PHẦN MỞ ĐẦU
Đặt vấn đề − Tổng quan vấn đề
Dịch vụ hàng không hiện nay vốn là một ngành công nghiệp vững chắc cùng với sự phát triển mạnh mẽ, vượt trội và nổi bật Nhưng bên cạnh những thế mạnh đó vẫn còn xuất hiện những mặt hạn chế và rủi ro, tiêu biểu là vấn đề về thời tiết. Theo các chuyên gia khí hậu, ngành công nghiệp du lịch nói chung và đặc biệt ngành hàng không nói riêng chuẩn bị đối mặt với thời kỳ thời tiết hỗn loạn với cấp độ tăng dần đều Vấn đề thời tiết như nắng nóng, mưa bão,… kéo dài tác động nghiêm trọng đến hoạt động khai thác các chuyến bay trên quy mô toàn cầu Chính vì thế, ngày càng gia tăng nhu cầu về các dịch vụ thời tiết trên toàn thế giới Vậy vấn đề đặt ra rằng: “Vấn đề thời tiết sẽ được hệ thống dịch vụ thời tiết giải quyết như thế nào?” Và đề tài “Nghiên cứu về hệ thống dịch vụ thời tiết đối với ngành hàng không” này sẽ tìm ra phương pháp để giải quyết vấn đề đã nêu trên.
1.1 Lí do và sự cần thiết
Theo số liệu thống kê FAA vào năm 2005, thời tiết là nguyên nhân của khoảng 70% sự trì hoãn các chuyến bay.
Hình 1 Thống kê số liệu giờ bị hoãn của Hệ thống không phận quốc gia từ tháng 1/2001 đến tháng 7/2002
Ngoài ra, thời tiết tiếp tục đóng một vai trò đáng kể ở một số tai nạn hàng không và sự cố Trong khi cơ quan điều tra tai nạn hàng không (NTSB) báo cáo, thời tiết là chính nhân tố góp phần trong 23% tất cả tai nạn hàng không Ví dụ như trong thực tiễn, nắng nóng kéo dài tác động nghiêm trọng đến hoạt động khai thác các chuyến bay trên quy mô toàn cầu Sức nóng gay gắt khiến máy bay khó cất cánh hoặc hạ cánh vì không khí ấm tạo ra ít lực nâng cho máy bay hơn Hay như vụ rơi máy bay trực thăng ở phía Bắc Coten d’Ivoire tại khu vực biên giới phía Bắc với Burkina Faso, gần Togolokaye, nguyên nhân xác định là do thời tiết xấu.Vấn đề thời tiết khiến nhiều chuyến bay của các hãng hàng không phải hoãn, trì trệ hoặc điều chỉnh lịch bay, điều này gây ảnh hưởng nặng nề lên nền kinh tế của ngành hàng không nói riêng và xã hội nói chung Từ những vấn đề trên đã nêu bật lên sự cần thiết của dịch vụ thời tiết đối với ngành hàng không nên đề tài được chọn để nghiên cứu là
“Nghiên cứu về hệ thống dịch vụ thời tiết đối với ngành hàng không”.
1.2 Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước
Tại Việt Nam, có 1 số nghiên cứu đóng góp đáng kể vào đề tài này, bao gồm:
“Nghiên cứu xây dựng công nghệ dự báo thời tiết điểm với thời hạn tới 3 ngày cho Việt Nam Bản tin KHCN&HTQT Quý I năm 2019”, (VNMHA, 2019). Nghiên cứu này nói về việc xây dựng công nghệ dự báo thời tiết mới dựa trên sản phẩm mô hình dự báo số trị sẵn Đồng thời chế tạo ra hệ thống chia sẻ các sản phẩm dự báo thời tiết điểm phục vụ hỗ trợ công tác dự báo địa phương và nhu cầu của cộng đồng Tuy nhiên, nghiên cứu vẫn còn hạn chế về giải pháp chi tiết nhằm cải thiện sự thích ứng với khí hậu và tăng cường độ chính xác dự báo thời tiết chưa được đề cập chi tiết.
“Hệ thống mô hình nghiên cứu và dự báo thời tiết WRF” của AGPC vào năm 2017. Bài báo nói về việc phát triển và hoàn thành mô hình nghiên cứu và dự báo thời tiết (WRF), được thực hiện ở quy mô vừa nhằm phục vụ 2 mục đích nghiên cứu là nghiên cứu hoạt động diễn ra tại khí quyển và dự báo nghiệp vụ thời tiết WRF thường lấy số liệu từ hệ thống dự báo toàn cầu (GFS) làm đầu vào cho việc phân tích dữ liệu và từ đó đưa tới kết luận về dự báo thời tiết Điều này cho thấy WRF vẫn còn mặt hạn chế là bị phụ thuộc vào số liệu từ hệ thống khác WRF nên được phát triển thêm, cụ thể là tích hợp thêm vào bộ thu thập dữ liệu, nhằm đối chiếu sai số với GFS Từ đó, giúp hạn chế sai sót đáng kể về mặt số liệu đầu vào.
