空管與氣象信息一體化運(yùn)行研究分析

傅子濤

（中國民用航空華北地區(qū)空中交通管理局，北京　100621）

基金項(xiàng)目：高密度機(jī)場終端區(qū)空中交通擁堵演化原理及協(xié)同疏導(dǎo)技術(shù)研究（BK20170157）；終端區(qū)氣象服務(wù)技術(shù)研究（2017年民航空管科技項(xiàng)目）；基于相似日選擇的流量管理策略研究（2018年華北空管局科技項(xiàng)目）。

作者簡介：傅子濤（1982—），男，江西新余人，高級(jí)工程師，碩士，主要研究領(lǐng)域?yàn)榱髁抗芾怼庀笈c空管一體化運(yùn)行。E-mail：fuzitao_caac@163.com

摘　要：航空氣象作為影響空管運(yùn)行的重要因素，國內(nèi)外均開展了空管與氣象信息一體化的實(shí)踐與研究工作。在闡述國際民航組織基本氣象服務(wù)要求的基礎(chǔ)上，深入分析了管制指揮與流量管理對(duì)氣象服務(wù)信息的需求，并對(duì)美國和我國在氣象輔助決策分析方面的研究進(jìn)展和系統(tǒng)研發(fā)情況進(jìn)行深入的分析，為我國開展空管與氣象信息一體化的研發(fā)工作提供借鑒和參考。

關(guān)鍵詞：航空氣象服務(wù)；空管運(yùn)行需求；空管氣象一體化

中圖分類號(hào)：V355.1　文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

Research and Analysis of Air Traffic Management and Meteorological Information Integrated Operation

Fu Zitao

（China Civil Aviation Air Traffic Management Bureau in North China，Beijing，100621，China）

Abstract：As an important factor affecting the operation of air traffic management，the practice and research work of air traffic management and meteorological information integration has been carried out at home and abroad.On the basis of expounding the requirements of ICAO basic meteorological services，it deeply analyzes the demand of meteorological service information for air traffic control and flow management，and deeply studies the research progress and development of meteorological aided decision analysis system in the United States and China.The analysis provides reference for the research and development of air traffic management and meteorological information integration in China.

Key words：aviation weather service；air traffic management operation requirements；air traffic management and meteorological integration

0　引言

航空氣象服務(wù)是關(guān)系飛行安全、正常和效益的重要因素，準(zhǔn)確、及時(shí)地提供氣象信息是航空系統(tǒng)安全運(yùn)行的重要基礎(chǔ)。我國民航運(yùn)輸業(yè)的持續(xù)快速發(fā)展，給空中交通管理對(duì)氣象信息分發(fā)的及時(shí)性、預(yù)警預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確率、信息資源的集約化、氣象產(chǎn)品的精細(xì)化、氣象服務(wù)的決策輔助能力和集中統(tǒng)一程度等方面提出了更加迫切的需求。按照國際民航組織航空組塊升級(jí)（ASBU）B1-AMET模塊“管制-氣象信息一體化”建設(shè)目標(biāo)[1，2]，需將空管與氣象信息進(jìn)行深入融合應(yīng)用。

國際上根據(jù)氣象信息在空中交通管理中應(yīng)用的程度分成5級(jí)。其中，第一級(jí)是氣象和空中交通管理信息單獨(dú)顯示，第二級(jí)是能將相關(guān)信息融合顯示，第三級(jí)是可分析氣象對(duì)空域的影響程度，第四級(jí)可顯示受氣象影響的航班，第五級(jí)能提供相應(yīng)的輔助決策建議。氣象在空中交通管理中應(yīng)用程度層級(jí)分類如圖1所示。

1　基礎(chǔ)氣象服務(wù)

