通用航空氣象災害監測與預報預警技術新進展

關鍵詞通用航空；氣象災害；預報預警；航空氣象服務

我國在1986年前沒有明確的通用航空定義，使用“專業飛行”這一名詞。1986年后，國務院啟用了通用航空這一定義，“專業飛行”的名詞退出歷史舞臺，“通用航空”成為正式名稱。1995年第八屆全國人民代表大會常務委員會審議通過了《中華人民共和國民用航空法》，此法規明確規定通用航空是指使用民用航空器從事公共航空運輸以外的民用航空活動（張杰，2016）。通用航空的活動范圍包括行業作業飛行（工業、林業、漁牧業、交通運輸業、建筑業、礦業等）公益服務飛行（搶險救災、醫療衛生、文體教育等）和業務作業飛行（海洋監測、科研服務、氣象監測預報、人工降雨等）。《中華人民共和國民用航空法》《國務院關于通用航空管理的暫行規定》及《通用航空飛行管理條例》等先后頒布的法規促使我國通用航空業進人發展快車道。行業發展環境的改善、基礎設施建設的加快以及我國空域改革的逐步推進，為我國通用航空業的進一步發展奠定了基礎。受相關利好政策影響，我國通用航空作業總量持續上升，行業收入量級增加，從業人員隊伍不斷擴大，業務應用場景更加豐富。

2008年在四川汶川爆發的汶川大地震，共造成4625.6萬人受災，69227人遇難，是新中國成立以來破壞性最強、救災難度最大的一次地震（汶川特大地震四川抗震救災志編纂委員會，2017）。災難發生后，原成都軍區在 ^2h 內就派出了多架直升機參與救援，然而受到災后通信終端損壞、氣象條件惡劣、地標被破壞等不良因素的限制，航空應急救援的快速性和不受地面道路中斷影響的優越性沒有充分發揮，每日的飛行架次極其有限。自此，通用航空的重要性開始凸顯。經過數十年的發展，我國通用航空飛行業務開始涉及生產生活的多方面，許多旅游景區開展了航空旅游業務，在測繪行業中無人機測繪的比重逐漸增大，快遞行業也嘗試使用無人機進行配送服務，通用航空發展為各領域帶來了新的動能。

2016年國務院辦公廳頒布《關于促進通用航空業發展的指導意見》，對通用航空業發展作出統一部署。截至2022年底，我國通用航空全國在冊管理的通用機場數量達399個，同比增長 7.8% ，比上年底凈增29個；在冊航空器總數達到3186架，其中，教學訓練用飛機1157架，占比為 36.32% 。2022年頒布的《“十四五”通用航空發展專項規劃》中指出，到2025年，在冊通用航空機場數量將達到500個，通用航空飛行總量達到450萬h，有人機企業數量達到750家，無人機企業數量達到18000家。通用航空作為戰略性新興產業，是航空產業發展壯大的基礎，也是深化民航供給側改革、支撐交通強國建設的內在要求。通用航空行業的發展對氣象服務保障提出了更高要求。

通用航空器的飛行特點與公共運輸航空不同，通用航空器品種繁雜，飛行高度多變，飛行空域隨意性大，且使用的機場類型多，既會使用運輸機場、軍民合用機場，也會使用通用航空固定或者臨時機場，對氣象保障服務的要求具有定點化、多樣化和精細化的特點。目前我國的通用航空通常在運輸航線外的區域執行任務，特別是在低空空域飛行的通用航空器，其接收氣象服務的方式和手段都較為落后。大多數通用航空機場的氣象預報預警體系基礎建設尚不完善。

