民用航空气象地面观测规范第4章 能见度.doc

第四章 能见度第四章 能见度与能见度有关的用语有好几种，彼此很容易混淆。作为气象用语时是指“白天是指正常视力的人（视觉对比阈值为0.05），在当时天气条件下，能从天空背景中看到或辨认出大小适度的黑色目标物的最大距离；夜间则是指假定总体照明增加到正常白天水平，适当大小的黑色目标物能被看到和辨认出的最大距离或中等强度的发光体能被看到和识别的最大距离”。所谓“能见”，严格地讲是指在白天用肉眼能辨认出黑色目标物（视角大于0.5但小于5）的最大距离，实际工作中指能辨认出目标物是什么物体并能清楚地看出它的轮廓；在夜间，则是指假设亮度和白天相同的情况下，能够辨认出目标物的最大距离，实际工作中则指能够清楚地看见目标灯的发光点。凡是看不清目标物的轮廓或只能看见目标物的部分轮廓，分不清是什么物体，或者所见目标灯的发光点模糊、灯光散乱，都不能算“能见”。因此，作为气象用语，能见度是指大气的浑浊程度或是大气的透明度。不论是昼间还是夜间，只要大气的浑浊度相同，能见度就是一样的。所以，也可以给气象能见度一个简单的定义：用距离来表示大气浑浊程度的量称为能见度。国际民用航空公约附件三国际航空气象服务中给出的航空能见度为下面的较大者：一、当在明亮的背景下观测时，能够看到和辨认出位于近地面的一定范围内的黑色目标物的最大距离；二、在无光的背景下，能够看到和辨认出1000cd（1000堪德拉）左右的灯光的最大距离。该定义中，在给定的大气消光系数下，两个距离具有不同的值，后者随背景亮度而变化，前者用MOR来表示。这说明，气象能见度与交通部门等单位使用的能见度存在一定差异。作为气象能见度，它的好坏，在一定程度上反映了大气的稳定度和气团的性质。气层稳定时，水汽杂质多分布在低层大气中，使能见度变坏；气层不稳定时，由于对流和乱流的作用，将水汽杂质带至高层，使近地面能见度转好。一般情况下，在冷空气中因水汽杂质较少，能见度较好；在暖空气中，水汽杂质较多，能见度较差。因此，能见度可以鉴别气团，分析预报天气。能见度对军事、航空、航海以及人类生存环境等方面都有直接影响。对于航空来说尤其重要。它与仪表飞行规则（IFR）和目视飞行规则（VFR）的划分以及机场运行最低标准的制定都有密切的关系。国际民航组织规定：能见度是制定“机场运行最低标准”的要素之一，对起飞最低标准通常只用能见度表示。因此，观测员应当准确、及时地观测能见度及其变化情况。第一节 影响能见度的因素人们有时看得远，有时看得近，是与许多因素有关的。其中主要是目标物与背景之间的亮度对比、视觉对比感阈和大气透明度三个因素。了解这些，就可以正确选择能见度目标物和进行能见度的观测。一、目标物与背景之间的亮度对比人们观察目标物时，是通过目标物和背景之间的亮度对比来鉴别的。由于能见度是根据目标物的能见与不能见来确定的，因此，就受到目标物的大小、形状、颜色和亮度以及背景颜色和亮度的影响，这种影响主要以目标物和背景的亮度对比值的大小来表示。设目标物亮度为B0，背景亮度为B1，则两者之间的差值与两者之中较大一个亮度之比，称为亮度对比K。即：当B0B1时 当B0B1时 所以,0K1当目标物与背景亮度一致（B0=B1）时,亮度对比为0,则K=0。此时目标物和背景两者完全融合在一起，无法把它们区别开来，这时在背景的衬托下，不能辨别目标物。当目标物或背景为绝对黑体（B0=0或B1=0）时，亮度对比最大，即K=1。此时，目标物最清晰。当K值在01范围内变化时，则随K值的增大，目标物看得越清晰。K值与目标物和背景亮度的绝对值无关，不论它们的亮度有多大，目标物并不一定能见。只有它们的亮度对比值K的大小，才能决定目标物的能见与否。