賈福田

摘 ?要：能見(jiàn)度的好壞直接影響飛行活動(dòng)，它是判定飛行氣象條件的依據(jù)之一，也是決定機(jī)場(chǎng)開(kāi)放或關(guān)閉的依據(jù)之一。該文通過(guò)介紹跑道能見(jiàn)度、氣象光學(xué)視程、跑道視程在航空氣象上的定義，簡(jiǎn)單分析氣象自動(dòng)觀測(cè)系統(tǒng)（AWOS）測(cè)量能見(jiàn)度的方法和技巧，研究三者之間的相互關(guān)系，并在科學(xué)測(cè)量和計(jì)算驗(yàn)證的過(guò)程中精準(zhǔn)探測(cè)航空領(lǐng)域的能見(jiàn)度，以利于實(shí)際應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：能見(jiàn)度 ?跑道能見(jiàn)度 ?氣象光學(xué)視程 ?跑道視程

中圖分類(lèi)號(hào)：P412 ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2019）12（b）-0255-02

能見(jiàn)度是指大氣的渾濁程度或大氣的透明度，它的大小用距離來(lái)表示。能見(jiàn)度是大氣物理狀態(tài)、物理現(xiàn)象的氣象要素之一。能見(jiàn)度的好壞直接反應(yīng)了空氣的質(zhì)量，影響到人們的日常出行、企業(yè)的安全運(yùn)行。對(duì)于航空運(yùn)輸企業(yè)來(lái)說(shuō)尤其重要，能見(jiàn)度不僅是影響飛機(jī)飛行的重要?dú)庀笠刂?，它還與儀表飛行規(guī)則（IFR）和目視飛行規(guī)則（VFR）的劃分以及機(jī)場(chǎng)運(yùn)行最低標(biāo)準(zhǔn)的制定都有密切的關(guān)系。

航空氣象對(duì)能見(jiàn)度的分類(lèi)主要有主導(dǎo)能見(jiàn)度、氣象光學(xué)視程、跑道能見(jiàn)度、跑道視程、垂直能見(jiàn)度、傾斜能見(jiàn)度和飛行能見(jiàn)度。在測(cè)量能見(jiàn)度時(shí)，根據(jù)觀測(cè)的方式分為人工目測(cè)和儀器測(cè)量?jī)煞N。

該文針對(duì)儀器測(cè)量氣象光學(xué)視程（MOR）、跑道能見(jiàn)度（VIS）、跑道視程（RVR）的方法做簡(jiǎn)單介紹。

1 ?能見(jiàn)度簡(jiǎn)介

能見(jiàn)度是指白天是指正常視力的人，在當(dāng)時(shí)天氣條件下，能從天空背景中看到或辨認(rèn)出大小適度的黑色目標(biāo)物的最大距離;夜間則是指假定總體照明增加到正常白天水平，適當(dāng)大小的黑色目標(biāo)物能被看到和辨認(rèn)出的最大距離或中等強(qiáng)度的發(fā)光體能被看到和識(shí)別的最大距離。

國(guó)際民航組織（ICAO）在國(guó)際民用航空公約附件三——《國(guó)際航空氣象服務(wù)》中給出的航空能見(jiàn)度為下面的較大者。

（1）當(dāng)在明亮的背景下觀測(cè)時(shí)，能夠看到和辨認(rèn)出位于近地面的一定范圍內(nèi)的黑色目標(biāo)物的最大距離。

（2）在無(wú)光的背景下，能夠看到和辨認(rèn)出1000cd左右的燈光的最大距離。

人工目測(cè)能見(jiàn)度就是通過(guò)觀測(cè)者的目力來(lái)估算能見(jiàn)度的方式，《地面氣象觀測(cè)規(guī)范》中，能見(jiàn)度是指視力正常的人，在當(dāng)時(shí)天氣條件下，能夠從天空背景中看到或辨認(rèn)出目標(biāo)物或目標(biāo)燈的最大距離。目測(cè)能見(jiàn)度受到觀測(cè)者的主觀因素（視力、身體狀況、心理和主觀判斷傾向等）影響，不同的觀測(cè)者得出的能見(jiàn)度估測(cè)值會(huì)存在差異，同時(shí)目測(cè)能見(jiàn)度還受目標(biāo)物的顏色、大小和形狀以及夜晚強(qiáng)光干擾、光照度等因素的影響。

儀器測(cè)量主要是通過(guò)AWOS系統(tǒng)的大氣透射儀（或前射散射儀）來(lái)實(shí)現(xiàn)，器測(cè)更適用于布點(diǎn)測(cè)量不同區(qū)域的能見(jiàn)度和夜間能見(jiàn)度，測(cè)量的區(qū)域相對(duì)狹義，主要測(cè)量的是跑道能見(jiàn)度、氣象光學(xué)視程和跑道視程。

大氣透射儀（LT31型）是通過(guò)測(cè)量發(fā)射機(jī)與接收機(jī)之間水平空氣柱的平均消光系數(shù)來(lái)測(cè)算能見(jiàn)度，以下簡(jiǎn)單介紹3種能見(jiàn)度的計(jì)算原理。

2 ?跑道能見(jiàn)度（VIS）

跑道能見(jiàn)度（VIS）：是指從跑道的一端沿跑道方向可以辨認(rèn)跑道本身或接近跑道的目標(biāo)物，夜間為指定的跑道邊線燈的最大距離。由于觀測(cè)員目測(cè)很難實(shí)現(xiàn)，現(xiàn)主要通過(guò)AWOS自動(dòng)氣象觀測(cè)系統(tǒng)的大氣透射儀來(lái)測(cè)量，數(shù)值直接顯示在終端上。

