飞机积霜与飞行安全

飞机积霜与飞行安全飞机积霜与飞行安全 一 预测积霜的必要性 确保正点率 1994 年大阪机场夜间入驻的飞机大约有 10 17 架 据说通常 除霜作业所需的时间每架飞机约为 20 分钟 但是一旦需要除霜 作业 因为需要作业人员的关系 所以维修部门的业务繁忙程 度趋于大大增加之势 另一方面 早上 7 8 点半起飞的航班大 约有 10 班 当多数飞机上出现积霜时 有可能会影响正点起飞 这是令人担心的 1994 年关西机场开港的同时 伊丹机场的航班构成也作了变更 早上时间带的构成也变更了 其结果始发时间推迟了一些 为 此 起飞时间晚的飞机 在气象条件许可的情况下 可以通过 气温上升及日照自然融霜 这和原来不同 不一定要对所有飞 机都进行除霜作业了 当然也有这种情况 例如 在大阪维修 中心 1994 年设置了 在 5 点的外界气温为 1 以上 且东方 无云时 对 8 点以后起飞的班机就不再实施除霜作业 的标准 相当于实际上的作业 为防止延误对 8 点以前起飞班机进行除霜作业 通过预测有无 积霜而有效地设定维修部门的除霜作业计划是不可缺少的 为 此 大空支 stc 部 老飞行部 就建立了地面航运人员前一天 预测有无积霜可能性并与维修部门取得联系的体制 二 预测积霜的判断指标 那么究竟在什么样的气象条件下会被认为有积霜呢 从 1984 1992 年的资料分析看 积霜都在下列几种条件同时存在时出现 最低气温 0 5 以下 露点差 在最低气温出现时为 3 以内 风速 从半夜到早上一直在 4kts 以下 云量 从半夜到早上的中低空云在 2 8 以下 基本上 上述指标和过去一直被作为农业气象预报有霜时考虑 的 夜间放射冷却增强的条件 几乎相同 但有趣的是 结果 露点差 t td 在 3 以内和大气稍湿润时 飞机上积霜显著 关于这一点 虽然还未得出结论 但可以考虑以下理由 一般来说 空气中水蒸气量越少 夜间放射冷却就越强 但 飞机上的积霜 大部分是附着在金属面上 植物和土壤本身就 含有水分 而且叶面等也会蒸发一些水蒸气 飞机则不同 它 的金属面不产生蒸发 所以在空气中需要有一点水蒸气量 露点差 湿数 指的是气温 露点温度的差 t td 其 差越小大气就越湿润 即其差为 0 时达到 饱和 另外 农业气象把地面气温 3 定为下霜的大致标准值 在飞 机上积霜的标准值大致为 0 5 因为前者是以地面或接近地 面处的霜为对象的 所以几乎都可以考虑接地逆温层的形成 而我们研究的是在地面几米高处发生的积霜 可以认为是因积 霜面高度 的不同而出现了这样的结果 因此 根据气象通报方式发生变化的 1993 年以后的 2 年来的资 料 再次研究了上述指标是否有效的问题 1 最低气温 被视为积霜的时日 最低气温最高达到 1 在 1 1 之间 因和露点差 风速 云量 云底高度等的关系 下霜和不下霜 的时日都出现过 但在 0 以下时积霜时日的概率几乎是 90 最低气温在 2 以下时 与其它因素无关 积霜时日的概率为 100 相反在 2 以上时 积霜时日的概率是 0 观测期间观 测到的最低气温是 3 2 露点差 出现积霜的日子 90 以上是露点差在 4 以内 露点差被限定在 3 以内时 积霜的时日为 72 的日子下霜 在大气干燥之日一 般是不发生积霜的 3 风速 在出现积霜的全部日子中 风速在 4kts 以下的时日正好占 80 有时风速在 7kts 时 也会出现积霜 而且分布也很不一 样 若限定于这期间的数据资料 与最低气温 露点差相比 积霜和风速的关系的普遍化存在着困难的一面 4 云量 云底高度 随着 1993 年气象通报方式的变化 云量的通报要点也发生了变 化 现在正处于为收集数据资料而在进行基础调查的时期 若 限定于 1993 1994 年的情况 作为出现积霜的时日留下了以 下结果 最下层的云量通报 在所有日子里均为 cavok sct 上述 标准继续有效 在 sct 情况下 云底高度为 1500 11000 英尺时情况复杂 但是云底高度在 3000 3500 英尺时为最多 占整体的半数以上 通报第二层的时候约占 30 有时也通报比第一层更高的 高度或 bkn 通报到第三层的日子里积霜情况的实绩为 0 通报第二层时 气温下降到冰点以下的情况几乎没有出现 过 注 cavok 比被指定的能见度 云 天气的值和条件还好 的状况 关于云 云底高度为 5000 英尺以上 sct bkn ovc 按照把全天分为 1 8 单位来表示的 8 分法 在 0 8 时 用 clr 表示晴天 在 1 8 4 8 时 用 sct 表示多云 在 5 8 7 8 时 用 bkn 表示忽阴忽晴 在 8 8 时 即全天被云 覆盖着 用 ovc 表示阴天 所谓 sct035 是指云量 sct 的云处于 3500 英尺高度 三 1994 年的积霜预测法 过去 预测积霜主要是在农业气象领域内进行 多半是以冬末 到初春的所谓晚霜的预测法为主 因此 关于对离地面几米高 的飞机机翼的积霜 除 1984 年大空支航运部的调查外 几乎没 有其它调查实例 因此 在我们的活动中 是以预测第二天早 上气象状况能否成为上节所述的判断指标那样的条件为预测积 霜的中心 然而 这项指标是在冬季具有代表性的气象状况下 求得的 实际预测积霜还需要通过看有无降水及气象卫星对云 区以及外区域的跟踪来进行综合性判断 1 预测最低气温 作为预测方法 可以考虑的有著名的 young 