航空氣象服務(wù)機(jī)構(gòu)主要以各種航空氣象產(chǎn)品的形式對(duì)外提供民航氣象服務(wù)。服務(wù)產(chǎn)品包括機(jī)場天氣報(bào)告、機(jī)場預(yù)報(bào)、著陸預(yù)報(bào)、起飛預(yù)報(bào)、區(qū)域預(yù)報(bào)、航路預(yù)報(bào)、重要?dú)庀笄閳?bào)、低空氣象情報(bào)、機(jī)場警報(bào)、風(fēng)切變警報(bào)和航空數(shù)值預(yù)報(bào)產(chǎn)品等，以及轉(zhuǎn)發(fā)的國家氣象的相關(guān)觀測和預(yù)報(bào)產(chǎn)品等。這些航空氣象服務(wù)產(chǎn)品是航空公司制定和調(diào)整飛行計(jì)劃、管理部門進(jìn)行管制指揮和運(yùn)行決策、民用機(jī)場設(shè)施設(shè)備管理的重要依據(jù)之一，是飛行安全和效益的重要保障。航空氣象服務(wù)領(lǐng)域與公眾氣象服務(wù)領(lǐng)域的產(chǎn)品相比有三個(gè)顯著的特點(diǎn)：時(shí)空分辨率高、空間覆蓋范圍廣、產(chǎn)品種類繁多。國際民航組織在附件三中給出了滿足航空運(yùn)行的基本氣象服務(wù)建議[3]。各個(gè)國家的因國情不同，服務(wù)產(chǎn)品有一定區(qū)別，但概括而言，這些航空氣象服務(wù)產(chǎn)品主要包括兩大類：一類是關(guān)于當(dāng)前天氣情況的觀測，一類是關(guān)于未來天氣情況的預(yù)報(bào)。

航空氣象觀測產(chǎn)品主要包括機(jī)場例行天氣報(bào)告、機(jī)場特殊天氣報(bào)告、火山活動(dòng)觀測報(bào)告、航空器例行觀測、航空器特殊觀測等。

航空天氣預(yù)報(bào)產(chǎn)品包括機(jī)場預(yù)報(bào)、著陸預(yù)報(bào)、起飛預(yù)報(bào)、區(qū)域預(yù)報(bào)、航路預(yù)報(bào)、重要?dú)庀笄閳?bào)、低空氣象情報(bào)、機(jī)場警報(bào)和風(fēng)切變警報(bào)等。

2　空管運(yùn)行需求

根據(jù)國際民航組織附件三航空氣象服務(wù)要求所提供的基礎(chǔ)氣象服務(wù)，基本可以滿足空管、航空公司安全運(yùn)行的需求。為提升運(yùn)行效率，管制指揮和流量管理作為空管的核心業(yè)務(wù)對(duì)氣象產(chǎn)品的水平有更高的要求。

2.1　管制指揮運(yùn)行需求

2.1.1　塔臺(tái)管制氣象信息需求

機(jī)場塔臺(tái)管制服務(wù)是飛機(jī)到達(dá)和離開機(jī)場的控制，為其提供的氣象信息包括機(jī)場的機(jī)動(dòng)區(qū)（飛機(jī)跑道和滑行道）和機(jī)場附近（即在實(shí)際的起飛和著陸，或?qū)⒁M(jìn)入或離開的航線）。需要提供給塔臺(tái)的氣象信息包括：

（1）機(jī)場例行觀測和特殊報(bào)告，包括趨勢(shì)預(yù)報(bào)、METAR和SPECI、TAF和修訂報(bào)，以及機(jī)場有關(guān)的信息。

（2）重要?dú)庀笄閳?bào)（SIGMET）、低空氣象情報(bào)（AIRMET）、機(jī)場警報(bào)、風(fēng)切變警報(bào)及特定空域的航空器觀測報(bào)告。

（3）與當(dāng)?shù)貧庀蠓?wù)機(jī)構(gòu)約定的其他的氣象信息（如跑道表面風(fēng)的預(yù)測，用于確定跑道方向）。

（4）本場實(shí)時(shí)的天氣雷達(dá)、氣象衛(wèi)星云圖。

（5）與當(dāng)?shù)貧庀蠓?wù)機(jī)構(gòu)約定的關(guān)于火山灰的信息，主要是SIGMET的消息尚未發(fā)布時(shí)，關(guān)于火山灰云的信息。

