,能见度的观测与研究已成为保证运输安全,特别是航空、海上运输安全的一个重要因素。许多现代化的科学试验项目也需要用能见度的观测与研究来确定使用参数或者试验能否进行。能见度也是很好的天气指标,在天气预报中也可借助它了解大气的稳定性。能见度是一种常见的气象观测项目，尤其在航空领域中，由于各种天气现象所导致的低能见度天气对飞行有着非常大的影响，不利于航空器的起飞着陆，因此做好能见度的准确观测与有效预报是一件非常有实用价值的工作。本文提出使用科学的数据收集手段对人工与不同设备下采集的低能见度数据进行合理有效的对比分析，对今后机场服务部门研究此类相关气象数据有着一定的参考意义和价值。

结语

笔者认为主导能见度的人工观测与自动观测的结果存在差异性，总体来说在低能见度环境下人工观测的能见度数值较低于自动观测数值，且更为符合实际情况。但无论是哪种观测手段与方式，其研究成果对航空气象的发展都有其价值，对气象研究人员与航空运输业都有其不可磨灭的意义。

参考文献

[1]中国气象局，地面气象观测规范［M］，北京：气象出版社，2003；17-20．

[2]沈宏彬，宋静，成都双流机场能见度气候特征及气象相关性分析［J］，成都信息工程学院学报，2013,28(6):672-675.

作者简介：何晓宇（1993-）,男，汉族，天津市人，本科学历，工程师，从事气象观测工作。