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航空气象服务与机场天气预报
航空气象服务与机场天气预报
航空发表于2010-8-21
机场预报工作的技术政策和思路
一、引言
今天开会的主题是“机场天气预报技术”，更明确的讲是“机场天气预报技术的管理工作”。
因为如果纯粹只是讲天气预报技术，不应该在这个会上讲，而是在我们的“预报经验技术交流会”上讲。
今天这个会，更确切地讲，应该成为“机场预报技术管理工作研讨会”。
探讨的主题是“作为机场气象台的业务管理工作者”如何应对加强本单位的预报业务工作，应对用户对机场预报的需求？
1998年4月，我在《航空气象》上发表了题为“气象数据库系统运行后的预报和服务”，将整个航空气象业务服务划分成四个阶段，首先是资料采集，其次是资料分析，然后是产品制作、最后是产品展示和服务。
预报业务基本贯穿于后三个阶段，并且航空气象业务的最后成果由预报来体现。
因此可以说，航空气象预报构成了预报业务的主体。
航空气象服务的三大服务对象：
航空公司、空中交通管制和机场运行管理部门。
但无论是空中交通管制，还是机场运行管理。
均是为航空飞行服务的，因此，航空气象服务的追踪对象只有一个，就是航空飞行。
这一点，在《国际民航公约》附件三中就已经写的很明确了。
《国际民用航空公约》附件三《国际航空气象服务》—2.1.1国际航行气象服务的目的是为国际航行的安全、正常和效率作贡献。
（Theobjectiveofmeteorologicalserviceforinternationalairnavigationshallbetocontributetowardsthesafety,regularityandefficiencyofinternationalairnavigation）。
2006年1月，国务院下发的《国务院关于加快气象事业发展的若干意见》，建国五十年来，国家对一个小行业专门发文是从未有过的。
2005年底，民航总局提出的“新一代民用航空系统”中“全面、系统地提高天气观测和预报水平，大大减少天气对飞行的影响”的目标，将航空气象业务的发展体改到了一2个战略高度。
2004年底到2005年初，国务院发改委委托，中国气象局完成了《中国气象事业发展战略》，明确地将建设航空气象中心作为中国气象的八大工程之一。
2003年初，民航总局提出了“在本世纪头二十年实现由民航大国到民航强国的跨越”这一宏伟目标。
近十年来，中国民航运输需求和能力呈爆炸性增长，民用航空运输量2005年已占世界第二位。
2003年以来，由于许多机场航班量的增长，重要天气对航班的影响、重要天气对机场正常运行的影响愈为明显，大面积的航班延误已多次发生。
民航总局领导已多次书面批示，要求提高机场天气预报的准确性。
2005年7月民航总局空管局还专门为雷雨影响北京区域管制中心的运行问题召开协调会。
2005年的民航总局的“十项安全整治”中，航空公司对机场预报的准确性提出了更高的要求。
二、航空气象服务的发展
自从有了航空飞行活动，就有了航空气象服务。
现代航空飞行的鼻祖，一般都认定是美国的赖特兄弟，他们于20世纪初设计并驾驶飞行了第一架航空器。
起初，由于受材料性能、动力性能以及其他技术性能和航空辅助设施的局限，航空器设计比较简单，航空器性能很差，而航空器的飞行活动与大气条件密切相干，犹如鱼和水的关系，恶劣的天气条件严重危害了飞行活动的安全，大大限制了航空器的飞行活动。
因此，起初的航空气象服务主要是为了保障航空飞行的安全。
一百多年来，随着科学技术的不断发展，航空器的性能不断提高，抵御自然灾害和灾害性天气的能力不断加强，危害航空飞行安全的天气情况逐渐减少，使得航空器飞行活动对天气条件的要求也越来越低，但由于飞行密度的不断增加和对飞行质量要求的不断提高，对天气要素的探测和预测时间精度和三维空间精度越来越高，从而对航空气象服务的要求也越来越高。