Các nghiên cứu ngoài nước có giá trị với đề tài, gồm:
“Đánh giá về tác động lớn của thời tiết đến khí tượng hàng không” năm 2019 củaIsmail Gultepe và các cộng sự đăng trên Pure and applied Geophysics, Quyển 170,11/2019 Nghiên cứu đưa ra các cải tiến cần thiết trong việc đo lường và dự báo các thông tin liên quan đến vấn đề thời tiết, đồng thời đưa ra phương pháp, hệ thống mới (NWP Numerical Weather Prediction) nhằm phục vụ quá trình Nghiên cứu chỉ ra các yếu tố liên quan đến thời tiết có ảnh hưởng đến thu thập thông số khí tượng học và điều hành bay, gồm: gió, bão, nhiễu loạn, sương mù, tầm nhìn thấp,bão cát, mưa, tuyết, … Hệ thống cảm biến mới được lắp đặt nhằm xác định chính xác các thông số này để phục vụ cho việc điều hành các chuyến bay Dựa vào đó, bài nghiên cứu này hướng đến mục tiêu là đánh giá các thông số ấy nhầm xem xét mức độ chính xác của chúng Từ đó, đưa ra các biện pháp cải tiến liên quan đến đo đạc, dự báo thời tiết, thay đổi khí hậu, và đồng thời xác định trở ngại trong tương lai phải đối mặt Hạn chế của bài nghiên cứu này là chưa giải quyết được vấn đề đưa ra, đó là làm sao để tránh các sai sót không đáng có trong thu thập dữ liệu khi đối mặt với thời tiết xấu.
Theo nghiên cứu “Những tác động từ việc quan sát sấm chớp đến điều hành trung tâm thời tiết hàng không từ Pseudo-GLM” của Terborg, A và G T Stano vào ngày 1/27/2017 Nghiên cứu này nói về quy trình quan sát các chu kì của sấm chớp, phân tích hiện tượng, địa điểm, thời gian, từ đó đưa ra các kết luận và thông tin hữu ích phục vụ cho việc tiên đoán thời tiết, giúp các chuyến bay được vận hành trơn tru, tránh được các vấn đề hay trường hợp xấu liên quan đến vấn đề thời tiết và ngoại cảnh Nghiên cứu cũng đưa ra 1 mô hình mới được bắt đầu áp dụng vào thời điểm lúc bấy giờ, đó là Geostationary Lightning Mapper (GLM) Mô hình này có tác dụng mở rộng tầm quan sát, giúp thu thập thông tin và dữ liệu về tia chớp trên địa bàn rộng Từ đó, giúp xác định chính xác các vấn đề ngoại cảnh và thời tiết hiện đang có mặt, đồng thời dự báo thời tiết trong tương lai Mặt hạn chế của nghiên cứu này đó là chưa đưa ra cách khắc phục thiếu sót trong thu thập dữ liệu của mô hình bản đồ sét địa tĩnh (GLM) Điều này xảy ra bởi vì các nhiễu động do sét và tia chớp có thể gây ra sai sót trong quá trình thu thập số lượng tia chớp và địa điểm của chúng.
Mục đích và mục tiêu nghiên cứu
Hạn chế những ảnh hưởng và thiệt hại của thời tiết đối với ngành hàng không thông qua hệ thống dịch vụ thời tiết, phục vụ cho hoạt động điều hành bay.
Nghiên cứu cách thức và nguyên lí hoạt động của hệ thống dịch vụ thời tiết từ đó thấy được nhược điểm để đưa ra biện pháp khắc phục (tính chính xác, …) và ưu điểm (tính công nghệ, …) để phát triển.
Thống kê nguyên lí và cách thức hoạt động của dịch vụ thời tiết qua việc phân loại các hình thức quan sát thời tiết và tóm tắt tình hình thời tiết.
Thể hiện được vai trò quan trọng của hệ thống dịch vụ thời tiết trong việc báo cáo thời tiết phục vụ các chuyến bay.
Đề xuất biện pháp giải quyết vấn đề.
Nghiên cứu và tham khảo các tài liệu liên quan đến hệ thống dịch vụ thời tiết để tổng hợp và hệ thống hóa kiến thức, thông tin.
Thu thập số liệu, thống kê về hoạt động dịch vụ thời tiết từ đó phân tích và làm rõ vai trò của hệ thông trong ngành hàng không.
Cải thiện tính chính xác của hệ thống dịch vụ thời tiết.
Đối tượng nghiên cứu
Hệ thống dịch vụ thời tiết ngành hàng không tại Mỹ.
Phạm vi nghiên cứu
Về nội dung: nghiên cứu tầm quan trọng của hệ thống dịch vụ thời tiết ngành hàng không Mỹ.
Về không gian: Cục hàng không liên bang Mỹ.
Về thời gian: nghiên cứu được thực hiện từ 6/11 – 30/11.
Giả thuyết khoa học
Luận điểm: Tầm quan trọng của dịch vụ thời tiết đối với ngành hàng không dân dụng nói chung và hoạt động bay nói riêng.
Luận cứ: Lượng mưa như mưa, tuyết hoặc băng không phải là yếu tố thời tiết duy nhất ảnh hưởng đến các chuyến bay, gió, mức độ mây và nhiễu động cũng có thể tác động tiêu cực đến hoạt động và có khả năng gây ra sự chậm trễ tốn kém Đây là lý do mà việc tiếp cận với thông tin định tuyến và dự báo thời tiết chính xác và kịp thời là rất quan trọng đối với những người lập kế hoạch và vận hành các chuyến bay.