二、视觉对比感阈人的眼睛辨别亮度对比的能力是有限的，只有在亮度对比等于或大于某一个起码的数值时，才能把目标物和背景区分开来，看清楚目标物的轮廓。这个数值叫做视觉对比感阈，用表示。因此，在当时天气条件下，只有当K时，目标物才能看得见（当K=时，又可看作目标物从能见转变为不能见的条件），而当K7米时十分清楚50清楚20-5050勉强看清10-2020-50隐约可辨4-1010-20完全看不清410二、夜间能见度的观测夜间由于光照不足，应当根据目标灯的能见情况来测定能见度。为了准确测定夜间能见度，值班观测员应当十分注意傍晚前的能见度情况及其入夜后的变化，观测前应当先在暗处停留至少5分钟，待眼睛适应环境后再进行观测。（一）观测方向上有目标灯应当根据该方向不同距离上目标灯的能见情况进行判定。如果某一目标灯刚好能见，则该目标灯的距离就是该方向的能见度；如果某一目标灯非常清晰，但是没有更远的或看不到更远的目标灯，则该方向的能见度可定为大于该目标灯的距离，具体数值可结合经验判定。（二）观测方向上无目标灯应当观察比较该方向和有目标灯方向上的天地线和天边星光的清晰程度，根据其差别情况，参照有目标灯方向的能见距离，判定该方向的能见距离。如果其它方向也无目标灯，可参照以下经验来判定。1、在月光较明亮的情况下，可根据目标物的能见情况来判定。由于光照条件差，不可能象白天那样清楚地看到目标物的形体和轮廓。因此，只要能隐约地分辨出比较高大的目标物的轮廓，该目标物的距离就定为能见距离。如能清楚分辨时，能见度可定为大于该目标物的距离。2、在月光暗淡或无月光的情况下，可根据傍晚测得的能见度和天黑后连续观测的结果，并结合天气现象、湿度、风等气象要素的变化情况以及观测经验等分析能见度是增大还是减小，从而判定当时的能见度。傍晚时，如果没有出现影响能见度的天气现象，或者天气现象在强度上没有明显变化，则可以判定天黑后的能见度大致和傍晚相同。如果出现了影响能见度的天气现象及其强度不断增强时，能见度将相应减小；反之，影响能见度的天气现象减弱或消失时，能见度将相应增大。湿度和风等气象要素的变化，对能见度的变化也有影响，在判定能见度时，可结合它们的变化情况来考虑。通常，在风速较小且湿度不断增大时，能见度将相应变差；反之，湿度明显减小时，能见度将相应增大。当地表干燥而风速增大时，尘土易被风吹起，使空气浑浊，能见度将相应减小；反之，风速减小时，能见度将相应增大。靠近城市工矿区的机场，应当特别注意风向的变化，当处于下风方向时，常因工矿区炊烟的影响而使能见度很快变坏。三、黄昏拂晓时能见度的观测黄昏拂晓时观测能见度，除根据白天和黑夜能见度的观测方法外，还可参考一些空中征候。（一）黄昏拂晓时观测不发光的目标时，即使大气透明度很好，它们的能见距离也会受到很大的限制，这主要是因为视野范围内景物的亮度大大减弱的缘故。因此，用白天目标物来观测能见度时就应当充分考虑这一点，不能一律看待。（二）黄昏拂晓时用目标灯来测定能见度时，如果大气透明度和目标灯的距离没变，则能见距离比明夜要小一些，比暗夜则更小。（三）日出前，天空呈浅兰色，表示能见度好；若东方的天空呈红色，表示水汽凝结物较多，能见度较差。若天边浑浊不清，表示空中有烟尘，能见度较恶劣。（四）各机场气象观测服务部门还可参照本地日出日落的颜色来判定。四、垂直能见度的观测当天空被天气现象所遮蔽，无法判定云量、云状和云底高度时，应当观测600米及以下的垂直能见度。垂直能见度的观测，主要通过观测垂直方向上大气的浑浊程度来判断。具体有两种观测方法： （一）根据已知高度的目标物通过目测判定；（二）使用仪器测量，直接观测自动观测设备显示终端显示的测量结果。