國外通用航空氣象災害監測與預報預警技術近年來取得了顯著進展。數值天氣預報（numericalweatherprediction，NWP）系統作為預報基礎，有學者通過不斷精細化的模式和改進的數據同化技術，提高了對小尺度天氣現象如雷暴的預報能力（Joeetal.，2022）。此外，觀測技術的發展，如多普勒雷達、衛星、激光雷達等，為獲取高分辨率數據提供了新的途徑，這些數據對于理解天氣現象和提高預報精度至關重要（Shunetal.，2009）。有學者在觀測資料與預報模式之間建立有效的數據同化和后處理技術，提高了預報的準確性。例如，加拿大的示范系統和使用試驗臺及觀測站作為進步環境的例子，展示了如何通過合作伙伴關系在空間觀測和航空領域取得進展（Blickensderferetal.，2017）。有學者從預報模式中提取關鍵的用戶信息，通過數據驅動的預報工具，以及臨近預報和統計后處理，提高了模式預報的精度和可信度（Knecht，2007）。此外，針對特定應用領域的預報需求，如航空氣象服務，通過集成多種觀測數據和預報模式，國外學者研究提供了更為精確的預報產品。例如，國外學者研發的預報系統能夠無縫地提供從起飛、爬升、巡航、下降到著陸的全鏈條信息，以分鐘和幾百米為精度，在 6～12h 的預報時間內，提供高度精確的航空數據預報服務（vonWillemseetal.，2014）。在技術轉移和創新方面，國外學者通過示范項目、測試平臺和長期戰略計劃，加速了從研究到業務的轉化過程。例如，NOAA的多個測試平臺和試驗場，為新的天氣數據或產品、改進的分析技術、更好的統計或動態模型和預報技術提供了測試和評估的機會（Gultepeetal.，2019）。總體而言，國外通用航空氣象災害監測與預報預警技術正朝著更高分辨率、更精細化的方向發展，通過不斷的技術創新和合作伙伴關系的建立，提高對航空氣象災害的監測和預警能力（Anamanetal.，2017；Boyd，2017）。隨著機器學習等新技術的引入，國外有研究提出了新的實時風速和湍流預報方法，通過先進的數值模式、數據同化技術和機器學習方法來提高預報的準確性和時效性，豐富了城市空中交通氣象服務的預報形式（Domingoetal.，2022;ChritandMajdi，2024）。有研究探討了極端天氣災害環境下飛機所受到風險的評估方法，綜合考慮了包括風向、雷暴、能見度等多種影響因素，并提出了改進決策支持系統的方法（Sermietal.，2015；TemmeandTienes，2018）。有研究利用大數據技術和機器學習算法來提高氣象預報的準確性和效率，并討論了機器學習在天氣預報和氣候分析中的應用和前景（Aguiaret al.，2017；Aljawarneh etal.，2021;Bochenek andUstrnul，2022）。

我國在通用航空氣象服務方面的起步較晚，災害性天氣監測預報預警服務存在著諸多不足，例如觀探測設備數量短缺、觀探測手段不夠先進、氣象觀測資料種類不全、歷史資料庫不完整、氣象資料共享渠道窄、針對性氣象產品制作能力有限等問題。這些氣象服務方面的短板，使得目前我國通用航空氣象服務能力滯后于國際氣象發達國家或地區。通常來說，通用航空器相較民航航空器更“輕、小、慢”，飛行空域處于低空，局部氣象條件更復雜，飛行路線不固定且個性化，故而針對通用航空業的氣象預報預警服務要求產品的高精度與產品的多樣化。在相關產業政策鼓勵下，我國通用航空業進入高速發展期。基于此，針對我國現階段通用航空來說，充實低空區域內的通用航空飛行所需的氣象資料，建立并完善氣象服務流程，開發更高精度的低空氣象預報產品，建設航空氣象信息共享服務平臺，為通用航空氣象行業提供高質量智慧氣象服務，對有效推動通用航空業發展有著重要的科學意義與應用價值（梁薨等，2019）。

近年來，低空經濟的氣象保障研究也受到國內外學者的廣泛關注，主要體現在以下幾個方面：首先，在數值天氣預報（NWP）模式方面，研究者正致力于提高模式分辨率和預報準確性。特別是在對低空氣象條件的預報上，觀測技術也在不斷進步，例如利用無人機和多普勒雷達系統收集低空氣象數據，以及使用激光雷達監測低空風切變和湍流（Joeetal.，2022）。此外，數據同化技術通過結合觀測數據與預報模式提高了預報的精確度，移動和互聯網技術的應用使得氣象信息的實時獲取和共享變得更加便捷，人工智能和機器學習技術被用于提高天氣預報的準確性和進行天氣模式識別，這些技術的應用使得氣象服務產品更加多樣化，以滿足不同用戶的需求（Blickensderferetal.，2017；Gultepe et al.，2019）。同時，氣象信息的可視化、氣候變化對低空經濟影響的研究、政策法規的制定以及國際合作與交流也在不斷加強，低空氣象災害的監測與預警系統正在逐步建立和完善（梁薨等，2019）。這些進展共同推動了低空經濟氣象保障技術的發展，提高了低空飛行的安全性和效率。

本文簡要回顧了近年來國內外通用航空業氣象服務的主要進展與發展趨勢，主要包括影響通用航空安全的主要氣象災害及通用航空氣象預報預警體系的建立途徑，并從通用航空氣象服務的特點、氣象業務共享平臺的建設和通用航空機場氣象業務的異地預報可行性等方面展開了思考與討論，展望了未來通用航空氣象研究及服務的發展方向，為保障航空交通安全、提高我國通用航空氣象服務水平、減少人民群眾財產損失提供科學依據，為全方位提升民航氣象防災減災能力提供參考。