Luận chứng: Tổ chức Hàng không dân dụng quốc tế (ICAO – International Civil Aviation Organization) ban hành riêng Phụ ước 3 (ANNEX3 − Meteorological Service for International Air Navigation) − Dịch vụ Khí tượng cho không vận quốc tế, thiết lập các tiêu chuẩn và khuyến cáo áp dụng cho công tác khí tượng hàng không dân dụng đối với tất cả các quốc gia thành viên.
Phương pháp nghiên cứu
Phương pháp chính: Phương pháp phân loại và hệ thống hóa lí thuyết, phương pháp thu thập số liệu.
Phương pháp bổ trợ: Phương pháp phân tích và tổng hợp thực nghiệm.
Nghiên cứu cơ sở lí luận của vấn đề
Các loại quan sát
Dữ liệu thu thập được từ các quan sát bề mặt và độ cao trên tạo thành cơ sở của tất cả các dự báo thời tiết, tư vấn và cuộc họp giao ban Có bốn loại quan sát thời tiết: bề mặt, trên không, radar và vệ tinh.
1.1.1 Quan sát thời tiết hàng không bề mặt
Quan sát thời tiết hàng không bề mặt (METARs) là tổng hợp các yếu tố của thời tiết hiện tại tại các trạm mặt đất riêng lẻ trên khắp Hoa Kỳ Mạng lưới được tạo thành từ các cơ sở theo hợp đồng của chính phủ và tư nhân cung cấp thông tin thời tiết liên tục từ trước đến nay Các nguồn thời tiết tự động, chẳng hạn như Hệ thống quan sát thời tiết tự động (AWOS), Hệ thống quan sát bề mặt tự động (ASOS), cũng như các cơ sở tự động khác, cũng đóng một vai trò quan trọng trong việc thu thập các ion quan sát bề mặt.
Quan sát bề mặt cung cấp điều kiện thời tiết địa phương và thông tin liên quan khác cho một sân bay cụ thể Thông tin này bao gồm loại báo cáo, số nhận dạng trạm, ngày và giờ, công cụ sửa đổi (theo yêu cầu), gió, khả năng hiển thị, Tầm nhìn đường cất hạ cánh (RVR), hiện tượng thời tiết, tình trạng bầu trời, điểm nhiệt độ / sương, đọc máy đo độ cao và nhận xét áp dụng Thông tin thu thập được để quan sát bề mặt có thể là từ một người, một trạm tự động hoặc một trạm tự động được cập nhật hoặc tăng cường bởi một người quan sát thời tiết Trong mọi hình thức, quan sát bề mặt cung cấp thông tin có giá trị về các sân bay riêng lẻ trên khắp đất nước. Mặc dù các báo cáo chỉ bao gồm một bán kính nhỏ, phi công có thể tạo ra một bức tranh tốt về thời tiết trên một khu vực rộng khi nhiều trạm báo cáo được xem cùng nhau.
Quan sát thời tiết trên không trung khó khăn hơn quan sát bề mặt Có một số phương pháp mà hiện tượng thời tiết trên không có thể được quan sát:
Quan sát bằng radiosonde, báo cáo thời tiết phi công (PIREPs), Hệ thống chuyển tiếp dữ liệu khí tượng máy bay (AMDAR) và Hệ thống thu thập và báo cáo dữ liệu khí tượng (MDCRS) Radiosonde là một gói thiết bị đo đạc hình khối nhỏ được treo bên dưới một quả bóng chứa đầy hydro hoặc heli Sau khi được thả ra, khinh khí cầu bay lên với tốc độ khoảng 1.000 feet mỗi phút (fpm) Khi nó bay lên, radiosonde thu thập các phần dữ liệu khác nhau, chẳng hạn như nhiệt độ không khí, độ ẩm và áp suất, cũng như tốc độ và hướng gió Sau khi thông tin được thu thập, nó được chuyển tiếp đến các trạm mặt đất thông qua một máy phát vô tuyến
Chuyến bay khinh khí cầu có thể kéo dài tới 2 giờ hoặc hơn và có thể bay lên độ cao tới 115.000 feet và trôi dạt xa tới 125 dặm Nhiệt độ và áp suất trải qua trong suốt chuyến bay có thể thấp tới 130°F và áp suất thấp tới một vài lần so với mực nước biển.
Vì áp suất giảm khi quả bóng bay tăng lên trong khí quyển, quả bóng mở rộng cho đến khi đạt đến giới hạn đàn hồi của nó Điểm này đạt được khi đường kính đã tăng lên hơn 20 feet Tại thời điểm này, khinh khí cầu bật lên và radiosonde rơi trở lại Trái đất Việc đi xuống được làm chậm bằng dù Chiếc dù hỗ trợ bảo vệ người và đồ vật trên mặt đất Mỗi năm có hơn 75.000 quả bóng bay được phóng đi. Trong số đó, 20 % khinh khí cầu được phục hồi và trả lại để phục hồi Hướng dẫn trả lại được in ở mặt bên của mỗi radiosonde.
