呼和浩特機場降雪天氣環流形勢特征分析及安全運行

張 序

(中國國際航空股份有限公司 運行控制中心西南分控中心飛行簽派室，成都 610225)

0 引言

內蒙古自治區的呼和浩特/白塔機場(IATA：ZBHH，ICAO：HET，以下簡稱：呼和浩特機場)為民用4E級機場，是內蒙古自治區第一大航空樞紐，也是目前飛往北京兩個機場的重要備降機場之一。呼和浩特機場跑道號碼為08號和26號，機場可用起飛滑跑距離為3600 m，跑道道面為水泥混凝土結構。

呼和浩特氣候干旱、多晴天，冬季漫長且寒冷，常有大范圍的降雪。降雪天氣對民航運輸影響很大，容易在機場跑道和飛機表面形成積雪、積冰。近年來，降雪天氣的成因、特點以及對社會經濟的影響是學者研究的主要問題之一。王喜等[1]、蘇亮[2]、馮景瑜等[3]、佟莎仁等[4]分別對江蘇、錫林格勒、延邊和科爾沁地區的降雪過程進行分析。張騰飛等[5]分析了暴雪天氣對牧區生產、生活的影響，并建議通過加強雪災預報等措施減少損失。也有學者研究了降雪天氣下的積雪過程[6-7]以及除雪工作流程[8-9]，這些研究工作為降雪天氣民航機場航空器的安全運營奠定了基礎。

惡劣天氣對民用機場安全運營的研究主要集中在低能見度天氣、顛簸天氣、強對流天氣，對降雪天氣影響的研究集中在雪情通告方面[10]，而降雪天氣特別是暴雪天氣的發展過程對航班安全運營的研究還偏少，為此，本文以呼和浩特機場為研究對象，通過對降雪天氣形勢環流分型梳理，分析其所屬區域降雪時空分布特征，并整理強降雪天氣對飛行安全的影響，提出安全飛行的措施。

1 降雪天氣及環流形勢特征分析

呼和浩特機場由東北向西南逐漸傾斜，西部地區低而東部地區高，北面以山脈為主，平原地區主要分布在機場南部以及西南部。機場所在區域呈典型的溫帶半干旱氣候和大陸性季風氣候。圖1所示為內蒙古自治區降雪頻次圖，可見，該機場所在區域的降雪不均勻地分布在每年的10月份至次年的4月份之間。

呼和浩特機場區域內天氣環流形勢的統計分析發現，該區域分別受強冷空氣和弱冷空氣兩種天氣形勢影響：貝加爾湖氣旋低槽型、蒙古氣旋低槽型和西來斜壓低槽型三種天氣環流形勢是呼和浩特機場強冷空氣類降雪天氣形勢；槽渦型、切變型和北槽南渦型三種天氣環流形勢是影響呼和浩特機場的弱冷空氣類降雪天氣形勢[11-13]。強冷空氣類降雪天氣常和高空長波槽脊相聯系，在地面冷鋒或氣旋的配合下，形成大風、吹雪和寒潮天氣，其中吹雪可使機場能見度下降較快，數分鐘之內就下降到安全飛行的標準之下，對飛機安全飛行的影響很大。弱冷空氣類降雪天氣大多和南支暖濕支槽渦或切變線遇弱的冷空氣抬升相關，降雪量雖不大，但會降低跑道摩擦系數，跑道或滑行道上的積雪會影響飛行員的觀察視線，存在飛機著陸偏離跑道或過早、過遲接地等安全隱患。

1.1 強冷空氣降雪天氣環流形勢特征分析

貝加爾湖氣旋低槽型降雪天氣是西伯利亞的冷空氣通過貝加爾湖進入蒙古高原后，形成穩定橫槽。圖2所示為2015年2月27日地面及高空天氣環流形勢場圖。當冷空氣集聚加強后易形成強冷空氣，夏季易發生降水，冬季易發生降雪[14]。

圖2 2015年2月27日地面及高空天氣環流形勢場

由于呼和浩特機場距離氣旋中心較遠，不會形成強降雪，但陣性特點突出，時大時小的降雪(雨)導致能見度變化快。2014年11月28日呼和浩特機場的降雪天氣過程降雪量不足1 mm，地面積雪不明顯，圖3所示為該日的地面及高空天氣環流形勢場。