1通用航空氣象預報業務現狀

1.1通用航空氣象服務需求

通用航空用戶主要在低空飛行，與高空相比，低空氣象要素變化較為劇烈（胡壯等，2022），局地小氣候會對航空器的飛行作業產生顯著影響（聶穎等，2020）。通用航空氣象服務的主要內容包括氣象數據的探測、采集、質控、傳輸、分析與加工，氣象預報預警產品的制作、儲存、傳輸和發布，以及為了確保相關氣象信息及時準確便捷地為通用航空用戶所獲取而進行的保障工作（蘇艷華，2017）。

通用航空氣象具有服務對象分散的特點。截止到2022年底，全國共有通用航空機場399個，獲得通用航空經營許可證的傳統通用航空企業661家，在冊通用航空器數量達到3186架，其中教學訓練用機1157架。這些通用機場和航空公司是航空氣象服務的主要對象，大部分分布在我國華東地區、華北地區和中南地區，西南、東北、西北和新疆地區分布略少。總體來說，通用航空氣象服務的對象數量多且分布不集中，在全國呈現地域分散的特點，與相對集中且有計劃的民航氣象服務不同，對氣象服務系統的設計和搭建要求更高。

通用航空氣象服務需要個性化、差異化、多樣化。通用航空的作業需求各異、飛行高度不同、航空器自身探測能力存在差異，使得氣象服務必須差異化、多樣化方能滿足需求。與民航運行方式不同，通用航空涉及的飛行業務種類多，不同種類業務對氣象服務的需求不同。同時，民航的飛行高度相對固定，通用航空飛行高度不固定，大部分飛行活動集中在低空區域，飛行區域具有對流旺盛、地形地貌復雜、局地小氣候干擾、氣象要素變化快、幅度大等特點。通用航空器一般也不具備自主探測氣象要素的能力。這些因素共同作用，使得通用航空氣象服務必須適應多樣化的需求。

1.2氣象資料供給現狀

在目前業務運行中，通用航空氣象服務沒有完全納人民航空管氣象業務管理體系中，民航氣象服務機構與通用航空氣象業務運行關系還不明確、不順暢。絕大多數通用航空用戶并未引接民航氣象信息終端或建設專門的氣象數據傳輸鏈路，獲取氣象資料的來源主要有機場氣象臺、中央氣象臺網站、地方氣象局網站、空管局和地區空管局氣象部門的信息共享網站，僅少數初具規模的通用航空單位設有專業氣象部門。據統計，截至2018年，約 24% 的通用航空用戶通過機場氣象臺獲取氣象資料， 21% 的用戶通過中央氣象臺網站獲取，經由地方氣象局網站獲取氣象資料的約占 19% ，通過空管局和地區氣象中心網站獲取氣象資料的占比分別為 14% 和12% ，值得注意的是，有 5% 的通用航空用戶無法獲取氣象資料（馬文博和周雅琴，2018）。可見機場氣象臺和中央氣象臺網站是目前通用航空用戶獲取氣象資料的主要途徑。民航局通過調研發現，通用航空用戶迫切需要增加氣象服務產品、提高產品精度、完善服務方式和手段。主要表現為：需要氣象服務機構提供更多層次、更高精度、更快更新頻次的低空區域飛行氣象產品；提供更大范圍、更有針對性的氣象服務，特別是邊遠地區和海上作業區的云高和能見度等氣象產品；通過引接民航氣象信息，共享數據資源，建立借助互聯網應用的通用航空氣象服務信息平臺；增加可視化和文字化的氣象服務產品，便于非氣象專業航空從業人員理解使用；增加通用航空氣象信息電話咨詢服務。

通用航空用戶從源頭獲得氣象資料的方式主要有電話、傳真、短信、電報、對空廣播、網站、統一預警平臺、手機APP以及其他方式，資料格式主要是報文、文字和氣象圖形產品等。隨著智能手機的普及，微信公眾服務號、手機APP得到了廣泛使用，同時這些新興產品具有操作便捷、直觀的優點，也逐漸成了關鍵服務手段之一。