3 与此同时，商务航空飞行活动的规模也越来越大，到了二十世纪七十年代， 商务航空飞行的效益成了运行者必须考虑的因素。
以英国航空公司为例，在二 十世纪四十年代末开始进入航空运输领域，至二十世纪七十年代，由于整个航 空运输处在高速发展阶段，航空公司的主要经营目标，是开辟新的航线，增强 运行能力，拓宽市场；到了七十年代，由于竞争的加剧，航空运输服务已达到 了一个很大的规模，为保障航空运输服务的正常运行，一个大型航空空司每年 的投入和支出费用已达到数十亿美元乃至数百亿美元，营运陈本成了营运人必 须考虑的问题，盈利也就成了航空公司公司追求的目标。
而航空运输本身是一个高风险、高投入、高产出而非高收益，仅仅只有微 盈利的行业。
据香港国泰航空公司二十世纪九十年代初期的报告，二十世纪九 十年代，国泰航空公司如不考虑因航班延误而向顾客支付的费用，全年只是微 盈利；如考虑这笔费用，则就没有盈利，甚至亏本。
同样，在二十世纪九十年 代末至本世纪初，曾经是美国最大的三大航空公司先后出现财务危机，先后宣 布破产或申请破产保护，也同样说明了这一问题。
因此，航空气象服务从过去只提供安全服务，演变成为航空飞行的安全和 效益服务。
为此，国际民航组织明确提出，航空气象为航空飞行的安全、效率 和效益服务，并将此作为国际航空气象服务的宗旨，写入《国际民用航空公约 附件三——国际航空气象服务》中。
因此，航空气象服务愈为引起航空界的重 视。
为全面提高全球的航空气象服务水平，1982 年，在世界气象组织（World Meteorological Organization,简称WMO）和国际民航组织（International Civil Aviation Organization, 简称ICAO）联席召开的航空气象大会上，确 定了全球航空气象服务发展战略，即建立两个世界区域预报中心（World Area Forecast Center，简称WAFC）和十五个地区区域预报中心（Regional Area 4 Forecast Center,简称RAFC），分别由区域预报中心制作本区域的产品，利用 较为先进的航空气象服务技术为全球的航空气象服务。
随着计算机技术和通信 网络技术的迅速发展，1992 年的联席大会上，进一步确定了建立世界区域预 报系统的战略，在全球已建立两个世界区域预报中心,两个中心分别建立世界 区域预报系统，互为备份，由航空气象服务水平高的国家带动全球的航空气象 服务，尤其是发展中国家的航空气象服务。
西半球的世界区域预报系统设在美 国的华盛顿，而东半球的世界区域预报中心的设立，则费了不少周折，英、法、 德等国家纷纷加入了角逐，最后，英国如愿以偿。
1996 年英、美两国的世界区域预报系统先后投入了业务运行。
美国承担 了华盛顿世界区域预报中心的全部运行费用，但要求购买其指定生产商的接收 装置后，方可自由使用其提供的产品。
而英国则提出由于伦敦世界区域预报中 心为运行世界区域预报系统，每年需要花费30 万英磅租用卫星通道，因此希 望世界区域预报系统产品接受国能够提供资金分摊这笔费用，为此，欧洲十一 个国家自愿共同承担了这笔费用。
1999 年2 月到3 月，在日内瓦举行的国际航空气象委员会第十一届大会 上，航空气象服务成本回收的问题及世界区域预报运行费用由各使用国分摊的 问题在会上进行了激烈的讨论,由于与会的大部分国家的反对,该提议未能通 过。
2000 年3 月,国际民航组织发出国家级信件致函国际民航组织会员国,就 强行分摊世界区域预报系统运行费用一事征求意见。
当时中国考虑到航空运输 业的有关问题，是由几个技术领先的航空大国所左右的，因此没有就此事表态， 只是让中国驻国际民航组织办事处.关注几个航空大国的态度。
2000 年6 月， 世界气象组织致函各成员国，请各成员国慎重考虑成本回收的问题。
到2000年底，国际民航组织和世界气象组织分别出台了航空气象服务成本回收的文 5 件。