Phi công cũng cung cấp thông tin quan trọng liên quan đến quan sát thời tiết trên không trung và vẫn là nguồn thông tin thời gian thực duy nhất liên quan đến sự nhiễu loạn, độ đóng băng và độ cao của đám mây Thông tin này được thu thập và nộp bởi các phi công trong chuyến bay Cùng với nhau, PIREPs và quan sát máy bay của họ thiết bị đo đạc tự động truyền trong các quan sát thời tiết chuyến bay thông qua hệ thống dữ liệu liên kết.
Hệ thống chuyển tiếp dữ liệu khí tượng máy bay (AMDAR) là một chương trình quốc tế sử dụng máy bay thương mại để cung cấp các quan sát thời tiết tự động. Chương trình AMDAR cung cấp khoảng 220.000 230.000 lượt quan sát máy bay mỗi ngày trên cơ sở toàn thế giới bằng cách sử dụng các cảm biến và đầu dò máy bay trên máy bay để đo gió, nhiệt độ, độ ẩm / hơi nước, nhiễu động và dữ liệu đóng băng Cấu hình dọc AMDAR và quan sát trên đường bay mang lại lợi ích đáng kể cho cộng đồng hàng không bằng cách tăng cường an toàn máy bay và hiệu quả hoạt động thông qua phân tích và dự báo thời tiết được cải thiện Chương trình AMDAR cũng góp phần cải thiện dự báo thời tiết số ngắn hạn và trung hạn cho một loạt các dịch vụ bao gồm: Thời tiết phục vụ quốc phòng, thời tiết công cộng và giám sát môi trường Thông tin được liên kết xuống mặt đất thông qua thông tin liên lạc Tần số Cao (VHF) thông qua Hệ thống Định vị và Báo cáo Liên lạc Máy bay (ACARS) hoặc qua liên kết vệ tinh thông qua Hệ thống Thu thập và Chuyển tiếp Dữ liệu Vệ tinh (ASDAR).
Hệ thống thu thập và báo cáo dữ liệu khí tượng (MDCRS) là một chương trình quan sát thời tiết trên không tự động được sử dụng ở Hoa Kỳ Chương trình này thu thập và phổ biến các quan sát thời tiết trên không theo thời gian thực từ các hãng hàng không tham gia Các yếu tố thời tiết được liên kết xuống thông qua ACARS và được quản lý bởi Công ty Điện tử Hàng không (ARINC) và nhiều công ty khác, sau đó được chuyển tiếp ở Dạng phổ quát nhị phân để biểu diễn định dạng dữ liệu khí tượng (BUFR) sang NWS và ở dạng dữ liệu thô cho Phòng thí nghiệm Nghiên cứu Khoa học Trái đất (ESRL) và hãng hàng không tham gia Hơn 1.500 máy bay báo cáo dữ liệu gió và nhiệt độ và tương tự cũng cung cấp thông tin về nhiễu loạn và độ ẩm hơi nước Kết hợp với các nhà sản xuất hệ thống điện tử hàng không, mỗi hãng hàng không tham gia chương trình thiết bị của họ để cung cấp các mức dữ liệu khí tượng nhất định Việc giám sát và thu thập dữ liệu lúc cất cánh, trên đường đi và hạ cánh được thực hiện thông qua Hệ thống Giám sát và Thu thập Dữ liệu Chuyến bay (FDAMS) của máy bay và sau đó được truyền qua ACARS Khi máy bay nằm ngoài phạm vi hoạt động của ACARS, các báo cáo có thể được chuyển tiếp qua ASDAR.Trong hầu hết các trường hợp, các báo cáo được lưu vào bộ đệm cho đến khi máy bay nằm trong phạm vi ACARS, tại thời điểm đó chúng được tải xuống.
Hình 1.2 Ví dụ về phạm vi radar thời tiết
Có hai loại radar cung cấp thông tin về lượng mưa và gió:
Loại radar thường được sử dụng trong việc phát hiện lượng mưa là radar giám sát sân bay FAA Radar này được sử dụng chủ yếu để phát hiện máy bay,nhưng nó cũng phát hiện vị trí và cường độ mưa, được sử dụng để định tuyến giao thông máy bay xung quanh thời tiết khắc nghiệt trong môi trường sân bay.
Radar trên không là thiết bị được máy bay mang theo để xác định vị trí nhiễu loạn thời tiết Các radar trên không thường hoạt động ở băng tần C hoặc X (tương ứng khoảng 6 GHz hoặc khoảng 10 GHz) cho phép cả sự xâm nhập của lượng mưa lớn,
Sự tiến bộ trong công nghệ vệ tinh gần đây đã cho phép sử dụng thương mại để bao gồm các liên kết lên thời tiết Thông qua việc sử dụng các dịch vụ đăng ký vệ tinh, các cá nhân hiện có thể nhận được tín hiệu truyền qua vệ tinh cung cấp thông tin thời tiết gần thời gian thực cho lục địa Bắc Mỹ.