（6）與當(dāng)?shù)貧庀蠓?wù)機(jī)構(gòu)約定的關(guān)于火山噴發(fā)前、火山噴發(fā)和火山灰云的信息。

（7）還有其他特別注意機(jī)場附近的重要?dú)庀髼l件的觀測和報(bào)告，特別是在爬升和接近區(qū)域。這些條件包括積雨云或雷暴、中度或重度顛簸、風(fēng)切變、微下?lián)舯┝鳌?/p>

（8）0～2h內(nèi)機(jī)場塔臺(tái)管制區(qū)域內(nèi)較為準(zhǔn)確的對(duì)流性天氣趨勢(shì)預(yù)報(bào)。

機(jī)場塔臺(tái)管制部門利用機(jī)場自動(dòng)觀測數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)顯示確定使用的跑道方向。塔臺(tái)管制部門利用本場實(shí)時(shí)的天氣雷達(dá)、氣象衛(wèi)星云圖顯示、實(shí)時(shí)更新的機(jī)場預(yù)報(bào)以及其他氣象情報(bào)得到風(fēng)向/風(fēng)速、能見度、一些重要天氣現(xiàn)象的起止時(shí)間，保障航空安全，提高機(jī)場的運(yùn)行效率。

2.1.2　進(jìn)近管制氣象信息需求

進(jìn)近管制為航班抵達(dá)或離開一個(gè)或多個(gè)機(jī)場提供空中交通管制服務(wù)。需要提供給進(jìn)近的氣象信息包括：

（1）終端區(qū)所有機(jī)場的機(jī)場例行觀測和特殊報(bào)告，包括趨勢(shì)預(yù)報(bào)、METAR和SPECI、TAF和修訂報(bào)，以及機(jī)場有關(guān)的信息。

（2）重要?dú)庀笄閳?bào)（SIGMET）、低空氣象情報(bào)（AIRMET）、機(jī)場警報(bào)、風(fēng)切變警報(bào)以及特定空域的航空器觀測報(bào)告。

（3）本場實(shí)時(shí)的天氣雷達(dá)、氣象衛(wèi)星云圖。

（4）與當(dāng)?shù)貧庀蠓?wù)機(jī)構(gòu)約定的關(guān)于火山灰的信息，主要是SIGMET的消息尚未發(fā)布時(shí)，關(guān)于火山灰云的信息。

（5）與當(dāng)?shù)貧庀蠓?wù)機(jī)構(gòu)約定的關(guān)于火山噴發(fā)前和火山噴發(fā)和火山灰云的信息。

（6）還有其他特別注意機(jī)場附近的重要?dú)庀髼l件的觀測和報(bào)告，特別是在爬升和接近區(qū)域。這些條件包括積雨云或雷暴、中度或重度顛簸、風(fēng)切變、微下?lián)舯┝鳌?/p>

（7）0～2h內(nèi)終端區(qū)域內(nèi)較為準(zhǔn)確的對(duì)流性天氣趨勢(shì)預(yù)報(bào)。

終端（進(jìn)近）管制部門將機(jī)場天氣報(bào)告、趨勢(shì)預(yù)報(bào)、機(jī)場預(yù)報(bào)其修訂預(yù)報(bào)及重要?dú)庀笄閳?bào)、低空氣象情報(bào)、風(fēng)切變警報(bào)及告警、機(jī)場警報(bào)、航空器觀測報(bào)告等，用于分析惡劣天氣對(duì)航路、航線的影響。輔助確定合適的進(jìn)離場航線，為進(jìn)場、離場飛行的航空器提供安全、高效的空中交通管制服務(wù)。

2.1.3　區(qū)域管制氣象信息需求

為在其管轄區(qū)內(nèi)管制飛行提供空中交通管制服務(wù)而設(shè)立的單位，需要提供給區(qū)管的氣象信息包括：

（1）終端區(qū)所有機(jī)場的機(jī)場例行觀測和特殊報(bào)告，包括趨勢(shì)預(yù)報(bào)、METAR和SPECI、TAF和修訂報(bào)，以及機(jī)場有關(guān)的信息。