2001 年3 月，国际民航组织通过了强行分摊世界区域预报系统运行费用 的协议，将世界区域预报系统运行的所有费用均记入运行成本，有所有使用该 世界区域预报系统产品的国家，依据各国航空运输量的比例分摊。
随着该协议 的出台，一些用户国家逐步停止使用该系统，拒绝支付这笔费用。
2002 年9 月，在航空气象委员会第12 届大会上，以美、英、加、澳、新 西兰为代表的航空气象服务发达国家在大会上的提议与其他一些发达国家及 发展中国家的观点形成了鲜明的反差。
航空气象服务发达的国家，凭借其技术 优势和市场营销优势，企图扩大其所占的航空气象服务市场份额，提出了使用 互联网进行收集、分发、获取航空气象信息的提议，同时还提出了航空气象 服务市场化、商业化的动议、航空气象服务私有化的动议以及ISO 9000 质量 论证标准化的提议,这就意味这航空气象服务全球化竞争的序幕已经拉开了。
在2005 年的WAFSOPSG 第二届会议上，英美提出，修改附件三，将原来 WAFS 使用由建议提升为标准，又建议使用改为必须使用。
同时取消了WAFS 的 订正条款。
三、目前国际上航空气象业务的焦点
针对空中交通管理部门的服务ICAO《国际航空气象服务》早已有明确的 要求。
近年来，为加强对空中交通管理部门的服务，ICAO 已经成立了ATM/MET 专家工作组，专门研究ATM 的航空气象服务需求以及航空气象服务的发展战 略。
从2003 年起，英国世界区域预报系统专门配置了空中交通管理员席位， 来回复系统用户的咨询。
并谈及了在ATM 运作中应用气象信息的进一步发展和可能的缺陷。
由于气 象系统的开放性、气象信息的集成性以及航空气象产品定制等特点，并考虑到 成本和效益的关系，不可能无限制地满足空中交通管理的需求。
因此，提出最 6 为的解决方法为：
最大限度地利用实时气象观测，引进动态空域流量管理系统； 针对突发天气情况，开发应急程序。
该文件介绍了航空气象一些目前和未来的发展，讨论了终端区运行的未来 气象需要，并提供了一些将来气象预报产品的事例。
主要内容为：
由于气象在 观测、现时预报、高精度数值预报模式的应用、概率预报、计算机技术等方面 的进步，将改进预报员分析和预报终端区的天气的能力，同时认为，终端区对 航空气象需求是风切变、下击暴流、雷暴、尾涡、结冰、沙尘暴及低云低能见 度的探测和预报。
因此，终端区的航空气象应同样关注空管及机场地面运作的 需求．
四、近几年的预报工作的技术政策和思路
近几年，总局空管局没有太多的文件明确提出预报工作的技术政策和发展 思路。
但如果我们仔细地回顾一下，我们对预报工作的技术政策和发展思路还 是走了一些工作的，这些工作的思路是连贯的，一致的。
1、组织举办研究生班。
到目前为止，我们已和北京大学联合举办了民 航气象专业的研究生课程进修班四期。
参加培训的学员已达近百人。
每期进修 班，总局空管局都会安排一些技术讲座，介绍航空气象的最新技术及发展趋势， 以及相关国际组织和发达国家有关航空气象的动态。
希望通过培训，来提高全 民航气象专业的人员素质，应对航空气象应用技术日新月异的发展；
2、预报员高级培训班。
近十年来，我们一直在探索预报员高层次培训 的问题，培训地点从空军气象学院、南京大学、北京大学到中国气象局培训中 心。
最后我们定位在中国气象局培训中心每年举办预报员高级培训班。
近几年 培训的内容重点是比较突出的，就是突出天气雷达产品、气象卫星资料以及数 值天预报资料的应用，整个培训理念就是逐步淡化天气图在航空气象中的应 用，包括聘请国家气象中心首席预报员的讲课，其重点也不是天气图的内容了， 7 同时在培训班上，也适当安排一些业务发展趋势及前沿技术的讲座，让学员们 拓宽视野，了解业务发展的趋势和最新技术发展动态。
近几年，我们在和中国 气象局培训中心合作过程中，一方面对培训内容不断提出改进要求，另一方面 对教员也提出要求。
3、经验技术交流会。
这几年，总局空管局气象行业列入年度计划的两 个会，一个是年度工作会议，另一个就是经验技术交流会，希望能够在有限的 经费的情况下，为大家创造一个交流的平台。
