民航气象技术进步与创新发展

民航气象技术进步与创新发展

郭紫琼

西部机场集团天水机场有限公司  邮编741025 

摘要：2012年起，民航气象部门与行业用户共同探索基于气象条件的运行协调决策机制CDM和大面积航班延误应急响应机制MDRS，为民航运行决策提供基于天气影响的预警预报与服务，至此，民航气象业务总体上实现了“点—点线—点线面”的跨越，并实现了分级协同的预警预报服务模式。

关键词：民航气象；技术发展

    21世纪以来，随着民航强国、气象强国战略的不断深化推进，我国民用航空运输的强劲需求与气象业务发展的内生动力相结合，民航气象事业取得了长足发展，民航气象从经验性预报全面转向以资料同化、数值预报、统计预报、集合预报、人工智能等技术手段相结合的技术路线，民航气象预报的客观程度、精细程度实现了历史性的跨越。在现有航空运行体系下，国内一些繁忙枢纽机场、主干航路的航班密度早已饱和，空域容量制约着航班量增长，民航气象服务的社会价值与经济价值日益凸显。民航气象积极创新探索，提高技术水平，更新服务理念，实现气象信息与空管运行融合，评估天气变化对空域容量的预期影响，为系统性提升航空飞行的安全、正常和效率做出了重要贡献。

本文将回顾民航气象的技术进步，介绍民航气象服务的创新与探索，探讨民航气象的未来发展。

一、民航气象的目标与职责

《中国民用航空气象工作规则》规定，民航气象应全面、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，为航空飞行的安全、正常和效率作贡献。通过探测、收集、分析、处理气象资料，民航气象部门制作发布航空气象产品，为航空公司、空中交通管理部门、机场及其它航空用户及时准确地提供气象服务，致力提升飞行安全性，提高空域运行效率，提高机场运行标准，降低运行成本，促进节能减排，具有显著的社会效益、经济效益。

民航气象的业务主要有观测、预报、航空气候、空间天气、飞行气象情报交换、设施设备运行维护等，其中，民航气象预报是航空公司、空管单位组织实施和管理飞行活动的重要依据，主要包括：机场天气预报、航线天气预报、区域天气预报、航空天气警报、重要气象情报等，多以报文编码、明语简码、图形等格式进行发布。以机场天气预报为例，预报机场范围的风向、风速、能见度、气温、云量、云状、云底高、天气现象等。民航气象服务机构按照国际民用航空电码编码规则编制发布机场天气预报，在民航气象系统内进行交换，并通过国际航空固定电

信网等渠道进行国际间气象情报交换，为民航运行服务。

二、民航气象预报技术进展

民航气象预报具有定点、定时、定量精细化预报的特点。在机场天气预报中，气象要素的转折变化必须精确到小时或分钟级别。事实证明，航空气象服务水平是影响和制约航空运行管理水平的重要因素之一。早期的航空气象业务不具备数值预报技术的支撑，依靠预报员的经验制作发布报文、图形等格式的机场天气预报、航线天气预报等产品，随着航空业的快速发展，这些基本预报产品已不能满足航空公司、空管单位对气象服务的需求，数字化、易解读、便于融合计算的数据集正日益成为预报产品制作和服务输出的基本方式，数值预报技术的发展成熟为此提供了基础条件。

近30年，得益于探测资料的日益丰富精细、数值预报等技术的快速进步，预报精度、准确性得到显著

提升，全球数值预报的分辨率从50～100km提高到了10～20km或更高，区域数值预报的进步更为显著。数值预报产品在民航气象界的业务应用始于1990年代，除了接收中国气象局的T106全球数值预报格点数据集，民航气象部门还通过世界区域预报系统WAFS（World Area Forecast System）接收获得国际民航组织认证的航空数值预报产品，民航气象服务机构以此为基础开展航空气象解释应用，此后，基于区域数值预报模式、高分辨率区域短期集合预报技术、快速更新

技术的航空气象预报系统陆续得以研制运行，产品空间分辨率从140km提升至3～4km，时间分辨率也提高到1h甚至更高的水平，民航气象预报的客观程度、精细程度实现了历史性的跨越。

三、民航气象服务创新与探索

为持续提升气象服务品质，提升航空运行效率，民航气象部门始终致力于预报技术和服务手段创新，在航空数值预报系统开发建设、临近预报与快速更新预报技术研究试验、空管与气象信息融合的预报产品设计应用等方面积极探索。

近些年，民航气象部门大力优化航空气象预报产品设计，将气象信息与航空地理信息有机结合：利用数值预报预测对流天气分布、绘制仿真卫星云图及雷达回波图，沿航线走向绘制云系、空中积冰、颠簸、强对流天气的分布，使预报结果浅显易懂；为空中交通管制单位定制开发了机场进离场、沿跑道和关键航路的风场剖面图，展现机场终端区内一边至五边沿航空器运行轨迹风的变化；将预报结果叠加航线、机场终端区及扇区划设，开发航路可用性、机场终端区通行能力的容量预测产品，航线、进离港点、扇区未来受天气影响的时间、影响程度清晰明了，方便运行决策；为方便空管等用户“即指即显”地了解恶劣天气的空间分布及时间变化，开发了融合航班实时动态和雷暴天气空间分布态势的“管制运行气象支持系统”，为航空管制员合理科学指挥航班提供了决策依据。这些产品逐步实现了气象信息向管制决策信息的转换，航空用户可跳过对气象信息的思考理解，对航路、扇区、导航点受天气影响导致运行效率的损失一目了然，便于参考作出决策。民航气象逐步从对预报天气转换为预测天气变化对航空运行影响，这与WMO所倡导的研究“高影响天气”相一致，是对国际民航组织航空组块升级ASBU（Aviation System Block Upgrade）计划中“空管与气象信息融合”理念的创新探索。

四、结语

民航气象是服务于民用航空业的基础性、科技型事业，是国家气象、民航事业的重要组成部分，是民航安全、高效发展的重要力量。民航气象已形成以数值预报技术为基础，综合应用统计预报、集合预报、机器学习、融合多源数据和人工智能技术的民航气象预报技术路线，致力气象信息与用户运行信息融合，以技术为驱动，以需求为牵引，大力推进从天气预报到天气变化对航空运行影响预测的转变。民航气象应在ASBU、SWIM、TBO等领域加大创新投入，持续提升气象服务航空运行全过程的能力，大大减少天气对飞行的影响,为航空飞行的安全、

正常和效率作贡献。

参考文献

[1]中国民用航空局空管行业管理办公室,2015.中国民航航空系统组块升级（ASBU）发展与实施策略.北京:中国民用航空局空管行业管理办公室.

[2]周建华,林彩燕,2012.现代民航气象业务进展.气象科技进展,2(5):61-63.