低空氣象資料信息是通用航空運行和未來發展的關鍵，精準全面地獲取相關信息是通用航空業發展的保障。通用航空業需要對低空氣象資料的采集、處理、發布、共享與講解等進行全鏈條保障。獲取低空氣象資料信息的方式包括建設通用航空專用機場觀測與設立通用航空飛行服務站。通用航空器的飛行過程中，需要使用的氣象資料包括：機場天氣實況觀測數據、區域內的氣象雷達資料、高空氣象要素預報圖、相鄰機場的低層重要天氣預報圖與報文、通過互聯網獲取的民用航空氣象資料、通過航空固定電信網獲得的飛行氣象情報、公開的氣象衛星云圖、降水量分布圖、風速分布圖等（賈朋群等，2004）。但目前通用航空所使用的氣象資料也存在著一些問題，通用航空器的飛行高度一般低于3 000m ，飛行空域處于低空，受下墊面及局地小氣候影響強烈，導致天氣復雜多變，而現有的氣象資料的時間分辨率低、區域天氣預報精準度低、對局部小氣候反映不足，因此不能很好地適應通用航空業的氣象服務需求。

綜合來看，通用航空運行的天氣特點十分顯著，氣象資料產品需要根據此進行改進，例如增加觀測預報種類、加密預報產品發布頻次、提升預報預警產品精細化程度、提供更豐富的氣象服務產品等（李曉婧，2019）。從時間分辨率上來說，通用航空氣象服務中快速變化的低空氣象條件和高復雜度的預報要求，可以通過縮短短時臨近預報的時間間隔解決，短時臨近預報時間間隔縮短到 5～10min 就能有效滿足其預報要求。

1.3航空氣象服務現狀特征

歐美等國家早已開始發展通用航空氣象服務，用戶可以通過飛行服務站獲得更精細的氣象服務，例如對具體航線的飛行氣象情報進行咨詢，服務站可以提供標準化的氣象講解和飛行支援等服務。美國開發了三維可視化天氣預報系統，用于展示多種氣象信息數據。天氣圖形技術公司開發的氣象信息綜合顯示系統可以從外部網站上下載包括世界氣象組織、美國國家氣象中心等機構的多種格式的氣象數據，并利用這些資料進行天氣預報分析和信息處理（Edmundsetal.，2014;王闊音，2015）。

當前，伴隨著通用航空業的迅猛發展，我國的通用航空氣象服務也取得了較大的進步。從氣象資料獲取方式到飛行各階段重要天氣預警，從運輸類到非運輸類不同運行特點和特定需求，我國都已經進行了面向通用航空用戶的氣象服務需求的分類歸納（王巖韜，2013；馬文博和周雅琴，2018）。通過調研通用航空機場、通用航空公司，通用航空氣象服務的組織形式、信息共享方式和服務方式等方面的需求與獲取途徑已經得到了較為完備的分析（靳學梅和王振飛，2016；胡壯等，2022）。在民用航空氣象服務系統建設方面，民航氣象資料傳輸系統已經實現了氣象數據的顯示和數據控制（趙普洋，2016），可以顯示輸出各種圖形圖像的氣象信息（王青勇，2006；劉強，2014），基于空域運行和利益方需求進行分層次的通用航空飛行服務體系設計（張麗娜，2017）。2016年，亞洲航空氣象服務網由中國氣象局、中國民航局和香港天文臺共同建設成果，多平臺民航氣象服務系統也實現了分布式存儲、計算和多平臺客戶端訪問（袁柱和張曉峰，2013）。2018年，華東空管局研發成功了低空通用航空管理服務平臺，能提供包含氣象服務在內的通用航空管理服務。

需要指出的是，雖然我國針對通航氣象服務系統的研究蓬勃發展，但通用航空氣象服務仍然缺乏從觀測到預報到服務的整體設計，現有氣象服務系統的功能基本局限于數據展示，缺乏多源數據資料之間的融合，使得通用航空氣象服務面向的用戶很難高效統籌地使用氣象數據。

2 影響通用航空安全的主要氣象災害

2.1 風力與風向因素

2.1.1 低空風切變

國際航空界公認的影響飛機安全的重要危險因素之一就是低空風切變，主要影響飛機的起飛和降落著陸階段。低空風切變是指高度 600m 以下風向風速突然變化的現象，根據風場結構可以分為水平風的垂直切變、水平風的水平切變和垂直氣流切變等3種類型（俞飛和姬鴻麗，2001）。低空風切變主要是由大氣運動的變化所造成的，強對流天氣、鋒面天氣和低空急流天氣都可能引起低空風切變。低空風切變具有時間短、尺度小和強度大的特點，對飛機的降落階段影響強于起飛階段，飛機遭遇風切變時的飛行高度是影響起飛、著陸安全的關鍵因素。因此，要重點了解低空風切變產生的時間、方位和高度并通過電話、傳真、APP或統一的預警平臺向通用航空用戶進行通報。受監測及預報水平限制，通用航空用戶對低空風切變的應對能力最差。