（2）高空風(fēng)溫預(yù)報(bào)。

（3）重要天氣預(yù)報(bào)。

（4）重要?dú)庀笄閳?bào)（SIGMET）、低空氣象情報(bào)（AIRMET）、機(jī)場警報(bào)、風(fēng)切變警報(bào)，以及特定空域的航空器觀測報(bào)告。

（5）本場實(shí)時(shí)的天氣雷達(dá)、氣象衛(wèi)星云圖。

（6）關(guān)于意外釋放的放射性物質(zhì)的信息。

（7）熱帶氣旋信息。

（8）與當(dāng)?shù)貧庀蠓?wù)機(jī)構(gòu)約定的關(guān)于火山灰的信息，主要是SIGMET消息尚未發(fā)布時(shí)，關(guān)于火山灰云的信息。

（9）與當(dāng)?shù)貧庀蠓?wù)機(jī)構(gòu)約定的關(guān)于火山噴發(fā)前、火山噴發(fā)和火山灰云的信息。

（10）0～2h重要天氣的航路臨近預(yù)報(bào)，包括生消趨勢(shì)、影響范圍、移動(dòng)速度、移動(dòng)方向和強(qiáng)度等較為準(zhǔn)確的預(yù)測信息。

區(qū)域管制通過這些服務(wù)資源得出管制區(qū)內(nèi)各種危險(xiǎn)天氣的位置和范圍，為預(yù)設(shè)規(guī)避航路、開放繞飛空域、給航空器分配合適的高度層和時(shí)隙提供重要的決策信息，為采取合理的流量控制和運(yùn)行策略提供必要的輔助信息。

2.2　流量管理運(yùn)行需求

空中交通流量管理的目的，是在需要或預(yù)期需要超過空中交通管制（ATC）系統(tǒng)的可用容量期間，保證空中交通最佳地流向或通過這些區(qū)域。利用實(shí)時(shí)的全國、地區(qū)、終端區(qū)各類空域范圍內(nèi)天氣形勢(shì)和各主要機(jī)場天氣變化趨勢(shì)，預(yù)計(jì)或遇到影響航班正常的天氣出現(xiàn)時(shí)，為運(yùn)行協(xié)調(diào)決策部門提供機(jī)場和航路天氣咨詢服務(wù)，為運(yùn)行決策提供輔助參考。因此，為空中交通流量管理（ATFM）提供的氣象服務(wù)，側(cè)重于根據(jù)流量管理的需要，提供24小時(shí)或更長的精細(xì)化氣象預(yù)報(bào)產(chǎn)品，包括風(fēng)向風(fēng)速、能見度、重要天氣現(xiàn)象起止時(shí)間等的預(yù)報(bào)。流量管理主要完成流量態(tài)勢(shì)監(jiān)控、流量預(yù)測/預(yù)警、流量調(diào)配和調(diào)配方案制定以及飛行流量評(píng)估等任務(wù)。在這個(gè)過程中，氣象服務(wù)工作體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

（1）為各方建立共同情景意識(shí)提供必要的天氣實(shí)況和預(yù)報(bào)信息。

（2）參與運(yùn)行容量評(píng)估過程，分析天氣對(duì)運(yùn)行容量的影響程度，并提供量化的分析結(jié)果。

（3）參與流量管理方案的協(xié)同決策過程，在不同方案的選擇和具體參數(shù)設(shè)置方面提供輔助決策。

針對(duì)預(yù)戰(zhàn)術(shù)與戰(zhàn)術(shù)流量管理階段，主要的氣象需求如下。

2.2.1　預(yù)戰(zhàn)術(shù)流量管理氣象信息需求

1）未來一周天氣展望功能

針對(duì)春運(yùn)、暑運(yùn)、黃金周、大型活動(dòng)和重要運(yùn)輸保障任務(wù)，提供未來一周的天氣趨勢(shì)展望，包括極端惡劣天氣的影響分析。可根據(jù)衛(wèi)星、雷達(dá)等探測資料、預(yù)報(bào)產(chǎn)品等，把天氣信息轉(zhuǎn)化成非氣象參數(shù)，比如可能產(chǎn)生的空域約束條件，受到天氣影響的空域等。