Báo cáo thời tiết hàng không
Báo cáo thời tiết hàng không được thiết kế để đưa ra mô tả chính xác về điều kiện thời tiết hiện tại Mỗi báo cáo cung cấp thông tin hiện tại được cập nhật vào các thời điểm khác nhau Một số báo cáo điển hình là METARs và PIREPs.
1.2.1 Báo cáo thời tiết định kỳ hàng không (METARs)
METARs là một quan sát về thời tiết bề mặt hiện tại được báo cáo ở định dạng quốc tế đứng Trong khi mã METAR đã được thông qua trên toàn thế giới, mỗi quốc gia được phép sửa đổi mã Thông thường, những khác biệt này là nhỏ nhưng cần thiết để phù hợp với các thủ tục địa phương hoặc các đơn vị đo lường cụ thể
METARs được ban hành trên cơ sở theo lịch trình thường xuyên trừ khi thời tiết đáng kể đã xảy ra Một METAR đặc biệt (SPECI) có thể được phát hành bất cứ lúc nào giữa các báo cáo METAR thông thường.
Một báo cáo METAR điển hình chứa các thông tin sau theo thứ tự tuần tự:
Loại báo cáo: có hai loại báo cáo METAR Đầu tiên là báo cáo METAR thông thường được truyền vào một khoảng thời gian đều đặn Thứ hai là báo cáo hàng không đặc biệt SPECI Đây là một báo cáo đặc biệt có thể được cung cấp cho bất cứ lúc nào để cập nhật METAR cho điều kiện thời tiết thay đổi nhanh chóng, rủi ro máy bay hoặc thông tin quan trọng khác.
Mã định danh trạm: một mã gồm bốn chữ cái do Tổ chức Hàng không Dân dụngQuốc tế (ICAO) thiết lập Trong 48 trạng thái tiếp giáp, một mã định danh ba chữ cái duy nhất được đặt trước chữ cái “K” Ví dụ, Sân bay Hạt Gregg ở Longview,
Texas, được xác định bằng các chữ cái “KGGG”, K là tên gọi quốc gia và GGG là mã của sân bay Ở các khu vực khác trên thế giới, bao gồm Alaska và Hawaii, hai chữ cái đầu tiên của mã định danh ICAO gồm bốn chữ cái cho biết khu vực, quốc gia hoặc tiểu bang Số nhận dạng Alaska luôn bắt đầu bằng các chữ cái “PA” và số nhận dạng Hawaii luôn bắt đầu bằng các chữ cái “PH” Số nhận dạng trạm có thể được tìm thấy bằng cách gọi FSS, văn phòng NWS hoặc bằng cách tìm kiếm các trang web khác nhau như DUATS và NOAA's Aviation Weather Aviation Digital Data Services (ADDS).
Ngày và giờ của báo cáo: được mô tả trong một nhóm gồm sáu chữ số (161753Z). Hai chữ số đầu tiên là ngày Bốn chữ số cuối cùng là thời gian của METAR / SPECI, luôn được đưa ra theo giờ phối hợp quốc tế (UTC) Một chữ “Z” được thêm vào cuối thời gian để biểu thị thời gian được đưa ra theo giờ Zulu (UTC) trái ngược với giờ địa phương.
Công cụ sửa đổi: biểu thị rằng METAR / SPECI đến từ một nguồn tự động hoặc báo cáo đã được sửa chữa Nếu ký hiệu “AUTO” được liệt kê trong METAR / SPECI, báo cáo đến từ một nguồn tự động Nó cũng liệt kê “AO1” (không có bộ phân biệt lượng mưa) hoặc “AO2” (với bộ phân biệt lượng mưa) trong phần “Nhận xét” để chỉ ra loại cảm biến lượng mưa được sử dụng tại trạm tự động
Gió: được báo cáo với năm chữ số (14021KT) trừ khi tốc độ lớn hơn 99 hải lý/giờ, trong trường hợp đó, gió được báo cáo bằng sáu chữ số Ba chữ số đầu tiên cho biết hướng gió thực sự thổi từ hàng chục độ Nếu gió thay đổi, nó được báo cáo là “VRB” Hai chữ số cuối cùng cho biết tốc độ của gió tính bằng hải lý trừ khi gió lớn hơn 99 hải lý / giờ, trong trường hợp đó, nó được biểu thị bằng ba chữ số Nếu gió giật, chữ “G” theo tốc độ gió (G26KT) Sau chữ “G”, cơn gió đỉnh được ghi lại được cung cấp Nếu hướng gió thay đổi hơn 60° và tốc độ gió lớn hơn sáu hải lý / giờ, một nhóm số riêng biệt, được phân tách bằng chữ “V”, sẽ chỉ ra các cực trị của hướng gió.
Khả năng hiển thị: khả năng hiển thị phổ biến (3/4 SM) được báo cáo bằng dặm quy chế như được biểu thị bằng các chữ cái “SM” Nó được báo cáo bằng cả dặm và phân số dặm
Tầm nhìn đường băng: đôi khi, tầm nhìn đường băng (RVR) được báo cáo theo tầm nhìn phổ biến RVR là khoảng cách mà một phi công có thể nhìn thấy trên đường băng trong một chiếc máy bay đang di chuyển Khi RVR được báo cáo, nó được hiển thị bằng chữ R, sau đó là số đường băng theo sau là nghiêng, sau đó là phạm vi thị giác tính bằng feet Ví dụ, khi RVR được báo cáo là R17L / 1400FT, nó chuyển thành phạm vi hình ảnh 1.400 feet trên đường băng 17 bên trái.