五、MOR的观测配置MOR探测设备的机场应当利用设备观测MOR，不得采用人工观测方式观测MOR。当MOR探测设备显示不正常时，应当停止观测MOR，不得使用主导能见度或其他能见度替代MOR，同时在地面观测簿（例行）纪要栏内注明设备故障情况和起止时间等。例行观测时，应当观测代表正在使用的跑道接地地带的MOR。当使用的跑道不止一条时，应当观测主要跑道的接地地带的MOR。用于MET REPORT/SPECIAL报告或事故观测需要时，首先应当观测代表正在使用的跑道接地地带的MOR，紧接着还应当分别观测代表跑道中间点（若有）和停止端（若有）的MOR，当使用的跑道不止一条时，应当按此顺序分别观测代表不同跑道和跑道不同位置的MOR。当得到ATS部门的通知，使用的跑道接地地带发生改变时，应当观测改变后的跑道接地地带的MOR。第六节 能见度的记录各种能见度均以米为单位，用阿拉伯数字记录。一、主导能见度的记录（一）主导能见度按实际观测值记录在观测薄的相应栏内。（二）当主导能见度降低到小于本机场SPECI报告标准中的最大值（以下简称能见度记录标准） 时，应当在地面观测簿（例行）纪要栏内按“主要天气现象记录简字及出现时分（主导能见度）时分消失时分”的格式记录主导能见度的演变情况，并遵守下列规定：1、主导能见度演变的记录应当遵循有观测并有变化即应当有记录的原则，详细记录主导能见度演变情况。2、当影响能见度变坏的天气现象有数种时，主导能见度的变化应当记在主要影响能见度的一种天气现象的后面。例如：2230同时出现BR和-SN，能见度主要受-SN影响，1300米，当能见度记录标准为1500/800米时（下同），应当在纪要栏内记为：BR2230SN（1300）2230SN（800）2245 SN（1600）22502320 3、当主导能见度好转到等于或大于能见度记录标准时，应当记录一个高于标准的数值和时间。例1：BR0001（1400）0010（1500）0132（1900）0215例2：BR0020（1300）0040（1200）0124（1600）0132（1200）0340（1000）0445（1500）0645（2000）071010104、如果主导能见度等于或高于本场记录标准后，又转坏到规定记录的变化标准时，应当连续记录。 例1：BR0001（1200）0010（1600）0132（1300）0140（1700）02200250 例2：BR0020（1300）0040（1200）0124（1600）0132（1200）0340（1000）0445（1500）0645（1100）07105、当影响主导能见度变化情况的天气现象由一种变为另一种时，天气现象如属同类性质（除烟尘现象外），应当连续记录。例如：BR2210（1400）2238FG（800）2305FZFG（800）2320FG（900）0010BR（1100）0034但天气现象如不属同类性质，则应当分别记录。此时：（1）若前一种天气现象消失，同时另一种天气现象出现时，消失和出现时间记为同一个时间，并加记能见度数值；例1：BR（1300）22152230 -SN（1100）2230例2：BR（1200）22152230 SN（700）2230（2）若两种或以上天气现象同时存在，主导能见度的变化情况记在主要影响能见度的一种天气现象后面。例1：BR（1400）2215 -SN（1200）2230（1800）2235（1300）2245例2：RA2335BR（1300）2335（1800）0010例3：本场1720开始有BR，0230出现RA，受RA影响0240能见度为800米；0310变为RA，能见度1400米，则记为：BR1720FG0240 BR0310-RA0140RA（1200）0230（800）0240RA（1400）03106、如果到日界时间，主导能见度仍小于或等于能见度记录标准，应当按日期分别记录。