从2000 年起，每年的论文征集 通知上均特别要求预报业务论文必须突出卫星、雷达、自动观测系统等最新探 测资料及客观分析资料、数值预报产品的应用以及新的预报方法的应用。
而事 实上，能够入选参加交流的预报论文必须有上述这些资料的应用。
只是从天气 学原理和天气图资料入手的预报方面的论文基本落选。
连续五、六年来一直在 坚持这一政策。
我们试图将这一方式作为向大家灌输预报技术政策的途径。
4、《数值天气预报产品在航空气象中的释用》的翻译及培训。
《数值天 气预报产品在航空气象中的释用》一书由世界气象组织航空气象委员会下属的 航空气象先进技术应用工作小组编写，作为世界气象组织的195 号技术文件， 于1999 年完成第二版。
其主要内容为全球模式、中尺度模式、模式产品的直 接使用、评估与检验及未来展望五个部分。
总局空管局组织人员翻译并于2000 年成稿后并组织教员培训。
作为2001 年的一项工作，要求各地区空管局在全 行业进行培训。
目的就是加强专业技术人员对数值天气预报产品在航空气象中 应用的理解。
2001 年10 月正式出版。
5、2002 年工作研讨会。
于2002 年6 月7 日至8 日在空管局培训中心 召开了“民航气象服务研讨会”，针对天气图分析和异地预报制作问题进行了 要求。
会后以总局空管局红头文件形式下发的会议纪要明确：
天气图是用于分 析、讲解和展示天气的基本资料。
鉴于目前分析软件的缺陷，为保证天气图分 析的客观性和准确性，至少850hPa 以下（含）等压面天气图和地面天气图采 用人工分析。
同时明确异地制作机场天气预报的基本条件为：
异地制作机场天 8 气预报的机场气象台应能及时、全面地获取所作预报机场的有关资料；具有所 作预报机场的气候概要；熟悉所作预报机场的当地天气特征、气候条件；同时 所作预报机场应具有编发趋势着陆预报和咨询、讲解天气以及展示天气资料的 能力。
从管理上进一步明确：
由地区空管局气象处授权本地区气象中心或机场 气象台制作指定机场的机场天气预报，报总局空管局气象处备案。
一般情况下， 由异地制作机场天气预报的机场，每周航班量应不大于五个。
6、2005 年下发的《关于重申加强机场天气预报和服务工作的通知》。
该通知需 要解决的最主要问题，就是机场预报中“TEMPO”用于的使用。
要求机场气象台在制作 发布机场天气预报时，应严谨地使用短时用语（TEMPO）。
TEMPO 涵义非常明确，所强调 的是“预期短暂波动，波动所占时间应小于预期发生波动的预报时段的一半，且每次波 动持续时间你超过一小时”。
在2005 年民航总局的专项整治中，航空公司提出，在有些机场天气预报中，短时 （TEMPO）时段覆盖了机场天气预报整个有效时间，使用户难以正确理解预报的含义， 尤其是航空公司难以将此类预报作为起飞放行的决策依据。
为此，通知做出了如下要求：
在预报有效时间不大于12 小时的机场天气预报中，TEMPO 的预报时段不应超过4 小 时；在预报有效时间大于12 小时的机场天气预报中，TEMPO 的预报时段不应超过6 小时。
同时，应注重机场天气预报中其他变化组指示码的使用。
当预期盛行天气情况将有 重大变化，而使用TEMPO 不合适时，应使用BECMG、FM、TL，或FM 和TL 结合使用。
五、今后几年的预报技术政策和工作思路
今后几年的预报技术政策和工作思路，从宏观上讲，就是“立足现状，兼顾发展，提高预报准确率”。
1、今后的预报工作重点是提高短时预报和现时预报的质量。
包括有效 时间9 小时预报趋势这路预报和起飞预报的质量，同时兼顾有效时间24 小时 的预报和有效时间更长的机场预报。
在我们的实际业务运行中，趋势着陆预报 和起飞预报就是现时预报的具体体现。
长期以来，我们有些台站的重点一直是 9 有效时间为9 小时的机场预报，而趋势着陆预报在大多数情况下都发 “NOSIG”，就很难使趋势着陆预报真正发挥作用。