Thời tiết: Cường độ có thể là nhẹ (–), trung bình ( ), hoặc nặng (+) Sự gần gũi chỉ mô tả các hiện tượng thời tiết nằm trong vùng lân cận sân bay Ký hiệu “VC” chỉ ra một hiện tượng thời tiết cụ thể nằm trong vùng lân cận cách sân bay từ năm đến mười dặm Mô tả được sử dụng để mô tả một số loại mưa và che khuất Hiện tượng thời tiết có thể được báo cáo là mưa, che khuất và các hiện tượng khác, chẳng hạn như đám mây phễu 1
Nhiệt độ và điểm sương : nhiệt độ không khí và điểm sương luôn được tính bằng độ C ( o C) hoặc (18/17) Nhiệt độ dưới 0°C được đặt trước bằng chữ “M” để chỉ điểm trừ.
Áp suất khí quyển: được báo cáo là inch thủy ngân (“Hg) trong một nhóm số gồm bốn chữ số (A2970) Nó luôn được đặt trước bởi chữ “A” Áp lực tăng hoặc giảm cũng có thể được biểu thị trong phần “Nhận xét” là “PRESRR” hoặc “PRESFR”, tương ứng.
Giờ Zulu: một thuật ngữ được sử dụng trong ngành hàng không cho UTC, đặt toàn bộ thế giới theo tiêu chuẩn một lần.
1 đám mây phễu: đám mấy có hình phễu được tạo ra khi ngưng tụ không khí, là dấu hiệu cho thời tiết khắc nghiệt
Nhận xét: phần nhận xét luôn bắt đầu bằng các chữ cái “RMK” Nhận xét có thể xuất hiện hoặc không xuất hiện trong phần này của METAR Thông tin trong phần này có thể bao gồm dữ liệu gió, khả năng hiển thị giá trị, thời gian bắt đầu và kết thúc của hiện tượng cụ thể, thông tin áp suất và nhiều thông tin khác được coi là cần thiết Một ví dụ về nhận xét liên quan đến hiện tượng thời tiết không phù hợp với bất kỳ danh mục nào khác sẽ là: OCNL LTGICCG Điều này được dịch là thỉnh thoảng có sét trên mây và từ đám mây này sang đám mây khác Các trạm tự động cũng sử dụng phần ghi chú để cho biết thiết bị cần bảo trì.
1.2.2 Báo cáo thời tiết thí điểm (PIREPs)
Dự báo hàng không
Các báo cáo điều kiện thời tiết quan sát được thường được sử dụng trong việc tạo dự báo cho cùng một khu vực Một loạt các sản phẩm dự báo khác nhau được sản xuất và thiết kế để sử dụng trong giai đoạn lập kế hoạch trước chuyến bay Các dự báo mà phi công cần làm quen là dự báo sân bay (TAF), dự báo khu vực hàng không (FA), tư vấn thời tiết trên chuyến bay (SIGMET, AIRMET).
1.3.1 Dự báo sân bay đầu cuối (TAF)
TAF là một báo cáo được thiết lập cho bán kính năm dặm quy chế xung quanh có giá trị trong khoảng thời gian 24 hoặc 30 giờ và được cập nhật bốn lần một ngày ở các mức 0000Z, 0600Z, 1200Z và 1800Z TAF sử dụng các mô tả và chữ viết tắt giống như được sử dụng trong báo cáo METAR TAF bao gồm các thông tin sau theo thứ tự tuần tự:
Loại báo cáo: TAF có thể là dự báo thông thường (TAF) hoặc dự báo sửa đổi (TAF AMD).
Mã định danh trạm ICAO: mã định danh trạm giống như mã định danh được sử dụng trong METAR.
Ngày và giờ xuất xứ: thời gian và ngày (081125Z) của nguồn gốc TAF được đưa ra trong mã sáu số với hai số đầu tiên là ngày, bốn số cuối cùng là thời gian Thời gian luôn được đưa ra trong UTC như được ký hiệu bởi Z sau khối thời gian.
Ngày và giờ trong khoảng thời gian hợp lệ: khoảng thời gian hợp lệ TAF (0812/0912) tuân theo ngày / giờ của nhóm nguồn gốc dự báo Theo lịch trình TAFs
24 và 30 giờ được cấp lại bốn lần mỗi ngày, ở mức 0000, 0600, 1200 và 1800Z Hai chữ số đầu tiên (08) là ngày trong tháng để bắt đầu TAF Hai chữ số tiếp theo (12) là giờ bắt đầu (UTC) 09 là ngày trong tháng kết thúc TAF và hai chữ số cuối (12) là giờ kết thúc (UTC) của khoảng thời gian hiệu lực Khoảng thời gian dự báo bắt đầu lúc nửa đêm UTC được chú thích là 00 Nếu thời gian kết thúc của một khoảng thời gian hợp lệ là lúc nửa đêm theo múi giờ UTC, nó được chú thích là 24 Ví dụ: TAF 00Z được cấp vào ngày 9 của tháng và có giá trị trong 24 giờ sẽ có thời hạn hiệu lực là 0900/0924.