方式和以前一天最 高气温求得的方法等 但作为最简便的方法还是利用气象厅公 布的大阪市内明天早上的最低气温预报或采取从气象画面系统 magics 的 gpv 数据资料进行预测的方法 利用气象厅公布 的气温时 多是以大阪市内 2 3 为大阪机场的最低气温的标 准 注 gpv grid point value 预报高空气象资料 magics maps and graffic information greative system 给 各基地终端配发飞行所需的气象图象信息系统 2 预测露点差 主要利用上述大空支航运部调查的资料 但数据资料的标本数 量很少 有时不一定会达到正确预测 因此要和上述的 magics 数据资料一并使用 3 预测风速 因为预测早上的弱风牵扯到日变化问题 很难预测它的量 一 般都适用于下午 9 点发出的 fcst 和 taf 注 fcst taf 都是机场气象台发出的预报 fcst 是 6 小时预 报 taf 是 24 小时预报 4 预测云量 云底高度 同前项一样 仍然是以中 低空云云量和云底高度为对象 适 用于下午 9 点发出的 fcst 和 taf 关于云量 随着气象通报方 式的变化 现在正是收集基础资料的阶段 5 综合预测 1994 年用个人计算机就可以分析积霜标准的指标 具体做法是 采用回归分析的方法 从过去的资料中调查上述判断指标和实 际积霜之间的因果关系 并算出它们之间构成何种关系式 一 旦确定了这种关系式 把预测的数值代入这个关系式 即可算 出结果数值 再利用这样得到的数值和其它气象资料进行最终 综合判断 四 1994 年预测积霜结果 1993 年冬季预测积霜准确率约为 71 1994 年约为 75 这个 数值虽然不能够充分满足要求 但是 1994 年成绩提高了 可以 取得合格分 预测不准确的情况有 但都是因为气象情况引起 的 预测 有 结果 无 的事例比较多的表明在综合预测 难以判断时 负责者则多倾向于 有 从验证结果考察 首先设定能够引起积霜的气象指标 与其 指标一样或接近其指标的气象状况被预测为第二天早上的气象 时 积霜的可能性较高 这种判断方法今后也是可以充分利 用的 五 面向今后预测的其它参考资料 因为 1994 年是在作为过去积霜指标的资料的基础上 加上面向 今后预测的高空实况等其它方面资料进行收集的 所以作为新 的着眼点在此介绍一下 1 气温 露点差的平均值 气温 露点差变化的趋势 对于气温 露点差 以往主要重视最低气温出现时的气温 露 点差 考虑到放射冷却进展状况至少也会给积霜造成影响 所 以今后在夜间的变化倾向也需要注意 第二天早上 有无积霜 当天最 高气温 气温 露点差 最低气温 温度差 21 时 00 时 03 时 出现时 最高气温 最低气温 21 时气温 最低气温 0 8 4 3 4 5 4 1 9 4 4 0 7 3 7 0 4 0 3 8 7 3 8 11 0 6 9 6 2 5 7 5 5 4 8 4 7 3 9 3 9 7 6 2 5 全部平均值 10 4 5 8 5 9 4 6 5 2 3 6 4 4 2 7 3 6 8 0 2 8 从 1994 年成绩得出的结论 关于气温 在出现积霜的时日 夜 间气温下降显著 另外 也应注意在半夜时已开始形成积霜条 件这一结果 关于露点差 其变化趋势无太大差异 2 高层气温 露点差的平均值 根据高空实况 即使在离大阪机场最近的观测地点也是米子和 潮岬 关于气温的垂直分布 需要等待今后积累数据资料作进 一步分析 特别是 出现积霜天气的云的状况 以 cavok sct050 以下为最多 相当于 5000 英尺左右处的压强为 850hpa 以在此以下的低空标准为分析的中心 另外着眼于厚 度并调查垂直结构成也是有益的 有无积霜 米子 21 时 t t td 与前日的温度差 925hpa 850hpa 925hpa 850hpa 潮岬 21 时 t t td 与前日的温度差 925hpa 850hpa 925hpa 850hpa 总平均值 1 8 3 0 6 2 2 8 0 2 0 2 0 7 3 9 4 0 4 4 0 1 0 1 0 1 3 6 4 8 3 9 0 1 0 1 0 8 8 7 4 1 8 7 0 6 0 3 4 1 8 3 0 5 8 2 0 3 0 1 3 1 8 3 1 6 8 6 0 0 0 1 从 1994 年成绩得出的结论 日本海沿岸和太平洋沿岸的气象 状况不同 明显地表现在露点差上 关于气温 有积霜时和无 积霜之差更明显的是潮岬 从米子的实际情况看 一航降雪的 标准值为 850hpa 6 这个值成为大阪机场发现积霜时的平均 值 今后也可能成为一个指标 3 东西 南北气压梯度差的平均值 以大阪为中心的东西 南北间气压梯度和实际上在大阪刮的风 速之间的关系也可能成为调查对象 关于日变化需要分析层 sequencde 高 metar 有无积霜广岛 东京 p synor 21 时 舞鹤 潮岬 p synor 21 时 5 6hpa2 0hpa 4 9hpa 1 6hpa 总平均值 5 1hpa 1 7hpa 从 1994 年成绩得出的结论 通常认为预测的气压梯度大的话 风速也会变大 因而难以形成积霜 但从实绩看常出现相反的 结果 典型数据不多 得不出结论 但在梯度增大的同时 高 空冷空气侵入 这对积霜影响较大 就会出现上述结果 今后 在继续调查的同时 改变距离尺