起飞预报则是针对某一个 具体航班发布的预报，应用户要求发布的。
2、加强实时探测资料的应用 加强实时探测资料的使用是提高机场预报和现实预报质量最有效、最简 捷、最容易实现的途径。
尽管目前在预报方法上已经取得很大的进展，但最原 始的外推预报方法依旧在使用。
事实上，外推法目前仍是短时预报和现实预报 最常用的手段。
只是资料来源有了变化。
1）机场自动气象观测系统的实时探测资料的应用
机场自动气象观测资料的实时探测资料是及时反映机场及周边地区天气 要素变化的资料，最能体现机场当时的天气要素状况。
这也是国际民航组织将 AWOS 作为一类以上机场的配置内容。
目前在国内的民用机场中，已有50 个机场安装了机场自动观测系统 （AWOS），67 个机场安装了气象自动遥测站（AW11），用于探测机场跑道附 近的实时天气。
显示终端直接提供给预报、塔台和其他用户。
当机场无飞行时， 可实现无人值守自动发报。
在2002 年的航空气象大会上，大会秘书处提出了《支持机场运行的气象 要素》的工作文件中，介绍了（EANPG）气象小组在欧洲地区对相应气象要素 执行情况的调查结果，要求进一步发展和统一预报产品以支持机场运行能力的 提高。
通过问卷和检查反馈，EANPG 小组对RVR 及附件3 相应条款在欧洲的实 施情况得到了下列认识：
a）RVR：
RVR 探头的位置和计算方法在各机场差异很大；低能见度情况下， RVR 预报或警报对机场运行非常重要； b）风：
应关注测风仪器的精度，侧风、顺风、逆风和阵风的发布，并希望 ICAO 进一步标准化和统一风的测量、计算和临界值； 10 c）云和垂直能见度：
；目前，云的算法、云幕仪的位置不统一；垂直能见 度很重要，但目前的计算方法不可靠。
2） 2） 航空器空中天气报告资料的应用
商用飞机大都装有气象传感器以及自动数据收集和处理系统，可以把飞机 在飞行中得到的气象数据自动转播到地面，这种系统就是AMDAR（Aircraft Meteorological Data Relay）。
AMDAR时空密度高，是非常有成本效益的高 空资料源。
这种系统具有改善资料稀缺地区资料覆盖的潜力。
在过去的几年 里，全球约2000架飞机每天可以得到约190，000份飞机观测资料。
近年来，在国际民航组织和世界气象组织的全力推动下，航空器气象资料 的采集、分发及应用工作在发达国家和地区及一些发展中国家和全面铺开。
将飞机空中报告同化倒数值天气预报模式中的工作也取得了一定的成果。
“十.五”期间，中国气象局与中国民用航空总局以“民用航空器气象资 料的获取和共享”为主题，就在我国实施航空器资料下传（AMDAR）项目事宜 进行了协商，成立了由双方成员组成的“AMDAR 工作专家协调组”，在中国实 施AMDAR 资料的下传技应用项目。
到目前为止，我国每天参加交换的航空器空 中气象报告达6000 多份。
AMDAR 资料的最直接的应用首先体现在机场区域的天气分析和预报上,特 别是机场的现时预报上。
“十.五”期间，我们在这方面作了很多有益的工作。
航空飞机得到的气象观测报,尤其是在飞机起飞和降落期间得到的大气的气象 观测记录,相当于探空资料，大多集中在机场附近,而且不管是空间还是时间， 其密度都很大，能使机场预报员能够连续地监视机场及其附近区域的天气要素 变化和天气演变趋势。
民航传真广播系统改造完毕以后，我们将通过该系统分发这些资料。
对这些资料进行实时分析，将为准确制作超短时机场预报和现时 机场预报提供了良好的客观依据。
下面给出了一些图例。
11 使用空中天气报告进行天气要素分析的试验正在进行 风、温廓线和其他大气特征量由分析结果中获取.积冰预报与验证n 颠簸预报与验证n 重要天气预告图的修订与验证n 航空数值天气预报模式ln 机场重要天气预报n 加大资料收集的力度，动员更多的航空器下传天气报告n 改进现有AMDARn 工程效果，逐步增加基于航空器天气报告的使用产品 加强与航空业的联系，通过软件开发、提供更经济的技术方案来协助更多的n 航空公司参与AMDAR 工程