圖3 2014年11月28日地面及高空天氣環流形勢場

蒙古氣旋形成在蒙古中部和東部地區，受地形影響，有明顯的季節變化[15]，降雪過程常伴隨出現大風、降溫天氣[16]。大風形成的吹雪、吹沙易導致能見度迅速下降，揚起的沙塵還會對飛機發動機造成影響，是我國北方沙塵暴天氣過程的主要影響系統。2016年3月4日—5日發生在呼倫貝爾境內的一次大范圍降雪天氣就受蒙古氣旋的影響[17]，這種降雪天氣同樣具有典型的陣性特點，夜間影響程度會更強。此外，受地面河套氣旋或倒槽的影響，西來斜壓低槽型降雪天氣的范圍和強度表現出持續時間長，但強度和分布范圍不均勻。2015年1月28日呼和浩特機場夜間開始的降雪天氣(圖4)持續了7個小時，降雪量達3.8 mm，造成多個航班取消或者延誤。

圖4 2015年1月28日地面及高空天氣環流形勢場

由圖2～圖4可知，呼和浩特機場所屬區域在強冷空氣的作用下形成的地面及高空天氣環流形勢場特征完全不同。此外，強冷空氣背景下的降雪天氣，陣性特點突出，持續時間較長，常形成大風天氣，對能見度影響明顯，航班運行期間還應提示機組關注顛簸和風切變對飛行安全的影響。

1.2 弱冷空氣降雪天氣環流形勢特征分析

槽渦型環流形勢是蒙古地區低渦和低槽冬移過程遇到河套以南強烈暖平流后形成的，降雪過程時間短，降雪量偏少。2010年1月3日在錫林格勒盟地區形成的降雪天氣就是典型的槽渦型結構[18]，期間冷性低渦槽冬移南區，地面河套氣旋東移減弱形成河套倒槽，降雪過程發生在低槽頂部偏南的位置。切變型環流形勢最顯著的特點就是在高空及地面天氣環流形勢場出現“人”字形切變，在地面倒槽的影響下，降雪時間長，范圍小，變化大，當“人”字形切變逐漸轉變為深槽后，降雪天氣減弱[19]。北槽南渦型環流形勢對降雪、降雨的形成極其有利，高空長波槽和地面低槽是主要影響系統，北支槽南壓是觸發大雪的熱力因子[20]。雖然降雪量的大小與冷空氣的強弱程度無必然聯系，但弱冷空氣類降雪天氣不容易造成跑道積雪，陣性大風也弱于強冷空氣類降雪天氣，對飛行安全的影響比較小，而低溫天氣容易造成飛機表面積冰、積霜，飛機起飛前的除、防冰工作就很重要。

2 降雪天氣及對飛行安全的影響

降雪天氣特別是暴雪天氣容易引發飛行的不安全事件，可導致跑道道面出現積雪、積冰的情況，使跑道道面摩擦系數變小，飛機起飛、著陸的滑跑距離會變長，飛機可用載量降低或者起飛關鍵速度變大。另外，暴雪天氣還會導致機場區域的跑道視程下降，影響飛行員著陸進近過程的操作。有時降雪天氣的低溫還會使飛機表面形成明冰或霧凇等附著物，導致飛機失速臨界角變小，在起飛過程中發生無告警失速，在此情況下，飛行員不易及時從失速狀態改出，有墜機風險。

2.1 對機場航空器活動區的影響

呼和浩特機場地勢相對平坦，在嚴寒干冷條件下，容易形成積雪，積雪覆蓋機場跑道等航空器活動區域，造成摩擦系數變差，會影響飛行員對航空器地面標識的觀察，如果持續時間較長的中到暴雪天氣還會影響機場助航燈光的使用，對飛機的著陸和起飛過程的安全影響很大。