2.1.2 顛簸

顛簸是指飛行過程中受氣流影響，飛行器左右搖晃、上下拋擲、前后顛簸和局部抖動的現象，會造成飛行器儀表失靈，操作困難（聶若瑩，2019；李克南等，2024）。引起顛簸的天氣系統包括急流區、鋒面系統、高空槽、高空低渦、輻合輻散、高壓脊、積狀云以及切變線等（王明等，2021）。當前，數值預報的快速發展使得巔簸的定量預報準確性大幅提高（梁愛民等，2008），各種不同的飛機顛簸指數如理查孫數、Brown指數、Ellrod指數等各有特點和適用條件。對于通用航空用戶，不同的飛行器遭遇不同強度的顛簸造成的后果各不一樣，因此需要重點關注飛行器的本身型號、顛簸的強度、巔簸可能發生的區域。

2.1.3 臺風

臺風是一種強烈天氣系統，會對通航飛行的安全造成極大的影響。飛行器遭遇臺風時，會受到臺風內部的劇烈氣流的影響產生強烈的顛簸，嚴重影響飛行器的飛行安全。臺風中存在大量成熟階段的雷雨云，其中的大量過冷水滴會在飛行器表面形成積冰，影響飛行安全，雷雨區的雷擊也會嚴重威脅飛行（梁必騏等，1995；雷小途等，2009）。通用航空飛行器還會受到臺風中產生的冰雹影響，較快的飛行速度時冰雹會給飛行安全帶來巨大的危險。臺風伴隨而來的強降水和大霧，會降低能見度，給通用航空飛行器的起降帶來不便與困難。臺風中的大風區對通用航空器起降安全有直接影響，空域內流場的不穩定性可能會使得側風值超過通用航空器起降標準，對航空器的起飛和降落安全造成嚴重影響。風切變也是臺風系統中常見的現象，對通用航空也會產生巨大的影響。現階段，數值預報的發展能夠較為準確地預報臺風路徑及經過區域（馮利華和吳樟華，2003；Jinetal.，2010；Hsuetal.，2015），面向通用航空的預報預警要關注中國氣象局及地方氣象局發布的臺風預報，及時向用戶進行通報，重點報告臺風的影響時段、區域及起飛難度。

2.2 低能見度

低能見度一般對應邊界層過程，嚴重影響飛行器的起降安全。機場低能見度的探測是低能見度預報的基礎，關系到低能見度預警的準確性。能見度變化存在年周期和天氣尺度周期以及準雙周振蕩，在一年中夏季能見度最佳，冬季能見度最差。能見度變化和大氣含水量以及顆粒物濃度關系密切（高岑等，2012；鮑婧等，2018），呈現出負反饋（沈俊等，2008）。對于低能見度事件，通用航空氣象服務主要需要預報預警低能見度出現的時間、持續時間、生成區域和結束時間。由于多數通用航空飛行器無法使用各種盲降設備，必須滿足目視飛行的條件，因此通用航空用戶最關注的是低能見度事件的持續時間和結束時間。一旦低能見度事件出現，用戶對低能見度持續的時長十分關注。通用航空氣象服務對低能見度的預報預警要著重分析事件持續和結束的時間，并通過多種渠道向用戶進行通報。

2.3雷暴

雷暴是一種局地強對流天氣，其中對流旺盛，并伴隨有雷電、冰雹、大風和短時強降水，會對飛行器的儀表、通信、導航和著陸系統造成干擾甚至中斷，強烈的雷暴甚至會導致飛行器燃燒或者爆炸，引起飛行事故（周線婭，2015）。雷暴的預報方法主要有2類，一類是潛勢預報，主要預報目的是計算出未來出現雷暴的概率（周明薇等，2018）；一類是臨近預報，主要預報雷暴可能出現的具體位置和具體時間，預報方法主要是基于天氣雷達的實測數據利用外推方法進行計算（行鴻彥等，2017）。基于模式輸出的雷暴預報系統能夠實現 12h 內雷暴強度和區域的預警（劉亞杰等，2018），綜合指標疊加的方法能夠將雷暴預報準確率提高到 70% 以上（Schmeits etal.，2005；安潔等，2015）。結合常規觀測數據、衛星云圖和天氣雷達數據分析氣象要素，可以提前幾小時實現對雷暴的預報，例如基于對流云特征溫度的解釋算法等（吳蓁等，2011）。