3） 雷达探测资料的应用
为加强雷达探测资料的应用，加大对机场及其周边地区的天气监测力度， 为机场预报的发布提供更丰富的资料，民航总局空管局在“十一五”规划中除 在空管中心站机场气象台配置机场多普勒天雷达，用于实时检测机场及周边地 区的天气外，还将实施“民航天气雷达共享平台”项目。
该项目的主要内容为：
在民航气象中心建立一套天气雷达综合处理系统，从中国气象局国家气象信息 中心引接中国气象局即将建成的158 部多普勒天气雷达探测资料，进行综合处 理后通过民航气象业务网分发，共民用航空气象业务使用。
同时，在七个地区 空管局和37 个空管中心引接当地的地方气象局的多普勒天气雷达实时资料。
实现天气雷达资源共享。
法国气象局几年前所开发《应用雷暴预报和报告系统以支持空域管理》 （ASPOC）的软件：
即基于雷达探测，对由于雷暴所导致的飞机偏航提前作出 预计，以更好地进行空域管理。
主要内容为：
ASPOC 定义对流云团的标准：
以 雷达的回波强度界定TCU 或CB；利用雷达和闪电定位网络，以雷达图象的时 间序列外推出雷暴的移动路径； ASPOC 的运用使空管人员更好的了解所可能 导致飞机偏航的天气状况，并及早采取相应措施以调节空中飞行流量。
12
4）4） 气象卫星探测资料的应用
由于中国气象局国家卫星气象中心于2005 年底发布了新的卫星资料产 品，通过现有的卫星接收站接收，使现有的卫星接收站在接收该卫星的探测资 料的同时，还能接受欧美及印度的卫星资料产品，为此，总局空管局在“十一 五”规划中列入了“卫星资料综合处理系统的项目”。
主要建设内容：
北京、上海、广州、成都、沈阳、西安、乌鲁木齐七地 静止气象卫星接收系统升级改造，需在升级现有气象静止气象卫星接收系统的 基础上，新建极轨气象卫星接收系统，开发相应产品，并实现在本责任区域的 分发。
新建北京、上海、广州、成都、乌鲁木齐五地极轨气象卫星接收系统， 开发应用软件。
现有的业务化气象卫星包括：
美国的GOES-8、GOES-10、NOAA-15、NOAA-16 和NOAA-17; 俄联邦的GOMS N-1、METEOR 2-20、METEOR 2-21、METEOR 3-5 和METEOR 3M N1; EUMETSAT 的Meteosat-5、Meteosat-6 和Meteosat-7; 中 国的FY-2B、FY-2C；另外在轨或现役的卫星包括：
美国的GOES-9、GOES-10 和GOES-11 以及EUMETSAT 的MSG-1、印度的气象卫星等。
5）地方气象部门自动气象站探测资料的应用
据中国气象局在网上公布的信息，地方气象部门在全国范围内已经建设了 近600 套气象自动站。
还有200 多套气象自动站在建。
布设的气象自动站总数 将达800 多套（从其他渠道得到的信息是1000 多套）。
这些自动站提交的资料 时间间隔为10 分钟，在中国气象局的层面上承诺资源共享，并且有些省局已 和当地机场气象部门达成资料共享协议。
有些气象自动站可能距机场非常近， 将有助于提高机场预报的准确性。
3、数值天气预报模式产品的使用
1）充分利用现有的数值天气预报产品
数值天气预报模式输出产品的应用，已成为预报发布的一个重要依据，对 13 预报正确率的提高做出了重要的贡献。
目前，有的地方已接受不少的数值预报 产品，最简单的是接受国家气象中心下发的T213 模式的输出产品，还有世界 区域预报系统的产品，有的已有能力接收日本、美国及欧洲中心的数值天气预 报模式输出的产品。
更有一些技术力量较强的业务部门，也自己开始转一些小 的模式。
这将有利于提高预报的准确性，鼓励业务运行部门使用数值天气预报 模式输出产品在预报业务中的应用。
2）加强对数值天气预报产品释用技术的研究
数值天气预报产品的应用，虽然
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