2）未來24小時(shí)天氣預(yù)報(bào)及天氣預(yù)演分析功能

針對(duì)未來24小時(shí)預(yù)計(jì)出現(xiàn)的雷雨、冰雪、大風(fēng)、低云、低能見度天氣，提供反映影響時(shí)段、影響范圍和影響程度的直觀預(yù)報(bào)產(chǎn)品，以表格、圖形、圖像或相結(jié)合的方式展現(xiàn)預(yù)報(bào)結(jié)果，突出顯示受天氣影響超過額定程度的扇區(qū)、航路和機(jī)場。以動(dòng)態(tài)視頻的形式反映未來24小時(shí)雷雨等對(duì)流天氣對(duì)航路和扇區(qū)和影響過程，能夠呈現(xiàn)出航路和扇區(qū)受雷雨影響的方式和程度，以不同顏色表示不同時(shí)間和地點(diǎn)的雷雨回波強(qiáng)度。

2.2.2　戰(zhàn)術(shù)流量管理氣象信息需求

1）天氣態(tài)勢(shì)實(shí)時(shí)監(jiān)控功能

為各類天氣實(shí)況觀測產(chǎn)品創(chuàng)建綜合顯示界面，提供顯示、查詢、輸出和自動(dòng)告警功能。包括但不限于以下產(chǎn)品和信息：

● 自動(dòng)觀測信息；

● 航空例行天氣報(bào)告METAR；

● 特殊天氣報(bào)告SPECI；

● 終端氣象雷達(dá)拼圖；

● 閃電定位儀資料；

● 衛(wèi)星云圖；

● 飛行員報(bào)告。

2）傳統(tǒng)氣象預(yù)報(bào)產(chǎn)品綜合顯示功能

提供臨近天氣預(yù)報(bào)產(chǎn)品綜合顯示界面，提供顯示、查詢、輸出和自動(dòng)告警功能。包括但不限于以下產(chǎn)品和信息：

● 航空機(jī)場預(yù)報(bào)TAF；

● 重要?dú)庀笄閳?bào)SIGMET；

● 低空氣象情報(bào)AIRMET；

● 機(jī)場警報(bào)；

● 風(fēng)切變警報(bào)；

● 臺(tái)風(fēng)報(bào)；

● 航路積冰圖；

● 航路顛簸刨面圖；

● 重要天氣預(yù)報(bào)圖；

● 熱帶氣旋路徑圖；

● 火山灰告警資料。

3）臨近和短時(shí)天氣預(yù)報(bào)天氣預(yù)演分析功能

以空域信息為背景，以表格、圖形和圖像等形式，預(yù)報(bào)并展現(xiàn)未來6小時(shí)內(nèi)雷雨天氣系統(tǒng)的移動(dòng)、生消以及強(qiáng)度分布和變化對(duì)機(jī)場、扇區(qū)和航路的影響情況。以動(dòng)態(tài)視頻的形式反映未來6小時(shí)雷雨等對(duì)流天氣對(duì)航路、扇區(qū)和機(jī)場的影響過程，能夠呈現(xiàn)出航路和扇區(qū)受雷雨影響的方式和程度，以不同顏色表示不同時(shí)間和地點(diǎn)的雷雨回波強(qiáng)度。

3　空管與氣象一體化研發(fā)進(jìn)展

結(jié)合管制指揮和流量管理等實(shí)際運(yùn)行需求，美國等航空發(fā)達(dá)國家開展了相應(yīng)輔助決策系統(tǒng)的研發(fā)工作，我國也進(jìn)行了探索性的嘗試。