（1）白天能見(jiàn)度依據(jù)柯西米德定律，換算后即：

（1）

其中ε為視覺(jué)對(duì)比感閾，σ為大氣透射率（由大氣透射儀測(cè)得）。

對(duì)于航空來(lái)說(shuō)，為了安全起見(jiàn)，多采用比一般稍高一些的ε值。世界氣象組織（WMO）和國(guó)際民航組織（ICAO）都采用0.05作為閾值。

（2）在夜間，因?yàn)槭艿奖尘肮庀拗?，柯西米德定律不再適用，計(jì)算夜間能見(jiàn)度時(shí)要用到跑到燈光強(qiáng)度和背景光亮度，依據(jù)阿拉德定律，即：

（2）

換算得出燈光可視距離公式：

（3）

其中，R為燈光可視距離;Eτ照度視覺(jué)閾（人眼所能看到物體的照度必須大于此閾值），Eτ與背景光亮度有關(guān)，背景光亮度通過(guò)安裝在大氣透視儀上的背景亮度傳感器測(cè)得;I為跑道燈光強(qiáng)度。

夜間跑道能見(jiàn)度按照實(shí)際燈光強(qiáng)度來(lái)計(jì)算，低于三級(jí)燈光強(qiáng)度按照三級(jí)燈光強(qiáng)度（1000cd）計(jì)算。

按照國(guó)際航空氣象服務(wù)附件三的規(guī)定，在阿拉德定律中，相應(yīng)的因數(shù)是照度閾，這不是一個(gè)常數(shù)，而是一個(gè)依據(jù)背景亮度的連續(xù)性函數(shù)。在沒(méi)有連續(xù)調(diào)整照度閾的儀表系統(tǒng)中，使用協(xié)定的相應(yīng)的背景亮度范圍的4個(gè)相等間隔的照度閾值是比較方便的，但將降低精度。

那么夜間能見(jiàn)度是不是就是R值呢？答案是否定的，根據(jù)規(guī)定夜間能見(jiàn)度取R值和MOR值二者相比較大者。

3 ?氣象光學(xué)視程

世界氣象組織（WMO）定義了氣象光學(xué)視程的概念，是能見(jiàn)度的物理定義。氣象光學(xué)視程（簡(jiǎn)稱MOR）是指色溫為2700K時(shí)白熾燈發(fā)出的平行光束被大氣吸收和散射后，光束的光通量衰減到5%時(shí)的距離。

在AWOS系統(tǒng)中，MOR的數(shù)值是通過(guò)大氣透射儀測(cè)量大氣透射率計(jì)算而得，依據(jù)Bouguer-Lambert定律計(jì)算氣象光學(xué)視程（MOR），即：。

其中F0和F為衰減前后的光通量，σ為大氣透射率，X為衰減后的距離。

依據(jù)WMO關(guān)于MOR的定義，F(xiàn)/F0=5%=0.05，代入公式可得：

→

MOR通過(guò)大氣透射率計(jì)算：

4 ?跑道視程（RVR）

跑道視程是指在跑道中線上，航空器上的駕駛員能看到跑道面上的標(biāo)志或者跑道邊界燈或中線燈的距離。

跑道視程是根據(jù)柯西米德（Koschmieder）定律或阿拉德（A11ard） 定律，按照飛行員是否能從跑道及其標(biāo)記或跑道燈光獲得他主要的目視引導(dǎo)而定的。在柯西米德定律中飛行員的對(duì)比感閾為協(xié)定使用的0.05。

RVR的計(jì)算有以下規(guī)定。

（1）在白天用柯西米德定律，基于目標(biāo)物的RVR。

（2）在夜晚或者能見(jiàn)度差，且開(kāi)啟跑道燈時(shí)，計(jì)算RVR值使用阿拉德定律，見(jiàn)夜間能見(jiàn)度的估算方法。

（3）當(dāng)RVR≥2000m時(shí)，在AWOS自觀顯示終端上，一律顯示為P2000。

（4）當(dāng)RVR<50m時(shí)，在AWOS自觀顯示終端上，一律顯示為M50。

（5）對(duì)外發(fā)布的RVR（10min平均值）按最強(qiáng)跑道燈光強(qiáng)度（10000cd）計(jì)算，代表機(jī)場(chǎng)跑道視程所能達(dá)到的最大距離;對(duì)內(nèi)提供給管制部門(mén)的RVR（一分鐘數(shù)值）按實(shí)際燈光強(qiáng)度計(jì)算，低于三級(jí)跑道燈光強(qiáng)度時(shí)按三級(jí)燈光強(qiáng)度（1000cd）計(jì)算。

（6）夜間RVR取R值和MOR值二者相比較大者。

5 ?結(jié)論

通過(guò)以上分析，可以得到如下結(jié)論，如表2所示。

從表2中我們可以看出，在大氣透明度一定的條件下，也就是大氣透射率一定的情況下，它們有如下關(guān)系。

（1）在白天，背景光亮度≥1000cd時(shí)：

MOR=VIS白天=RVR白天。

（2）在清晨/黃昏、夜間或白天天空昏暗，背景光亮度<1000cd時(shí)：RVR夜間≥VIS夜間≥MOR。

MOR可以理解為是RVR和VIS的數(shù)據(jù)源，RVR和VIS是加入跑道燈強(qiáng)度和背景亮度經(jīng)處理后得到的新數(shù)據(jù)。器測(cè)能見(jiàn)度的數(shù)值，并不是通過(guò)嚴(yán)格的測(cè)量計(jì)算得來(lái)的，而是通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證公式估算得來(lái)的。

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