2.4積冰

積冰是指飛行器大氣中的液態水在飛行器部件表面凍結并累積成冰的物理過程（王新煒等，2002），在飛行過程中廣泛存在，積冰氣象條件會導致飛行安全事故的出現（易賢，2007）。常用的積冰預報方法有統計法、霜點法、動力增溫法和數值預報法（趙樹海，1994），其中主流預報方法有2種，分別是數值模式計算預報、數值模式計算結果與積冰經驗公式相結合（邵美怡等，2024）。當前對通用航空中積冰事件的預報思路主要是通過實測數據統計與天氣學分析方法建立模型，再使用數值模式輸出結果（溫度、濕度、云、降水、風速等）進行積冰預報。對于通用航空來說，最主要的積冰問題是飛行道面積冰的可能時間和積冰厚度，飛行器積冰的飛行高度、積冰面積、積冰強度和積冰厚度。因此，通用航空氣象服務中對積冰的預報預警應當包括飛行道面積冰的開始與結束時間、飛行器發生積冰的高度、飛行器積冰面積、飛行器積冰的強度和厚度信息。

2.5降水

廣義來說，從大氣中降落到地表的液態水和固態水都稱之為降水，從狹義來說，降水分為降雨和降雪。降雨對飛行器的影響主要是3個方面：能見度、跑道濕滑度、過冷水滴下的積冰。與民航不同，通用航空氣象服務最需要關注降水的實時強度和持續時間，對總雨量的大小關注度最低。因此，要對降雨事件的開始時間、結束時間、實時強度進行重點關注，及時發布預報預警。影響通用航空的固態降水事件主要是降雪、冰雹。降雪和冰雹對通用航空器的影響較大，因此必須留有預報預警余量，需要使用雷達回波對降雪、冰雹的持續時間、強度、具體方位、事件范圍進行提前預警（馬中元等，2024），且要準確預報降雪、冰雹的開始時間和結束時間。通常來說，對降雪的預報預警要留有 6～24h 的提前量，對冰雹要提前 2～3h 發布預警（馬文博和周雅琴，2018）。

3通用航空氣象災害預報預警服務系統

3.1災害預報預警系統目標

通用航空氣象災害預報預警服務系統的關鍵是融合通用航空氣象觀測、預報、預警和服務數據，核心目標在于方便通用航空業上下游相關管理部門、企業和機場迅速掌握當前氣象數據，有效實現最優決策，為通航業務提供安全、高效和便捷的服務。系統必須實現以下幾個目標才能夠真正實現通航氣象數據的多方面融合：1）實時傳輸數據，氣象部門的氣象資料須與通航機場及周邊民用機場的航空信息實時對接，實時查看與實時監控所有流程、數據。2）數據業務一體化，構建統一標準的數據與業務標準并遷移現有的通航氣象服務系統，實現不同部門和崗位之間的業務信息共享與數據快速流轉，將氣象信息進行統一編號，統一數據標準與業務流程后，實現新增業務系統與現有系統的兼容，避免通航氣象服務的低質重復性工作。同時，構建從氣象服務部門到通航管理部門、通航企業、通航機場、通航飛行班組的五層級責任鏈條，使用一體化平臺進行管理，制定統一的業務流程規范。3）在新建的預報預警服務系統中，必須集成多飛行任務實時交互模塊，實現不同飛行任務之間的數據共享與信息交互。4）歷史數據與預報準確性及時評估，建立歷史資料庫與預報資料庫，為人工智能留下接口及統計資料，便于未來使用人工智能大模型進行預報。

3.2災害預報預警系統的支撐體系

通用航空氣象災害預報預警系統的支撐體系由以下幾個部分構成：氣象部門地方氣象資料部分、機場氣象基礎數據部分、觀測探測數據部分、數值預報產品部分、氣象業務產品制作與服務部分、短臨預報部分及預報預警發布部分。從業務流程來看，預報預警平臺收集觀測數據后，對接氣象部門地方氣象資料，統一分析和處理后生成氣象服務產品并按地方需求提供給各個通航機場，各個通航機場可以通過服務結構進人系統服務界面，獲取所需的機場氣象服務，如圖1所示。基于觀探測資料、數值模式預報結果及短臨預報的分析后，結合通用機場所在地理信息和飛行器航路信息，當區域中心和各個機場發生或者預計要發生影響飛航安全的重要天氣時，重要天氣警報將被觸發，系統將提醒預報員制作重要氣象預警產品并發布（趙妙文，2019）。