3.1　美國研發(fā)進(jìn)展

3.1.1　協(xié)同對(duì)流天氣預(yù)報(bào)產(chǎn)品

協(xié)同對(duì)流天氣預(yù)報(bào)產(chǎn)品（Collaborative Convective Forecast Product，CCFP）是FAA為流量管理定制的戰(zhàn)略性產(chǎn)品[4，5]。該產(chǎn)品主要借助下一代天氣雷達(dá)的聯(lián)網(wǎng)資料，用中尺度和天氣尺度理論進(jìn)行分析或結(jié)合模式預(yù)報(bào)以及預(yù)報(bào)員的經(jīng)驗(yàn)，由美國航空氣象中心（AWC）、航路管制中心氣象部門、航空公司氣象部門及加拿大氣象中心等單位通過天氣會(huì)商聯(lián)合發(fā)布，發(fā)布季節(jié)從3月1日到10月31日，標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間從世界時(shí)08Z到04Z，夏令時(shí)從07Z到03Z，一天發(fā)布11次。有效時(shí)間為2～8h。該產(chǎn)品的主要用戶為全國流量管理中心、航路管制中心及航空公司，用戶可以通過互聯(lián)網(wǎng)得到該產(chǎn)品。協(xié)同對(duì)流天氣預(yù)報(bào)產(chǎn)品如圖2所示。

CCFP不是對(duì)所有的對(duì)流活動(dòng)進(jìn)行預(yù)報(bào)，它所預(yù)報(bào)的區(qū)域不是“禁飛”區(qū)域。并且，它無法提供0～2h的臨近預(yù)報(bào)。此外，CCFP不發(fā)布修訂報(bào)。全國流量管制中心和各航路管制中心、各航空公司等，每天在現(xiàn)場每2小時(shí)舉行1次電話會(huì)議，也就是美國國家層面的流量管理決策會(huì)議。在雷雨季節(jié)，這個(gè)會(huì)議討論的主要內(nèi)容基本就是天氣問題，使用的氣象預(yù)報(bào)產(chǎn)品就是CCFP。

CCFP基本是源于人工預(yù)報(bào)的產(chǎn)品，預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率有其局限性。為了提高預(yù)報(bào)精度，需提高預(yù)報(bào)的客觀化程度。因此，F(xiàn)AA又組織開發(fā)了一系列的對(duì)流客觀預(yù)報(bào)產(chǎn)品，如LCH（Lamp CCFP Hybrid），它根據(jù)數(shù)值預(yù)報(bào)模式結(jié)果，利用MOS（Model Output Statistics）統(tǒng)計(jì)方法，結(jié)合閃電定位儀、雷達(dá)資料，每小時(shí)更新1次，對(duì)雷暴活動(dòng)進(jìn)行的概率預(yù)報(bào)產(chǎn)品，有效時(shí)間為25h，如圖3所示。

3.1.2　協(xié)作航空天氣聲明

從2015年3月3日起，美國航空氣象中心（AWC）為美國國家空域提供協(xié)作航空天氣聲明（Collaborative Aviation Weather Statement，CAWS），CAWS是重要天氣事件驅(qū)動(dòng)、加入人工分析預(yù)報(bào)經(jīng)驗(yàn)、改進(jìn)型的協(xié)同對(duì)流預(yù)報(bào)產(chǎn)品。CAWS包含文本信息和受影響區(qū)域的圖形圖片，沒有特定的發(fā)布時(shí)間，要求盡可能在雷雨發(fā)生前發(fā)出針對(duì)對(duì)流天氣的CAWS，是預(yù)報(bào)員在對(duì)數(shù)值預(yù)報(bào)模式準(zhǔn)確性的修訂，其使用性優(yōu)先于CCFP，是對(duì)CCFP有效的補(bǔ)充。CAWS和CCFP都將被流量管理部門用于支持決策策略，主要是為流量控制和航路變更提供決策信息，CAWS產(chǎn)品如圖4所示。

3.1.3　空中走廊綜合天氣系統(tǒng)

空中走廊綜合天氣系統(tǒng)（Corridor Integrated Weather System，CIWS），主要用戶是航路管制中心和終端管制中心[6，7]。CIWS提供0～2h的臨近預(yù)報(bào)，是一種戰(zhàn)術(shù)性流量管理產(chǎn)品。為了給航路交通流管理人員提供準(zhǔn)確、自動(dòng)化以及快速更新的關(guān)于風(fēng)暴位置和回波高度信息，實(shí)現(xiàn)對(duì)空域更有效的戰(zhàn)術(shù)使用，系統(tǒng)提供風(fēng)暴的兩小時(shí)高清、動(dòng)態(tài)的增長及衰減預(yù)報(bào)，通過提前自動(dòng)預(yù)報(bào)出雷達(dá)上雷暴的移動(dòng)、發(fā)展和消亡，為航路和終端交通流量管理服務(wù)，使得航空管制中心管制員可以更好地利用空域，提高效率，降低管制員工作負(fù)荷及大量減少延誤。信息每兩小時(shí)更新一次，預(yù)報(bào)時(shí)段為15～120min。CIWS產(chǎn)品將補(bǔ)充和補(bǔ)齊CCFP。

