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雾在民用运输机场选址中的影响分析

发表时间：2020/6/15 来源：《基层建设》2020年第6期作者：武文

[导读] 摘要：本文结合民用运输支线机场的选址分析过程及要求，提出了雾天因素的分析思路，对后续支线机场选址提供指导和借鉴。

        中国民航工程咨询有限公司民航机场规划设计院北京 100621
        摘要：本文结合民用运输支线机场的选址分析过程及要求，提出了雾天因素的分析思路，对后续支线机场选址提供指导和借鉴。
        关键词：雾支线机场选址 RVR/VIS
        根据国家发展改革委民航局发布的《全国民用运输机场布局规划》，到2025年全国民用运输机场将达到260个。随着民用运输机场数量的增加、布局网络的加密，与飞行密切相关的气象条件也得到越来越多的重视。民航局2017年发布《关于加强新建民用运输机场气象观测工作的通知》（〔2017〕2081号文），要求设计单位编制民用运输机场选址报告时，应及时告知地方相关部门和单位在首选场址建立气象观测站，并按照民航有关规范要求开展相关气象要素的观测、采集和分析工作。
        在新建运输机场选址时，气象条件分析往往着重于有具体计算指标的风力负荷因素，而与运行能见度密切相关的雾这一因素分析较少，选址报告中的论述也相对笼统，本文将提出分析思路供后续选址参考。
        一、选址中雾的统计
        从气象学上，雾是由接近地面空气层中的水汽达到饱和或过饱和凝结或凝华形成的。雾的成因有多种，根据形成的天气条件大致分为气团雾和锋面雾两大类，其中气团雾包括辐射雾、平流雾、蒸发雾、平流辐射雾等；锋面雾包括混合雾、谷雾、冰雾等。根据ICAO的资料，雾是各类天气现象中对能见度影响最为显著的一种，各类常见天气现象对能见度的影响见下表。根据《民用航空气象地面观测规范》（AP-117-TM-02R1），天气现象的报告中简语FG用于由水滴或冰晶（雾或冻雾）引起的视程障碍，当现在天气组编报为FG，不使用限定词MI、BC、PR或VC时，能见度应当小于1000米。简语BR用于表示由水滴或冰晶引起的视程障碍，当现在天气组编报为BR时，能见度应当大于或等于1000米，小于等于5000米。当现在天气组编报为MIFG，距地面2米高处的能见度应当大于或等于1000米，而雾层中的能见度应当小于1000米。
        表1 常见天气现象对能见度的影响

        在当前民用运输机场选址工作中，按要求需要统计观测年限（通常是近5年或10年）的年平均雾日数；还应在推荐场址设立临时气象观测站，并统计至少一年的气象要素信息，其中也包括年雾日数信息。在原始统计数据及地面观测月总簿中包括上述几种雾的情况，但在统计年雾日数时仅包含简语为FG的情况，即出现能见度小于1000米的视程障碍天数。按民航要求格式统计雾的信息时，除了统计雾出现的时间、结束的时间，还需要对应记录当时的能见度信息。
        二、雾对飞行的影响评分析
        1、雾对飞行影响的有关指标
        选址报告中对雾分析时常用的指标是雾日数，不同地区场址的雾日数相差可以很大，有些机场雾日数仅几天，有些达七十多天甚至更多。但仅统计雾日数，难以反应对飞行的影响，这是因为雾日数不是一个对飞行有直接影响的指标，虽然按照定义，雾是能见度小于1000米的、湿度100%以上的天气现象，轻雾是能见度在1000~5000米之间、湿度90%的天气现象。需要结合雾对飞行的影响进一步细化分析。