3.3災害預報預警系統的保障要素

氣象災害預報預警系統的有效運行需要多方面的合作與支持。氣象部門需與通航管理部門、企業、機場和飛行班組緊密合作，以確保系統順利運作。通航管理部門特別需要加強機場的氣象觀測設備，提升現場觀測資料的質量和數量，從而改善目前通用機場氣象資料不足的問題，為預警系統打下堅實的基礎。同時，還需要提高氣象信息的自動化傳輸能力，通過民航通信網的廣泛使用來增強網絡帶寬。此外，面對氣象人才的缺乏，通航機場應開展技術培訓，提高人員對預警系統的技術服務能力，并通過培訓培養專業人員，使其能夠有效地結合觀測資料和數值預報結果進行準確的氣象預警。

氣象部門正在開展航空氣象數值預報業務，且空管部門提供的氣象服務產品準確性有所提升。但由于通用航空的特殊性，對數值預報的分辨率要求更高，而目前高分辨率數值模式的開發尚不成熟。因此，研究區域高分辨率數值天氣預報技術，解決復雜地形和低空物理過程中的不確定性問題，對提高預報預警的準確率至關重要。未來的氣象服務系統需要以通航企業為主體，構建統一的預報預警平臺，并利用現代信息技術、移動通信、人工智能、大數據等技術，建立一個全面、及時、便捷的通用航空氣象信息服務系統，不斷創新服務方式，為通用航空提供定制化的氣象信息服務和咨詢（趙妙文，2019）。

4通用航空氣象服務發展趨勢

4.1發展地域適應性特色氣象預報產品

我國地大物博，不同地域的氣象要素差異較大，因此要根據地域特點與差異，開發具有地域特色的通用航空氣象服務產品，多樣、精細、精準發展通用航空氣象產品，提高氣象產品的時間和空間分辨率。針對不同地域的通用航空用戶及不同通航任務的需求，個性化、定制化推進氣象服務，為通航用戶提供更加直觀、立體的產品。根據通用航空用戶的需求，氣象服務要實現天氣視頻講解服務，方便用戶理解航路天氣條件，并及時傳達危險天氣預警信息，保證低空飛行的安全性和氣象服務的時效性。

4.2完善氣象預報信息共享系統

現有的航空氣象服務平臺由民航各級氣象部門經過一系列的技術研發、資料融合與產品協同搭建而成，涵蓋了短臨預報、集合預報、危險天氣預警、綜合探測資料、飛行路線查詢等功能，通用航空的氣象服務應當在民航基礎上進行，民航氣象服務要為通用航空提供數據接口。通過互聯網、APP、短信、報文等多種形式，特別是互聯網與APP，實現氣象預報預警的快速有效傳輸。在民航氣象服務基礎上，針對通用航空特點，建設高效、實時、精確、個性化、多元化的通用航空氣象服務平臺，平臺應當包括手機APP、微信公眾號和網站等多種訪問形式。最終實現拓寬氣象信息下發渠道、豐富通用航空氣象服務品種，簡化通用航空氣象服務流程，不斷優化氣象預報預警流程的目的。

4.3加強航空氣象觀測網建設，建設航空氣象服務平臺

氣象預報預警服務的基礎在于觀測數據，因此要加強建設通航氣象觀測探測設備，應用遙感遙測與自動化技術，探測高低空的風、濕度、溫度、大氣壓強和對流等。大力發展對流層風廓線雷達、X波段天氣雷達、高清攝像儀、氣象自動站建設。實現自動氣象觀探測、自動數據傳輸、加密監測危險天氣、使用數值產品進行天氣預報以及高效實時的服務決策。建設通航服務氣象服務公共平臺，以政府、通航企業為服務主體，及時制作氣象預報預警產品，及時發布各類特殊氣象信息。

4.4探索航空氣象異地預報

通航機場以中小機場為主，全流程的氣象預報預警服務保障能力欠佳，只能為通航氣象客戶提供基本氣象服務，會影響通航飛行的飛行安全。在某一地點，集中氣象業務人員，融合多源氣象數據信息并裝配先進的預報技術，開展周邊區域天氣分析，上傳一體化平臺并制作天氣產品，在一體化平臺上直接提供具體地點答詢服務是通航氣象服務集中、高效的發展方向。建設異地集中預報平臺并實現高效運轉，整合多元氣象資源，使得預報員的預報分析、產品制作得到強有力的支持，實現轄區各服務機場初級預報產品和預警信息的統一推送，可大幅度提高中小機場的氣象保障能力。

根據通用航空發展趨勢，研究制定通用航空氣象發展的具體技術路線、發展策略和實施步驟，提升通用航空氣象服務能力，提供適合通用航空運行特點的氣象信息和服務。依托現有民航氣象服務體系，確定需求引導、適應發展、科學謀劃、逐步推進的通用航空氣象能力提升策略。綜合利用民航氣象、氣象局、農墾、水利部門以及通用航空自建的各類氣象探測資料和氣象信息資源，建立通用航空氣象信息處理與服務平臺，成為統一的通用航空氣象服務基本信息源。

