引言:
在航空领域里,气象条件与航班运作和空中安全密切相关。其中,能见度是重要的气象指标之一,它代表了观察者能在某个特定的角度下看清楚的目标物的最远范围。能见度的优劣会极大地影响飞行员在启动、降落或空中的识别跑道、阻碍物、其它飞机的能力。所以,精确地测定并预估能见度对于确保航空运营的安全性具有举足轻重的地位。
一、影响能见度的主要气象因素
(一)雾和霾
常见的气象状况包括雾和霾导致的视线受阻。当大气中水分因气温较低而凝聚为漂浮于空中的细小水珠,并通过其对光线的折射作用使得远处的景象变得朦胧且难以辨认,进而影响了视野清晰度。一般而言,这种天气情况多发于早晨及夜间,尤其是在气候寒冷且湿气充沛的环境下更容易出现。
霾是由大气中的灰尘、烟雾微粒等微小物质凝聚而成的。一旦它们与水分混合,会增强对阳光的光线反射和吸附能力,从而使视线变得模糊不清。霾通常会在工业化的城市出现,尤其是在气流缓慢且空气流动不足的环境下,更容易产生大量微小的颗粒物并累积,最终造成长时间的视野受限。
(二)降水
对于能见度的变化,主要是由降水如雨、雪等因素所导致。由于降雨会增加大气里的水分含量及漂浮颗粒物,这会导致光线被吸收并减弱,从而造成能见度的减少。特别是在大雨情况下,其可能会迅速地把能见度拉低到数十米的水平,这对飞行的安全运行构成重大挑战。而下雪的情况则是通过雪花的强大反射作用来实现的,它可以大幅度削弱能见度,尤其是当遇到大风雪时,甚至有可能让能见度接近于无,这种状况会对飞行安全带来极大风险。
(三)风速与大气污染
影响能见度的因素包括风速的两面效应。当风速较低时,由于大气微粒难以散布,它们会在空中聚集,从而使能见度变差。而适当的风速则有助于分散这些微粒,提升空气透视率和能见度。反之,在大风环境下如沙尘暴时期,大量的沙土会被吹起并融入到空气里,造成雾霾现象,进而使得能见度骤然跌落至危及安全的程度。所以,需要全面评估具体气候状况来理解风速对于能见度的作用[1]。
二、能见度变化对航空运行的影响
(一)对起飞和着陆的影响
对于航空器而言,其起飞与着陆过程中的能见度变动具有重大意义。当能见度降低时,飞行员面临更大的操控挑战。因为他们很难看清跑道的边缘,所以在高速滑行中有可能偏离跑道中心,引发跑道错位或者其它突发事件。同时,能见度减小也会限制空中交通管理者的视野范围,进而降低了对飞机定位的精准监测能力,进一步提升了空域撞击风险。而在着陆环节,能见度的下滑给飞行员提出了更高的要求。如果能见度过低,飞行员就不能准确认出跑道,会影响到落地的精确度,甚至被逼采取复飞或是备用机场的选择,这样一来,不但提高了操作的复杂程度,还增添了一系列未知且隐藏的安全问题。
(二)对地面滑行的影响
对于航空器而言,其地面的移动受到可见性的变动有着深远的影响。当视野变得模糊不清的时候,驾驶员很难准确定位跑道标志及指示灯,这样就增大了飞机偏移或者进入了错误路线的几率。另外,在光线不足的环境下,驾驶员也不能及时察觉到其他的飞行动物或是停靠在地的汽车,因此增加了发生撞击的可能。同时,恶劣的光照条件也会降低空中交通管理人员对机场内部飞机位置与动态的观察精准度。因为他们不能够始终追踪所有的飞机,可能会出现指令失误或者是延迟的情况,进而提升地面事故发生的几率。
(三)对航空运营的影响
可见性的变动不仅仅威胁到飞行器的安全运作,而且对于总体的飞行业务产生了重大影响。一旦视线变得模糊不清,飞机的正常操作就会遭受严重干扰。首先,微弱的光线常常会增加备用着陆、延迟或终止航班的比例,从而增加了航运企业的经营费用。尤其在全球主要的交通中心,如大型机场,由于航班推迟及中断所引发的一系列后果有可能降低整条空中线路的工作效能。再者,阴暗的环境也会制约空港的起落能力,削弱其工作效果和服务质量,并加重了航班堆积与旅客停留的问题。这无疑会对旅客的旅行感受造成不利的影响,同时给航空企业带来来自客户的不满意和抱怨的风险[2]。
三、民航地面气象能见度测量技术的应用