        雾对飞行的影响最直接的体现是能见度，因此要分析雾出现时段实际的能见度值，这也是在民航观测中要求必须记录的数值。不同季节不同地区的雾会伴随不同的天气，比如秋冬季的雾往往是好天气的预兆，而春夏季节的平流雾往往伴随阴雨天气，这种阴雨天气会表现出云底高的变化，从实际的选址气象观测报告中看也常常有RA和FG同时出现的情况。仪表离场程序中起飞最低标准的云底高应当至少高出控制障碍物60米，而山区机场周边净空相对复杂、超高山体难以全部实施净空处理存在控制障碍物，同时山区机场往往气象条件复杂、雾较为频发，增加了对飞行的不利影响，在雾对飞行的影响中更需要结合起来分析。此外，能见度情况变差时风的特性，常常和能见度好时的情况有很大不同，机场在低能见度和/或低云底高时风的情况（风的频率、风向、风速等）也需要结合起来分析，以评判该时段内是否满足运行的最低标准。
        2、指标的判定
        根据飞行涉及的最低运行标准，飞行活动可以分为三个阶段：
        （1）地面活动，从飞机停机位到开始起飞，从落地结束到停机位；
        （2）起飞和初始爬升；
        （3）最后进近，落地，和着陆滑跑。
        其中，起飞和落地所要求的最低标准通常比地面运行要求高。因此，设置最低标准时是按起飞和降落标准制定的。
        能见度和云底高对飞行影响的具体判定指标，与多个因素有关：机场的运行类别、使用飞机机型、地面灯光设施等，比如使用精密进近、非精密进近、非仪表飞行的机场，其运行要求的最低运行标准是不同的。目前我国支线机场在选址时往往尽可能要求场址能够实现双向精密进近，在建设实施中也多考虑为双向Ⅰ类精密进近，除非权衡比选后认为次降端的精密进近方案建设成本过大、且主导风向等天气条件使得次降端的利用率较低，这种情况可按近期单向精密进近设置。同时，支线机场的设施配备上往往没有设置平视显示器（HUD）、增强目视系统（EVS）等可以降低最低运行标准的设备。因此，目前通常的支线机场的最低起飞运行标准可以按如下标准考虑：
        对起飞最低标准，使用RVR/VIS指标，一、二发飞机为1600米，三、四发飞机RVR/VIS为800米。此外，A、B类飞机最小RVR/VIS不小于1600米，C、D类飞机不小于2000米。
        对于有目视要求避开障碍物的情况，最低起飞标准还应考虑云底高，要求看清和避开障碍物所需要的能见度，按起飞跑道的离地端（DER）至障碍物的最短距离加500米或5000米（对于机场标高小于3000米的机场取5000米，大于3000米的取8000米），两者取小值。云底高至少应高出控制障碍物60米。
        进近的最低运行标准，通常包括DA/H及RVR/VIS。对于支线机场使用的Ⅰ类精密进近，除非特殊批准，其DH不低于60米（200英尺），RVR 不低于550米。DH不应低于飞行程序设计为各飞机类别所确定的超障高（OCH）。
        风的影响评判标准可以考虑为：航空器通常应当逆风起飞和着陆，但是当跑道长度、坡度和净空条件允许，航空器也可以在顺风分量风速不大于2.5米/秒时起飞和着陆；在着陆跑道接地带或在起飞跑道离地端安装有风速仪，其着陆或者起飞顺风分量可以大于2.5米/秒，但不得大于3.5米/秒；管制员不得安排航空器在污染跑道或者湿跑道顺风起飞和着陆。当使用干跑道和洁净跑道时，侧风分量风速（包括阵风）不得大于10米/秒；使用湿跑道或者污染跑道时，侧风分量风速（包括阵风）不得大于7.5米/秒。
        3、对飞行的影响分析
        就某一时段而言，雾对飞行的影响体现为：雾天出现后，雾对能见度影响较大，能见度下降到最低运行标准以下，飞机无法运行；雾天伴随降雨，云底高度低于最低运行标准所要求的高度，飞机无法运行；雾天发生时，风的特性有较大变化，超出起飞允许的侧风分量，飞机无法运行。
        就一天而言，雾对飞行的影响体现为：雾分布的时段对机场运行的影响有所不同，夜间分布的雾对支线机场影响往往较小；而分布在白天航班进出港高峰时期的雾则影响较大。雾对机场运行的影响也与支线机场的运行模式有关，但通常来说，新建的支线机场在运营初期往往旅客吞吐量不高，不会设有基地航空公司，没有过夜航班，基本是早晨从基地机场飞过来的航班，到达后再飞往其他机场，早晨的雾往往影响航班的降落导致后续航班的延误甚至取消；而下午地段出现的雾会影响航班飞回基地机场的飞行。