CIWS產(chǎn)品包括空氣柱水汽含量預(yù)報(bào)和回波頂高預(yù)報(bào)。它使用全自動(dòng)預(yù)報(bào)，夏季對(duì)流季節(jié)30min內(nèi)預(yù)報(bào)準(zhǔn)確性在60%以上，冬季降水30min預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率在90%以上。對(duì)大范圍穩(wěn)定發(fā)展變化的系統(tǒng)預(yù)報(bào)準(zhǔn)確性很好，但在預(yù)報(bào)對(duì)流的發(fā)生，特別是突發(fā)性對(duì)流，準(zhǔn)確率較低。CIWS產(chǎn)品如圖5所示。

3.1.4　終端區(qū)天氣集成系統(tǒng)

終端區(qū)天氣集成系統(tǒng)（Integrated Terminal Weather System，ITWS）是為終端航行系統(tǒng)用戶提供安全和規(guī)劃的產(chǎn)品，這些產(chǎn)品呈現(xiàn)當(dāng)前終端區(qū)天氣情況和未來20min左右的天氣預(yù)報(bào)，并通過整合來自各類FAA和國家氣象服務(wù)（NWS）部門的數(shù)據(jù)產(chǎn)品來實(shí)現(xiàn)，比如終端多普勒氣象雷達(dá)（TDWR）、機(jī)場監(jiān)視雷達(dá)（ASR-9）、下一代航空氣象雷達(dá)（NEXRAD）、低空風(fēng)切變告警系統(tǒng)（LLWAS）、場面自動(dòng)觀測系統(tǒng)（ASOS）以及其他NWS系統(tǒng)。由ITWS生成的產(chǎn)品包括風(fēng)切變、微下?lián)舯┝鞯念A(yù)測、雷暴單體和閃電信息、終端區(qū)域風(fēng)，跑道風(fēng)以及短期云頂和能見度預(yù)測[8-10]。

ITWS的預(yù)報(bào)有效時(shí)間為20min。主要功能包括微下?lián)舯┝鞯奶綔y和預(yù)報(bào)、陣風(fēng)鋒的探測和預(yù)報(bào)、雷暴的位置及移動(dòng)、風(fēng)暴云團(tuán)的資料、終端區(qū)域的風(fēng)預(yù)報(bào)、龍卷風(fēng)預(yù)報(bào)。未來的預(yù)報(bào)有效時(shí)間將由20min增加到60min，并將增加飛機(jī)尾流渦旋的咨詢系統(tǒng)。

ITWS可以把實(shí)際氣象雷達(dá)回波與異常傳播生成的信號(hào)區(qū)分開，也是終端區(qū)空中交通管理人員使用的主要工具，以獲得、處理及顯示當(dāng)前及預(yù)測的氣象信息。在美國紐約終端管制中心使用的ITWS產(chǎn)品界面如圖6所示。

3.1.5　航路可用性計(jì)劃工具

在美國紐約終端管制中心，CIWS與航路可用性計(jì)劃工具（Route Availability Planning Tool，RAPT）結(jié)合，主要使用CIWS的預(yù)報(bào)結(jié)果和云頂高。0～8h預(yù)報(bào)、未來的雷達(dá)回波圖像，在對(duì)流天氣影響下，提供飛機(jī)能否起飛和改變航路信息。

在紐約終端管制中心，CIWS與航路可用性計(jì)劃工具（Route Availability Planning Tool，RAPT）結(jié)合，成為一個(gè)管制決策工具，大大提高了強(qiáng)對(duì)流天氣時(shí)的航班離場率，并提高了紐約終端區(qū)域的航路引導(dǎo)能力。RAPT系統(tǒng)界面如圖7所示。