Dự báo gió: dự báo hướng gió và tốc độ được mã hóa trong nhóm số gồm năm chữ số Một ví dụ sẽ là 15011KT Ba chữ số đầu tiên cho biết hướng gió liên quan đến phía bắc thực sự Hai chữ số cuối cùng cho biết tốc độ gió tính bằng các nút thắt được nối với “KT” Giống như METAR, gió lớn hơn 99 hải lý / giờ được cho bằng ba chữ số.
Khả năng hiển thị dự báo: được đưa ra theo dặm quy chế và có thể bằng số nguyên hoặc phân số Nếu dự báo lớn hơn sáu dặm, nó được mã hóa là “P6SM”.
Dự báo tình trạng bầu trời: được đưa ra ở định dạng tương tự như METAR
Nhóm thay đổi dự báo: đối với bất kỳ dự báo thay đổi thời tiết đáng kể nào xảy ra trong khoảng thời gian TAF, các điều kiện và khoảng thời gian dự kiến được bao gồm trong nhóm này Thông tin này có thể được hiển thị là từ (FM) và tạm thời (TEMPO) “FM” được sử dụng khi dự kiến sẽ có sự thay đổi nhanh chóng và đáng kể, thường là trong vòng một giờ “TEMPO” được sử dụng cho các biến động tạm thời của thời tiết, dự kiến sẽ kéo dài dưới 1 giờ.
PROB30: một tỷ lệ phần trăm nhất định mô tả xác suất giông bão và lượng mưa xảy ra trong những giờ tới.
1.3.2 Dự báo khu vực (FA)
FA đưa ra một bức tranh về các đám mây, điều kiện thời tiết chung và điều kiện khí tượng thị giác (VMC) dự kiến trên một khu vực rộng lớn bao gồm một số tiểu bang Dự báo khu vực được đưa ra ba lần một ngày và có giá trị trong 18 giờ. Loại dự báo này cung cấp thông tin quan trọng đối với các hoạt động trên đường bay, cũng như thông tin dự báo cho các sân bay nhỏ hơn.
Dự báo khu vực thường được phổ biến trong bốn phần và bao gồm các thông tin sau:
Tiêu đề: cung cấp mã định danh vị trí của nguồn FA, ngày và giờ phát hành, thời gian dự báo hợp lệ và khu vực phủ sóng.
Các trạng thái phòng ngừa: điều kiện IFR, che khuất núi và nguy cơ giông bão được mô tả trong phần này Các tuyên bố được đưa ra ở đây về chiều cao được đưa ra trong MSL và nếu được đưa ra khác, AGL hoặc trần (CIG) được ghi nhận.
Tóm tắt nội dung: đưa ra một bản tóm tắt ngắn gọn xác định vị trí và chuyển động
Mây và Thời tiết VFR: phần này liệt kê các điều kiện bầu trời, khả năng hiển thị và thời tiết dự kiến trong 12 giờ tới và triển vọng trong 6 giờ tiếp theo.
Tư vấn thời tiết trên chuyến bay
Khuyến cáo thời tiết trên chuyến bay, được cung cấp cho máy bay trên máy bay, là những dự báo nêu chi tiết về thời tiết nguy hiểm tiềm tàng Những lời khuyên này cũng có sẵn cho các phi công trước khi khởi hành cho mục đích lập kế hoạch bay. Một lời khuyên về thời tiết trên chuyến bay được chia làm 3 hình thức AIRMET, SIGMET hoặc SIGMET đối lưu.
AIRMET (WAs) là ví dụ về khuyến cáo thời tiết trên chuyến bay được ban hành 6 giờ một lần với các bản cập nhật trung gian được ban hành khi cần thiết cho một khu vực dự báo khu vực cụ thể Thông tin chứa trong AIRMET là mối quan tâm hoạt động của tất cả các máy bay, nhưng phần thời tiết lo ngại hiện tượng nguy hiểm cho máy bay hạng nhẹ và máy bay có khả năng hoạt động hạn chế.
Mỗi bản tin AIRMET có một chữ và số cố định, được đánh số theo thứ tự để dễ dàng nhận biết được bắt đầu với lần báo cáo đầu tiên trong ngày Sierra là mã AIRMET được sử dụng để biểu thị IFR và độ che khuất núi;Tango được sử dụng để biểu thị sự hỗn loạn của gió và được dùng biểu thị mức độ đóng băng.
SIGMET (WS) là những lời khuyên trên chuyến bay liên quan đến thời tiết không đối lưu có khả năng gây nguy hiểm cho tất cả các máy bay Họ báo cáo thời tiết cho các bản phát sóng bao gồm đóng băng nghiêm trọng không liên quan đến giông bão,nhiễu động nghiêm trọng hoặc cực đoan hoặc nhiễu loạn không khí trong suốt(CAT) không liên quan đến giông bão, bão bụi hoặc bão cát làm giảm độ nhớt bề mặt hoặc trên chuyến bay xuống bên dưới ba dặm, một tro núi lửa SIGMET là những dự báo đột xuất có giá trị trong 4 giờ trừ khi SIGMET liên quan đến một cơn bão, trong trường hợp đó, nó có giá trị trong 6 giờ.