当日的终止时间和次日的出现时间均记1600，并加记能见度数值。7、非24小时观测的机场气象服务机构，如果上班时主导能见度已小于能见度记录标准，记录时先画一条短横线“”，紧接其后不留空格记录“天气现象记录简字（主导能见度）观测时分”。如果到最后一次观测时，主导能见度仍小于或等于能见度记录标准，应当在最后演变记录后面画一条短横线，表示该现象仍存在。例1：某站2342观测时，发现已有轻雾，主导能见度1400米，记录为：BR（1400）2342例2：某站1150最后一次观测，主导能见度1500米，记录为：-RA0820 +RA（1100）0930 RA（1500）1150二、垂直能见度的记录（一）当观测到垂直能见度时，应当在地面观测薄的相应栏记录。（二）垂直能见度按实际观测到的数值记在低云“量状高”栏天气现象记录简字的右边。例如：FG120，FZFG90，SS50。（三）不能判定垂直能见度时，则在低云“量状高”栏天气现象记录简字的右边记“/”。例如：FG/，FZFG/，SS/。三、MOR的记录MOR的记录应当遵照下列规定：（一）例行观测时，应当按仪器实际显示的数值，只记录代表正在使用的跑道接地地带的MOR。当使用的跑道不止一条时，应当记录主要跑道的接地地带的MOR。（二）用于MET REPORT/SPECIAL报告时，应当按仪器实际显示的数值，首先记录正在使用的跑道接地地带的MOR，紧接着分别记录中间点（若有）和停止端（若有）的MOR。当使用的跑道不止一条时，应当分别记录代表不同跑道和跑道不同位置的MOR。（三）用于自动发报状态（以下简称AUTO）形式的METAR/SPECI报告，当恢复有人值守时，应当按本条第（一）项的规定进行补记。（四）MOR的记录以“/”相隔。“/”左边记录跑道编号，“/” 右边记录MOR数值。如有二条或以上平行跑道时，应当在跑道编号的右边再附加L(左)、C(中)或R(右)字母。第七节 能见度的报告一、主导能见度的报告（一）在METAR/SPECI中，应当按照下列增量等级报告主导能见度：（1）当主导能见度小于50 米时，报告为“0000”；（2）当主导能见度大于或等于50 米、小于800 米时，以50 米为等级报告；例如80米报告为0050； 140报告为0100；480米报告为0450；760米报告为0750；（3）当主导能见度大于或等于800 米、小于5 000 米时，以100 米为等级报告；例如980米报告为0900；1240米报告为1200；3400米报告为3400；4800米报告为4800；（4）当主导能见度大于或等于5 000 米、小于10 000 米时，以1000 米为等级报告；例如5500米报告为5000；7800米报告为7000；9500米报告为9000；（5）当主导能见度大于或等于10 000 米时，报告“9999”（但适用“CAVOK”的条件时除外）。例如10000米报告为9999，20000米报告为9999；当任何观测值不符合所使用的报告等级时，应当向下取最接近的一级。（二）在MET REPORT/SPECIAL中，应当按照下列增量等级报告主导能见度:（1）当主导能见度小于50 米时，报告为“BLW50M”；（2）当主导能见度大于或等于50 米、小于800 米时，以50米为等级报告；例如480米报告为VIS 450M；670米报告为VIS 650M； （3）当主导能见度大于或等于800 米、小于5000 米时，以100 米为等级报告；例如3750米报告为VIS 3700M；2400米报告为VIS 2400M；（4）当主导能见度大于或等于5000 米、小于10000 米时，以1Km为等级报告；例如5500米报告为VIS 5KM；6900米报告为VIS 6KM；（5）当主导能见度大于或等于10000 米时，报告“10 Km”（但适用“CAVOK”的条件时除外）。