(一)多传感器融合技术
在民航地面气象能见度检测过程中,多传感器融合技术的应用起到了至关重要的作用,旨在增强测量的精准性和稳健性。由于传统单个传感器的性能可能会受到环境因素影响而出现误差,所以使用多传感器融合技术是必要的。这种方法结合了激光测距仪、散射仪及透射仪的数据,以大幅度增加测量结果的可信度。其中,激光测距仪负责获取高度精确的距离数值,并根据光线在空中的传递时长推断出能见度,散射仪是通过研究光在大气层内的扩散情况,量化大气颗粒物的数量,至于透射仪,它会依据光线的穿透程度估计能见度。把这三种设备收集到的数据汇总后,就能有效地克服单个传感器可能存在的问题,从而进一步优化整个测量的准确性。比如,针对一些特定的机场,因为要应付雾霾天候对于能见度造成的影响,已经设置一系列传感器,它们被安置在了飞机场的重要地点,像跑道的两边与塔楼周围等地方,借助实时的数据融合,形成全面的能见度信息,如此一来,不但能让飞行员获得更精确的能见度数据,还能协助空中交通指挥人员更加妥善地安排飞行任务。
(二)人工智能与大数据分析
借助人工智能和大数据分析技术,已经实现了民航领域中地面气象能见度测量的创新发展。经过深层次的数据研究,人工智能算法成功地捕捉到了数据内的规律性和走势,进而预估了未来能见度的变动情况。运用机器学习及数据挖掘技巧,该系统可构建起气象状况与能见度间的复杂关系的数学模型。比如,使用神经网络算法,可以针对过去的气候资料、能见度纪录及其他关联因素进行培训,创建预测模型,以提前给出能见度警报。此外,当遇到特殊天气的时候,基于实时的数据分析,人工智能系统会立即做出相应调整并发出及时的警示消息。这项科技不仅有助于航空企业和机场改善经营策略,降低由于能见度波动导致的意外事故和营运风险,还能在恶劣天气环境下,向航空监管机构提供有力的决策依据,以此提升整个业务流程的安全性和效益[3]。
(三)无人机辅助能见度测量
伴随着无人机的技术持续发展,其在民用航空气象观察领域的运用也在逐步扩大。由于无人机能在不同的海拔高度及地理方位中获取大气的各种参数,因此它所获得的能见度资料更具完整性和精确性。此外,无人机搭载有各类气象检测仪器,可在飞行的过程当中即时捕捉到包含湿度、气温与气压等诸多气象元素的数据,并且还能利用高清相机和激光雷达来对能见度进行评估。这样的特性使无人机得以在传统的观测工具难于触及的地域内开展数据搜集工作,特别是在那些复杂的地貌或者高危的环境下,无人机可快速布置并立即生成能见度信息的反馈。对于某些较为偏远的机场或是受到限制的地区,无人机可通过定期的巡检来监控能见度的变动情况,然后把这些数据发送至陆基站点,以便让气象学家和航空管理人员对其进行解析和应用。此种用途不但提升了能见度测试的广度和速度,而且也为传统装备无能为力的地点提供了珍贵的气象信息,从而助力航空安全的维护和经营策略的选择。
四、结语
对民航地面的天气观察中至关重要的能见度指标,它的检测及解析对飞行安全的有效性和效益有着深远的影响。伴随着科技的飞速进展和多种气候监测方法的使用,未来的能见度观测将会变得更精准且智能。面对日益复杂的气候环境和不断变动的航空需求,民航机构需要增强能见度计量技术和数据处理的能力,以确保向航空行业提供稳定的气象支援。
参考文献
[1]樊新华.民航地面气象能见度解析[J].科技视界,2017,(13):39+15.DOI:10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2017.13.020.
[2]陈玉蓉.四川盆地低能见度天气的变化分析及其对机场运行的影响[D].中国民航大学,2019.DOI:10.27627/d.cnki.gzmhy.2019.000464.
[3]台宏达.能见度仪测试评价关键技术研究[D].中国科学技术大学,2020.DOI:10.27517/d.cnki.gzkju.2020.000358.