阿克苏机场大气透射仪与前向散射仪数据对比分析

阿克苏机场大气透射仪与前向散射仪数据对比分析

殷鑫

阿克苏空管站气象台，新疆 阿克苏 843000 

阿克苏机场跑道27方向自动观测系统中大气透射仪和前向散射仪是探测计算RVR跑道视程的重要设备，如遇到大气透射仪或前向散射仪故障无法正常提供跑道视程数据时，选择应急备份设备会减少关键数据缺失造成不必要的影响，同时也能提高航班安全运行效率，因此对阿克苏机场跑道27方向大气透射仪和前向散射仪进行数据对比，来验证两个设备互为备份的可能性，共30天整点、半点大气透射仪和前向散射仪数据资料进行了对比。

一、对比数据的选择

对2019、2020、2021近三年能见度数据进行筛查，发现阿克苏机场低能见度大多出现在春季的3、4、5月，其中2020年4月沙尘天气日数是近三年中最多，经统计沙尘天气有23天，能见度小于800有4天，800—1500有6天，1500—3000有5天，3000—8000有8天，因此选择2020年4月1日-4月30日的数据更具有代表性，同时也能验证设备在低能见度下对跑道视程探测的准确性和可靠性。

二、跑道视程(RVR)

跑道视程（RVR）的定义：在跑道中线，航空器上的飞行员能看到跑道面上的标志或跑道边界灯或中线灯的距离。国际民航组织定义的跑道视程是一个以计算多种要素为基础的估算值，这些要素包括气象光学视程MOR、背景光亮度和运行因素跑道灯光强度，当跑道灯光强度和背景光亮度不变时，气象光学视程MOR的探测数值和RVR跑道视程成一定线性关系，因此对MOR的数值做对比分析在一定程度上能反映跑道视程的变化。

阿克苏机场自动观测系统大气透射仪和前向散射仪RVR的估算值范围最大值为2100。经过对数据的分析发现2020年4月1日-4月30日期间，使用大气透射仪和前向散射仪，估算的RVR值出现小于2100的数据占总基数的比例不到9%，所以大气透射仪、前向散射仪RVR值没有可比性，不对大气透射仪与前向散射仪估算的RVR数据做对比。

三、气象光学视程MOR

MOR 的定义：色温为2700K时的白炽灯所发出的平行光束，被大气吸收和散射后，光束的光通量衰减至5%时的距离。

图表1 ：2020年4月大气透射仪和前向散射仪MOR 数据曲线图

根据30天的数据处理分析，如上图表1，横轴是时间（UTC世界时，下图表2也是UTC），纵轴是MOR机测数值，前向散射仪所测得的MOR数据≥10000的数据137条，占数据总数的9.5%。因数据以千位为计数方式，大气透射仪MOR数据最大值为10000，前向散射仪计算MOR数值原理不同，最高可到达50000，导致数据大于一万以上时，两者数据对比差异较大，因此当MOR数据超过10000，表明大气透明度高，能见度好，其数据不具有实际的应用意义，因此不对大于10000的值进行数据对比分析。

图表2：2020年4月10日至4月16日MOR小于5000数据对比曲线图

针对图表1中4月份大气透射仪和前向散射仪MOR数据曲线图，选取了4月10日至4月16日大气透射仪和前向散射仪所测得MOR小于5000数据进行对比，如上图表2，从对比曲线图可以看出两者在低能见度下变化趋势走向一致，说明在低能见度下大气透射仪和前向散射仪探测数据稳定、可靠，因大气透射仪和前向散射仪因其工作原理不同，两者在不同的天气条件下探测的灵敏度有所不同，探测的MOR数值存在轻微误差是正常情况。

图表3：1分钟大气透射仪和前向散射仪MOR数据差值区间的百分比

上图表3是对4月份30天的大气透射仪和前向散射仪1分钟MOR机测数据差值进行对比，统计汇总成MOR数据对比差值区间百分比图。上图表3可以看出，大气透射仪、前向散射仪数据对比差值为0的数据占总数的46%，差值0-＜500数据为16%，差值≥500-＜1000数据为10%，差值≥1000-＜1500数据为22%，差值1500≤-＜2000数据为0%，差值2000≤-＜3000数据为5%，差值3000≤-＜4000数据为1%，差值≥4000的数据为0%。大气透射仪和前向散射仪MOR对比差值小于1500占到了总数的94%，对比差值大于1500以上只占总数的6%，两者对比差值不存在大于4000以上数据。

图表4：1分钟差值为≥0—＜500米时大气透射仪和前向散射仪机测MOR数据区间

针对表3中对比差值区间为0-＜500，占总数的16%，对其数据进行了对比分析，如上图表4，可看出对比差值为0-＜500时，大气透射仪和前向散射仪机测MOR数值区间在800—5000居多。

图表 5：1分钟差值为≥1000米—＜1500米时大气透射仪和前向散射仪机测MOR数据区间

针对表3中对比差值区间1000≤-＜1500，占总数的22%，对其数据进行对比分析如上图表5，大气透射仪和前向散射仪对比差值在1000≤-＜1500时，两者MOR机测数值在≥5000居多，且次数很接近。

四、分析总结

通过对2020年4月1日-4月30日27方向自观系统大气透射仪和前向散射仪数据对比分析研究，可以得出大气透射仪和前向散射仪的MOR数据一致较高，数据差异性不大，大气透射仪和前向散射仪MOR对比差值小于1500占到了总基数的94%，对比差值大于1500以上只占总基数的6%，两者对比差值不存在大于4000以上数据,且数据有差异时出现的时段都很接近。因RVR的计算结果受气象光学视程MOR、背景光亮度和跑道灯光强度的影响，当跑道灯光强度和背景光亮度不变时，RVR的变化与气象光学视程MOR有一定的线性关系，从而通过MOR的数据对比，在一定程度上也能反映大气透射仪和前向散射仪RVR的数据对比情况。从各项数据对比结果分析，在主用设备大气透射仪故障时前向散射仪可以作为备份设备使用。