例如12000米报告为VIS 10KM当任何观测值不符合所使用的报告等级时，应当向下取最接近的一级。三、MOR的报告采用AUTO发报形式，编制METAR/SPECI时，有关MOR的报告应当遵守下列规定：（一）只需报告代表正在使用的跑道接地地带的MOR，不需注明在跑道上的位置。（二）当使用的跑道不止一条时，应当报告代表主要跑道接地地带的MOR。编制MET REPORT/SPECIAL时，有关MOR的报告应当遵守下列规定：（一）应当包括要素名称（VIS）、跑道标号（RWYnnn）、代表的跑道位置、MOR及单位M（或KM）。（二）如果MOR是仅在跑道接地地带附近某个位置观测的，在报告中不须标明位置。（三）如果MOR是在沿跑道不止一个位置上观测的，应当首先报告代表接地地带的MOR，紧接着分别报告代表中间点和停止端的MOR。这些值所代表的位置应当分别用“TDZ”、“MID”和“END”标明。（四）当使用的跑道不止一条时，应当分别报告每条跑道的MOR，并标明该值所对应的跑道和位置。在AUTO形式的METAR/SPECI中，应当按下列增量等级报告MOR：（一）当MOR小于50 米时，报告为“0000”；（二）当MOR大于或等于50 米、小于800 米时，以50米为等级报告；（三）当MOR大于或等于800 米、小于或等于5000 米时，以100 米为等级报告；（四）当MOR大于5000 米、小于10000 米时，以1000米为等级报告；（五）当MOR等于或大于10000 米时，报告为“9999” （但适用“CAVOK”的条件时除外）。上述情况下，当任何观测值不符合所使用的报告等级时，应当向下取最接近的一级。在MET REPORT/SPECIAL中，应当按下列增量等级报告MOR：（一）当MOR小于50 米时，报告为“BLW50M”；（二）当MOR大于或等于50 米、小于800 米时，以50米为等级报告；（三）当MOR大于或等于800 米、小于或等于5000 米时，以100 米为等级报告；（四）当MOR大于5000 米、小于10000 米时，以1000米为等级报告；（五）当MOR等于或大于10000 米时，报告为“10KM”（但适用“CAVOK”的条件时除外）。上述情况下，当任何观测值不符合所使用的报告等级时，应当向下取最接近的一级。当ATS部门或机场其他用户配置有和机场气象观测部门完全一致的MOR实时显示终端或MOR实时显示面板时，不再向上述单位报告MOR。如经协商确定，需要向本机场有关部门报告MOR时，应当按本规程第三十九条的规定报告MOR。第八节 飞行能见度飞行能见度（又叫空中能见度）是指飞行员在空中透过座舱玻璃所能看清的目标物达到的最大距离。它可以是水平方向的，也可以是垂直方向或倾斜方向的。在空中，飞行员报告的能见度一般是倾斜能见度。倾斜能见度，是飞行员目视飞行时在座舱中能看到的地面最远目标距离。测量这一能见度的方法，一般是直接从地图上量取航空器至地面最远目标物的距离；还可以用从观测点飞到目标物上空的时间，乘以地速求得。空中能见度的好坏，主要决定于大气透明度以及目标和背景的亮度差异两个方面。由于空中能见度是飞行员在飞行中的航空器上观测的，因此，它具有不同于地面能见度的特点。这些特点主要由以下几条构成。