4.5加強人工智能等新技術的應用深度

人工智能技術在航空氣象災害監測與預報預警領域的應用日益廣泛，未來將進一步加強航空氣象災害預報系統中新技術的應用。首先，通過引入機器學習和深度學習算法，幫助分析和處理海量的氣象數據，從而提高對復雜天氣系統的預報精度。其次，人工智能技術也被用于開發智能的預報模式，這些模式能夠實時監測氣象條件并快速做出響應，以預報諸如雷暴、湍流、風切變等航空氣象災害。此外，人工智能還被應用于提高數值天氣預報模型的數據處理能力和預報的個性化服務水平，以及通過模式識別技術分析衛星和雷達圖像，以更早地識別和預警可能影響航空安全的天氣現象。這些研究進展正逐步提升航空氣象服務的智能化水平，增強航空氣象災害的監測與預警能力。

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AbstractGeneral aviation （GA） has experienced significant growth in China since its formal definition in 1986.The enactment of the Civil Aviation Law of the People's Republic of China in 1995 further clarified GA as civil aviationactivities outside publicair transport，encompasing industrial，agricultural，humanitarian，andemergencyservices.This expansion has been driven by improvements in industry regulations，infrastructure development，and ongoing airspace reforms.However，meteorological services for GA remain a critical area for improvement.

The 2008 Wenchuan earthquake underscored the vital role of GA in disaster relief，despite limitations in communication and meteorological support.Since then，GA has expanded into various sectors，including tourism， mapping，and logistics，making substantial contributions to economic and social development.By the end of 2022， China had 399 registered GA airports and 3 186 aircraft，with projections indicating an increase to 500 airports and 4.5 million flight hours by 2025.This rapid growth necesitates enhanced meteorological services tailored to GA operations.

Unlike commercial aviation，GA represents unique meteorological chalenges due to diverse aircraft types ， variable flight altitudes，anda heavy reliance on low-altitude weather conditions.These factors requirehighlylocalized，precise meteorological forecasts.However，China's current GA meteorological infrastructure is limited by insufficient observational equipment，incomplete data coverage，and inadequate forecastingcapabilities—particularly for low-altitude operations.

Internationally，significant advancements have been made in GA meteorological services.Numerical Weather Prediction （NWP）systems have improved through higher-resolution models and advanced data asimilation techniques.Observational technologies，such as Doppler radar and lidar，provide high-resolution data，enhancing forecast accuracy.Studies have demonstrated that advanced NWP systems and data asimilation techniques can significantly improve forecasts of smal-scale weather phenomena，such as thunderstorms （Shun et al.，2009;Joe et al.，2022）.Additionally，international efortshave focusedonintegrating multipleobservationaldatasetsand forecast models to provide comprehensive meteorological support for GA operations.

In contrast，China's GA meteorological services remain underdeveloped.The current system lacks comprehensive observational networks，advanced forecasting capabilities，and eficient data-sharing platforms.Most GAairports have limited meteorological infrastructure，and available meteorological data are often insuficient for low-altitude operations.To address these challenges，it is essential todevelop high-resolution meteorological products， enhance observational capabilities，and establish a unified meteorological information-sharing platform for GA.

This paper reviews the current state and future trends of GA meteorological services，both domestically and internationaly.It identifies key meteorological hazards affecting GA safety，including low-altitude wind shear，turbulence，typhoons，lowvisibility，thunderstorms，icing，and precipitation.Furthermore，it discusses the development of a GA meteorological warning and forecasting system，emphasizing real-time data integration，multi-source data fusion，and user-friendlymeteorological products.

The proposed GA meteorological service system aims to provide real-time meteorological data，integrate observational and forecastingcapabilities，and ofer personalized meteorologicalservices forGA operations.This system will leverage modern technologies，including artificial intelligence，big data，and mobile applications，to enhance meteorological support.Future eforts will focus on improving the spatial and temporal resolution of meteorological products，developing region-specific meteorological services，and enhancing data-sharing mechanisms through integrated platforms.

Inconclusion，developingadvanced GAmeteorological services is essntial forensuring thesafeandefficient operation of GA in China.By learning from international experiences and adopting advanced technologies，China can significantly improve its GA meteorologicalcapabilities，thereby enhancing industry development and mitigating meteorological risks associated with GA operations.

Keywordsgeneral aviation;meteorological disaster;forecasting and early warning;aviation meteorological services

DOI：10.13878/j.cnki.dqkxxb.20240813001

（責任編輯：劉菲）