SIGMET được phát hành theo định danh chữ cái, từ tháng XNUMX đến Yankee. Lần phát hành đầu tiên của SIGMET được chỉ định là SIGMET thời tiết khẩn cấp (UWS) Các SIGMET được phát hành lại cho cùng một hiện tượng thời tiết được đánh số tuần tự cho đến khi thời tiết hiện tượng kết thúc.
SIGMET đối lưu (WST) là một khuyến cáo thời tiết trên chuyến bay được ban hành cho thời tiết đối lưu nguy hiểm ảnh hưởng đến sự an toàn của mọi chuyến bay. SIGMET đối lưu được cấp cho những cơn giông bão nghiêm trọng với sức gió bề mặt lớn hơn 50 hải lý / giờ, mưa đá ở bề mặt lớn hơn hoặc bằng đường kính 3/4 inch hoặc lốc xoáy Chúng cũng được ban hành để tư vấn cho các phi công về giông bão, dòng giông bão hoặc giông bão có lượng mưa lớn hoặc lớn hơn ảnh hưởng đến 40% hoặc hơn 3000 ô vuông dặm hoặc khu vực lớn hơn.
SIGMET đối lưu được ban hành cho miền đông (E), miền tây (W) và miền trung (C) Hoa Kỳ Mỗi báo cáo được phát hành vào lúc 55 phút sau giờ, nhưng các SIGMET đối lưu đặc biệt có thể được ban hành trong thời gian tạm thời vì bất kỳ lý do gì, có giá trị trong 2 giờ Chúng được đánh số tuần tự mỗi ngày từ 1 – 99, bắt đầu từ 00Z thời gian (tính theo giờ Zulu nghĩa là 6 giờ sáng).
Phân tích thực trạng vấn đề và nguyên nhân
Hiện nay có khá nhiều nghiên cứu nói về hệ thống dự báo thời tiết số (NWP), và hệ thống này cũng được sử dụng đa số trên toàn thế giới Các nhà nghiên cứu tìm hiểu về hệ thống này, họ đều cho rằng NWP được thiết lập một cách hoàn hảo, nó
Tuy nhiên, nghiên cứu của Richard Carbone đã chứng minh rằng hoạt động của NWP còn nhiều sai sót, và chưa thật sự dự đoán thời tiết chính xác Nghiên cứu sử dụng phương pháp nghiên cứu định lượng Qua việc thu thập số liệu, phân tích và đối chiếu, nghiên cứu cho ra kết quả chứng minh luận điểm ban đầu do Richard Carbone đưa ra là chính xác Kết quả nghiên cứu chỉ ra rằng 2 mô hình của NWP đều dự đoán sai về mặt thời gian và cường độ mưa.
Hình 2.3 Sai sót số liệu hàng năm từ Khí tượng thủy văn của NCEP
Qua bảng biểu trên, có thể thấy có sai số đáng kể giữa 2 hệ thống tính toán và dự báo thời tiết, 2 hệ thống này đều là hệ thống dự báo thời tiết số (NWP) Theo dữ liệu, có năm lượng mưa được tính toán sai sót lên tới 0.5 inch Vì vậy, các nghiên cứu hiện nay cho rằng NWP đưa ra thông tin dự báo thời tiết chính xác là không thể xảy ra Điều này đã chứng minh rằng các nghiên cứu lúc bây giờ còn nhiều sai sót.
Nguyên nhân: Có nhiều nguyên nhân dẫn đến thực trạng phán đoán sai về NWP của nhiều nghiên cứu hiện nay Điều này xuất phát từ nhiều yếu tố thuộc về thu thập dữ liệu, đồng thời cũng liên quan đến các hoạt động của bề mặt khí quyển, sự biến mất của đám mây, và sai sot trong đo đạt nhiệt độ Những số liệu này rất phức tạp vì còn phụ thuộc vào nhiều yếu tố cấu thành nên nó, và các yếu tố này luôn chuyển biến liên tục theo thời gian Vì vậy, sai sót trong thu thập dữ liệu khi đưa vào hệ thống là khó tránh khỏi.
Một trường hợp thực tế về tai nạn hàng không đã xảy ra với chiếc Boeing 737 Tại FL280, tàu bay đã đi chệch hướng so với hành trình ban đầu do nhiễu động nghiêm trọng gây ra bởi vấn đề thời tiết Hệ thống lái tự động trên tàu bay bị mất kết nối, khi đó tham số dọc được ghi nhận lại là +2.16 g (tối thiểu là 0.00g), dẫn đến việc 1 tiếp viên đang di chuyển trong máy bay bị thương năng Sau đó, tàu bay đã kịp chuyển hướng sang 1 sân bay khác và hạ cánh an toàn.
Nguyên nhân: do tàu bay đối mặt với nhiễu động không khí mà không được báo trước.
Nguyên nhân gây ra sự thiếu sót trong dự đoán nhiễu động này đã được đề cập phía trên, có liên quan đến thay đổi các thông số trong quá trình thu thập dữ liệu.