        就一段时间而言，雾对飞行的影响体现为：因为雾天导致的能见度降低及伴随的云底高、大风等不正常天气，导致航班延误或取消发生的天数，这与机场的航班正点率等服务评价水平相关。
        三、雾在选址分析的影响考虑
        雾在选址中作为分析的气象因素之一，可以从两个维度来分析其影响。一是从场址比选的相对角度来看，进行场址初选后筛选出三个预选场址，在预选场址间进行比选，雾的出现是否为局部现象、是否仅在某个场址出现还是各个场址均有出现，雾的出现频率和分布时段是否具有类似的特性，雾的成因是否相同。如果分析后认为仅在某个场址存在雾天较多的现象，这个场址在气象条件上就存在比选的劣势。如果三个预选场址均有类似的大雾现象，且该地区均表现出类似的雾天特性，那么在该地区内进行选址雾就不再是一个相对因素，各场址的比选就意义不大。二是从雾影响绝对程度看，在综合比选了各项因素后，确定了推荐场址，推荐场址建立了临时气象站并进行至少为期一年的气象观测，通过对观测数据的分析，初步判断雾对飞行的影响程度。
        四、其他需要说明的内容
        支线机场选址时在分析雾的影响时，还有一些细节需要加以说明和注意：
        （1）观测设备在选址阶段与后期运行阶段存在高差
        在选址阶段，使用的是临时气象站或该地区的国家基本站，这些气象站与建成后的场址往往存在高差，尤其是山区机场周边地形起伏较大、填挖方量大，周边净空障碍物较多，为满足气象观测站的设立要求选址位置常高于机场标高。雾主要影响的是起飞和降落时的能见度，后期实际运行时建立的观测设备，是在距跑道标高2.5米的位置进行观测。这种高差导致观测存在一定的偏差。
        （2）能见度和跑道视程不能完全替代
        选址阶段临时观测站观测的是能见度（VIS），而后期支线机场运行中使用的是跑道视程（RVR）数据。从观测机理上，两者是不同的，且后期跑道观测使用的能见度（概念）与临时站观测的能见度也是不同的。
        （3）不同障碍物分布情况对运行标准有所影响
        从前面的起飞标准和进近标准可以看出，障碍物对运行标准是有影响的，如果机场周边存在净空障碍物为了越障而提高了运行标准，就会导致RVR/VIS的提高，所以即便是同样的雾天分布，对不同运行标准的机场来说，影响也是不同的。
        （4）气象观测站的观测
        在前期预选场址比选时，如果几个预选场址均采用的是同一个国家基本站数据，那么雾天是否具有局部性就无法分析和比较。因此，如果有条件，应尽可能找到该市/县内的其他气象观测站数据，进行比对分析，提高分析的精度和细致程度。
        五、结论
        本文提出了民用支线机场的选址分析中，雾对飞行影响的分析思路和方法，分析中应结合预选场址的雾天情况分析雾是否具有局部性，并对预选场址进行比选；如果只有一个基本站的数据可供使用，这个工作就无法进行，但可以对比临时气象站和基本站的雾天情况。
        在分析雾天对飞行的影响时，应列出雾的分布时段内的能见度、云底高及风的分布情况，根据飞行的最低运行标准判定其是否可以运行，并统计出受影响的比例，分析其对应的服务水平。
        在进行分析时，还应保持谨慎，选址阶段的分析仅是初步判断，因为在观测位置、观测设备等方面与后期实际运行存在差异。
        参考文献：
        [1]民用运输机场选址规范（MH T5037-2019）
        [2]民用航空机场运行最低标准制定与实施准则（AC-97-FS-2011-01）
        [3]《民用航空空中交通管理规则》（CCAR-93-R5）
        [4]Manual of All-weather Operations, Doc 9365 3rd,2013
        [5]Manual of Runway Visual Range Observing and Reporting Practices, Doc 9328,3rd 2005