3.2　我國探索性嘗試

3.2.1　華北地區(qū)0～2h強(qiáng)天氣短時(shí)臨近預(yù)報(bào)系統(tǒng)

該系統(tǒng)基于雷達(dá)基數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)了三維拼圖和多方法0～2h外推，直接采用雷達(dá)基數(shù)據(jù)三維組網(wǎng)拼圖，且支持中國氣象局現(xiàn)有188部雷達(dá)基數(shù)據(jù)和華北民航自己的雷達(dá)基數(shù)據(jù)同時(shí)組網(wǎng)拼圖及外推。利用民航空管系統(tǒng)、中國氣象局系統(tǒng)的20部氣象雷達(dá)基數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)華北管制區(qū)范圍內(nèi)的雷達(dá)三維實(shí)時(shí)拼圖；利用多種算法實(shí)現(xiàn)雷雨回波的0～2h的臨近預(yù)報(bào)，輸出間隔為6min，同時(shí)給出管制區(qū)關(guān)鍵位置影響程度告警。華北地區(qū)0～2h強(qiáng)天氣短時(shí)臨近預(yù)報(bào)系統(tǒng)如圖8所示。

3.2.2　廣州終端區(qū)對(duì)流天氣臨近預(yù)報(bào)系統(tǒng)

中南空管局自行研制的廣州終端區(qū)對(duì)流天氣臨近預(yù)報(bào)（0～1h）產(chǎn)品于2013年7月在相關(guān)管制部門投入試用，現(xiàn)在已經(jīng)把該預(yù)報(bào)有效時(shí)間延長到2h，可對(duì)對(duì)流天氣對(duì)各關(guān)鍵點(diǎn)及空間位置的影響程度進(jìn)行定性的度量。廣州終端區(qū)對(duì)流天氣臨近預(yù)報(bào)系統(tǒng)界面如圖9所示。

4　結(jié)束語

隨著民航事業(yè)的迅猛發(fā)展，航空用戶要求更充分、更有效地使用空域資源，因而對(duì)航空氣象服務(wù)技術(shù)的要求也不斷提高。而在全球氣候變暖的大背景下，極端天氣事件尤其是嚴(yán)重影響飛行安全的危險(xiǎn)天氣頻繁發(fā)生、強(qiáng)度增強(qiáng)，對(duì)航空氣象服務(wù)提出了更高更新的要求。同時(shí)，現(xiàn)代電子信息技術(shù)的發(fā)展，為航空氣象預(yù)報(bào)由傳統(tǒng)的數(shù)字字符轉(zhuǎn)變?yōu)閳D表型、智能型的決策工具創(chuàng)造了條件。種種原因都使得國際上航空用戶對(duì)氣象預(yù)報(bào)的需求已由單純的氣象產(chǎn)品向有效的決策支持工具轉(zhuǎn)變。

國內(nèi)空管與氣象的融合應(yīng)用基本處于第二級(jí)和第三級(jí)，氣象服務(wù)暫不能滿足管制運(yùn)行的需求，尚存在航空氣象預(yù)報(bào)的客觀化程度偏低，預(yù)警的提前量不足，航空重要天氣的預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率不高，產(chǎn)品精度和更新頻率低，預(yù)報(bào)產(chǎn)品針對(duì)性不夠，且服務(wù)方式自動(dòng)化、信息化程度不高等問題，需要大量的人力來完成，不能保障信息傳遞的準(zhǔn)確性、一致性和及時(shí)性，缺乏支持協(xié)同決策、流量管理、區(qū)域管制、終端區(qū)管制服務(wù)的標(biāo)準(zhǔn)化、業(yè)務(wù)化及客觀化的氣象產(chǎn)品。亟須加強(qiáng)空管與氣象一體化運(yùn)行的實(shí)踐研究，開展以滿足管制運(yùn)行業(yè)務(wù)需求為目標(biāo)的氣象服務(wù)技術(shù)方法研究及系統(tǒng)研發(fā)工作。

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