一、气层的透明度多变由于航空器在不断运动，所经地区的大气透明度变化很大，因此飞行员视线所穿过的气层透明度也不断变化。如图4-3所示，在A点观测时，水平和垂直方向的透明度都较好，只有倾斜方向的透明度不好；在B点观测时，水平方向的透明度不好，但倾斜和垂直方向的透明度都比较好；在C点观测时，则水平、倾斜、垂直方向的透明度都不好。图43 空中能见度随观测点的变化例如，一架航空器要在被浅薄的雾掩盖的机场着陆（见图4-4），当航空器降落前通过A点时，飞行员垂直向下可以看到跑道。但当飞到B点下滑时，由于视线穿过的雾层的倾斜距离长，能见度比在A点坏得多，甚至看不见跑道。因此在实际工作中，应当注意不能以垂直能见度代替倾斜能见度，不要以为自己能在A点下方处看到航空器，而在B点的航空器也能看到自己。图44 垂直能见度和倾斜能见度的差异二、降水沾附座舱玻璃影响观测降水对空中观测能见度有很大影响。因为飞行速度大，单位时间内座舱玻璃上碰到的降水物多，尤其是大阵雨和雨夹雪能形成强烈的水流，阻碍飞行员的视线，这是地面观测时所没有的。因此，在降水条件相同时，飞行能见度总比气象能见度小。此外，玻璃对光线也有一定影响。三、目标物的轮廓、视角多变在地面观测时，人与目标物是相对静止的，人们有足够的时间去识别它。空中观测不同，飞行员相对于目标的距离和位置不断变化，因此飞行员观测到的目标物的轮廓、视角也时刻在变化。飞行速度越大，这种变化越迅速，尤以低空大速度飞行时最为显著。四、目标物的背景多变地面观测能见度的目标物大多是以天空为背景。这种背景亮度的变化一般较小，所以目标物与背景的亮度对比的变化也较小。在飞行中观测则大不相同，其目标物的背景可能是天空，也可能是不同颜色和不同亮度的地表面。因此，同一目标物的能见距离因背景不同而有很大差异。综上所述，在多数情况下，飞行能见度通常比气象能见度小，有时相差很大。以着陆能见度为例，航空器准备着陆时，飞行高度已很低，从航空器上观测跑道时的视线已接近水平方向，但由于跑道与周围地表之间的亮度对比，一般都比气象能见度对比小，所以着陆能见度一般都比气象能见度小。在航空器座舱玻璃干燥的情况下，干的混凝土跑道四周是黄绿色草地时，着陆能见度只相当于气象能见度的55%。为了减小白天着陆能见度与气象能见度之间的差别，有的国家试用在跑道上涂以红色或黄色线段加大亮度对比，来缩小两者的数值差。由上面的分析可知，空中能见度是一个相当复杂的问题，在实际工作中只能根据前面分析的各个因子和特点对它作大致估计。第九节 测量能见度的仪器随着民用航空事业的发展，飞行量的不断增加，空中交通管制部门、营运人及其他航空气象用户对能见度信息准确度的要求越来越高，特别是在低能见度条件下，需要更准确的能见度信息。而能见度的目测法主观性强，“能见”与“不能见”的界限不太明确，外形轮廓由清晰到模糊过度，都应当由经过专业训练的观测员凭肉眼分辨和判断，但由于观测员眼睛的对比视觉阈值和照度阈值受照明条件和生理、心理的影响较大，必然在主观上造成误差。近年来，随着科学技术的发展，测量能见度的仪器日臻完善，被越来越多的交通服务部门所认可并被采用。对航空运输讲，在复杂天气条件下，这些仪器不但大大提高了机场的运行能力，对保障飞行安全和正常也起到了重要作用。一、仪器测量能见度的基本原理光在大气中传播时，受到空气分子、大气中水汽以及烟、尘等悬浮粒子散射、吸收而衰减，由于吸收和散射相比一般比较小，可以忽略不计。所以，大气的衰减系数和散射系数可以看作相等。因此，只要设法求出在传递过程中的散射系数即可求出光的衰减系数（或称消光系数）进而换算出能见度。衰减系数转换为跑道视程，在白天可用柯西米德定理，夜间可用阿拉德定理。由于能见度的好坏主要取决于大气透明度