2.2 對地面飛機的影響

降雪導致在地面飛機的蒙皮上形成積雪，滿足相對濕度和溫度等積冰條件后，飛機表面會形成積冰(霜)，改變飛機翼面的形狀及氣動特性，從而影響飛機的升力，當飛機機翼左右兩側產生升力差距過大時，會影響飛機的穩定性，致使阻力增加。此外，左右兩側升力差值會使飛機起飛時沿縱軸產生額外的滾轉力矩，飛機存在因失速而發生墜毀的風險。如果飛機部分設備進氣口因積冰堵塞會造成飛機儀表失效，對安全飛行的影響很大。

2.3 對空中飛機的影響

降雪時，常出現積冰區，飛機穿越積冰區時，易在飛機表面形成積冰狀態，甚至強積冰，飛機在空中積冰，會造成飛機升力減少、阻力增加，同時爬升性能下降、臨界迎角減小、失速的速度增大，這樣導致飛機的安定性和操縱性下降。飛機一旦在空中積冰，飛機的迎角探測器、空速管動靜壓口結冰和堵塞，造成指示不準，致使飛行員錯誤操縱，如空速管動壓口堵塞，飛機的空速表高度表指示不準確，發動機進氣道及進氣部件結冰，輕者會使發動機的功率降低，重者能造成發動機的損壞，當機翼上冰塊脫落，有可能會打壞后置發動機，造成更嚴重得事故。

2.4 對飛行員視野的影響

降雪的覆蓋形成大面積的白色環境，參照物形成視覺差，飛行員判斷飛機高度時容易產生錯覺，進近軌跡判斷偏高，造成選擇的進近軌跡偏低，存在撞向較高障礙物或跑道接地兩種重大飛行事故。雪花易堆積在駕駛艙擋風玻璃上，甚至形成積冰，導致駕駛艙內部光線變暗或者明暗不均勻。積冰導致風擋玻璃變厚，將影響飛行員對外界參考物高低和距離遠近的判斷，目視條件惡化影響飛行員起飛和著陸操作，飛機過早的接地，造成跑道外接地等不安全事件的發生。

3 降雪天氣下安全飛行的應對措施

飛機在降雪天氣背景下的安全飛行包括氣象部門、管制部門、機場部門和航空公司等多個工作崗位相互協作，在航空公司，需要飛行員、飛行簽派員、機務工程師和氣象分析員協作積極應對。

3.1 加強天氣會商制度，完善降雪天氣預警

隨著科技進步，天氣預報的準確性逐年提升，降雪天氣發生前在地面及高空天氣環流形勢場上呈典型狀態，在民航業冬春航季到來之際，航空公司的飛行簽派員應將呼和浩特機場作為受降雪影響的重點機場持續關注，氣象分析人員應加強與呼和浩特機場氣象部門的會商機制，在呼和浩特機場大概率發生冰雪天氣時，應及時發布降雪天氣預警，詳細描述呼和浩特機場降雪天氣預計發生的時間段、降雪天氣發展趨勢、災害程度和影響范圍。只有盡可能詳細準確地描述冰雪天氣對呼和浩特機場安全運行的影響程度，空管部門、航空公司和機場的工作人員才能對航班運行做出正確決策。如果遇到呼和浩特機場冰雪天氣發展趨勢發生改變，氣象席位及時更新預警信息，值班簽派員結合新的預警信息調整前期決策，確保不會影響飛行安全。降雪天氣好轉后，及時向簽派值班席位提供新的會商結論，為后續呼和浩特機場起降航班恢復運行提供支持。

3.2 強化飛行員起降各階段操作培訓，確保滿足安全飛行要求

無論行業規章還是航空公司的相關手冊，對降雪天氣下機組各環節操作都做出規定，如飛行前準備中做好預案、繞機檢查結合除防冰工作、從飛行操作能力和心理素質提升飛行員技術。在飛行準備階段，飛行員結合飛行簽派員針對呼和浩特機場冰雪天氣背景下的放行講解，參考氣象預報中呼和浩特機場降雪天氣的發展趨勢，做好飛機在呼和浩特機場起降過程中避開或安全通過積冰區的最佳預案，并關注飛機加溫設備的使用。當呼和浩特機場區域滿足積冰條件時，飛行員和機務工程師都應該嚴格按照規定仔細檢查在呼和浩特機場停場、過站飛機的皮托管、靜壓孔和一些細小的傳感探頭等重要機件是否有積冰現象，并確保無可見積冰在飛機表面形成。當飛機表面發現有積冰后，必須認真檢查飛機操縱系統工作是否正常，有無卡阻情況，嚴格做好飛機在呼和浩特機場的除、防冰工作。飛行員要觀察飛機的加溫設備是否正常，在嚴格落實除防冰工作的基礎上，了解呼和浩特機場流量控制的情況，分析飛機在呼和浩特機場大概的地面滑行時間，做好計算，確保飛機能在除防冰工作的有效時間內起飛，避免飛機表面二次積冰。在著陸過程中，雪花和風擋形成了較薄積冰導致出現視覺誤差時，飛行員要選擇相信儀表，不要盲目地相信自己的判斷。冬季低溫條件下如使用加溫設備，易導致部分設備老化或破裂，飛行員和機務工程師必須經常檢查裸露的導管和接頭有無泄漏、裂紋的現象，對老化的狀態應引起重視。

類似于呼和浩特機場的降雪天氣，幾乎所以飛機在機場降雪天氣背景下的起飛和著陸，對飛行員的精力分配和操作技術考驗很大，航空公司可以以呼和浩特機場為典型機場，通過專題培訓和模擬機訓練的形式加強飛行人員的飛機技術提升，強化跑道積雪影響觀察判斷時飛行員的起飛和著陸操作技術，并加強飛行員在心理方面的培訓，讓過硬的心理素質成為支持他們冷靜處理特殊天氣背景下安全飛行的有力支持，也不會因為緊張或準備不足導致技術動作變形或操作遲緩，造成不安全事件發生。

3.3 靈活運用“七字訣”嚴格放行標準，守好安全紅線

飛行簽派員在呼和浩特機場降雪天氣發生、發展過程中，必須靈活運用航班運行控制“摁、推、搶、保、消、撈、調”的“七字訣”確保航班安全、順暢的飛行。在降雪發生前，結合氣象部門發布的呼和浩特機場降雪天氣的趨勢預報及時“摁”住未起飛的航班，“推”遲起飛時刻，避開對安全飛行的影響。在呼和浩特機場降雪天氣形成初期，結合惡劣天氣的影響趨勢和影響范圍，可協助飛行員向呼和浩特機場管制部門申請航班直飛，減少空中飛行時間，“搶”出在呼和浩特機場提前落地的機會，及時避開降雪天氣“峰值”期的影響。飛行簽派員應結合呼和浩特機場降雪天氣發展趨勢展開科學評估，分批次完成呼和浩特機場起降航班的簽派放行工作，關注重點航班的準備情況，確“保”航班能安全順暢執行。對部分客座率偏低的航班，飛行簽派員可果斷取“消”航班飛行，及時引導旅客改簽其他航班，將空出的運力用于執行延誤時間較長的航班。待影響呼和浩特機場的降雪天氣消散后，對有超時運行風險的航班或后續有其他保障要求的航班，協調各保障單位，在超時運行前將飛機“撈”回。最后在“大運行”的平臺下，結合公司運力情況，“調”整航班計劃，盤活整個航空公司在呼和浩特機場起降航班的運行動態。總的來說，就是飛行簽派員靈活運用“七字訣”，提出運行建議和意見，爭取外部支持，努力改善呼和浩特機場的運行環境。

4 結論

本文以呼和浩特機場為對象，分析了機場所屬區域降雪天氣環流形勢特征，統計分析表明，該區域分別受強冷空氣和弱冷空氣兩種形勢影響，且強冷空氣形勢對呼和浩特機場飛行器安全運營的影響較弱冷空氣的影響大。基于呼和浩特機場所屬區域的天氣環流特征，提出了降雪天氣下呼和浩特機場安全運營的安全措施。總體而言這些安全措施包括兩方面：(1)多部門，包括氣象部門、管制部門、機場部門和航空公司等，多個工作崗位相互協作；(2)航空公司內部，需公司所屬飛行員、飛行簽派員、機務工程師和氣象分析員相互協調。文中提出的安全措施也可為其他惡劣天氣下安全飛行應對措施的制定提供參考與借鑒。