PHẦN MỞ ĐẦU
Đặt vấn đề − Tổng quan vấn đề
Ngành hàng không hiện nay đang phát triển mạnh mẽ nhưng cũng phải đối mặt với những thách thức, đặc biệt là vấn đề thời tiết Theo các chuyên gia khí hậu, ngành du lịch và hàng không sẽ gặp phải thời kỳ thời tiết hỗn loạn ngày càng gia tăng, ảnh hưởng nghiêm trọng đến hoạt động khai thác chuyến bay toàn cầu Do đó, nhu cầu về dịch vụ thời tiết đang tăng cao Bài viết này sẽ nghiên cứu hệ thống dịch vụ thời tiết trong ngành hàng không để tìm ra giải pháp cho những vấn đề liên quan đến thời tiết.
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
Thời tiết đóng vai trò quan trọng trong nhiều tai nạn hàng không, với 23% vụ việc được NTSB xác định là do yếu tố này Nắng nóng kéo dài ảnh hưởng nghiêm trọng đến hoạt động bay toàn cầu, làm giảm lực nâng và gây khó khăn cho việc cất cánh và hạ cánh Một ví dụ điển hình là vụ rơi máy bay trực thăng ở Bắc Coten d’Ivoire do thời tiết xấu Sự biến động của thời tiết dẫn đến việc hoãn, trì trệ hoặc điều chỉnh lịch bay, gây ảnh hưởng nặng nề đến nền kinh tế ngành hàng không và xã hội Điều này nhấn mạnh tầm quan trọng của dịch vụ thời tiết trong ngành hàng không.
“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" (VNMHA, 2019) tập trung vào việc phát triển công nghệ dự báo thời tiết mới dựa trên mô hình dự báo số trị hiện có Nghiên cứu cũng đề xuất hệ thống chia sẻ các sản phẩm dự báo thời tiết điểm nhằm hỗ trợ công tác dự báo địa phương và đáp ứng nhu cầu của cộng đồng Tuy nhiên, vẫn còn tồn tại những hạn chế liên quan đến các giải pháp chi tiết để cải thiện khả năng thích ứng với khí hậu và nâng cao độ chính xác của dự báo thời tiết.
Hệ thống mô hình nghiên cứu và dự báo thời tiết WRF của AGPC, được phát triển vào năm 2017, phục vụ cho hai mục đích chính: nghiên cứu hoạt động khí quyển và dự báo thời tiết Mô hình WRF sử dụng dữ liệu từ hệ thống dự báo toàn cầu (GFS) làm đầu vào cho phân tích, nhưng vẫn còn hạn chế do phụ thuộc vào số liệu từ hệ thống khác Để cải thiện độ chính xác, WRF cần được phát triển thêm bằng cách tích hợp bộ thu thập dữ liệu, giúp đối chiếu sai số với GFS và giảm thiểu sai sót trong dữ liệu đầu vào.
Các nghiên cứu ngoài nước có giá trị với đề tài, gồm:
Nghiên cứu của Ismail Gultepe và các cộng sự vào năm 2019, đăng trên tạp chí Pure and Applied Geophysics, đã đánh giá tác động lớn của thời tiết đến khí tượng hàng không Nghiên cứu này nhấn mạnh sự cần thiết cải tiến trong đo lường và dự báo thời tiết, đồng thời giới thiệu hệ thống NWP (Numerical Weather Prediction) mới Các yếu tố thời tiết như gió, bão, nhiễu loạn, sương mù, tầm nhìn thấp, bão cát, mưa và tuyết đều ảnh hưởng đến việc thu thập thông số khí tượng học và điều hành bay Hệ thống cảm biến mới được lắp đặt nhằm xác định chính xác các thông số này Mục tiêu của nghiên cứu là đánh giá độ chính xác của các thông số và đề xuất biện pháp cải tiến trong đo đạc, dự báo thời tiết, cũng như xác định các thách thức tương lai Tuy nhiên, nghiên cứu chưa giải quyết được vấn đề về việc tránh sai sót trong thu thập dữ liệu khi gặp thời tiết xấu.
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 phân tích quy trình theo dõi chu kỳ sấm chớp để cung cấp thông tin hữu ích cho dự đoán thời tiết, từ đó hỗ trợ vận hành các chuyến bay an toàn Nghiên cứu giới thiệu mô hình Geostationary Lightning Mapper (GLM), giúp mở rộng khả năng quan sát và thu thập dữ liệu về tia chớp trên diện rộng, qua đó xác định các vấn đề thời tiết hiện tại và dự báo tương lai Tuy nhiên, nghiên cứu cũng chỉ ra hạn chế trong việc khắc phục thiếu sót trong thu thập dữ liệu của mô hình GLM, do nhiễu động từ sét có thể gây ra sai sót trong việc xác định số lượng và vị trí của tia chớp.
Mục đích và mục tiêu nghiên cứu
Hệ thống dịch vụ thời tiết đóng vai trò quan trọng trong việc giảm thiểu ảnh hưởng và thiệt hại do thời tiết gây ra cho ngành hàng không, hỗ trợ hiệu quả cho hoạt động điều hành bay.
Nghiên cứu hệ thống dịch vụ thời tiết giúp hiểu rõ nguyên lý hoạt động và các nhược điểm, từ đó đề xuất biện pháp khắc phục nhằm nâng cao tính chính xác Đồng thời, việc phân tích ưu điểm như tính công nghệ hiện đại sẽ góp phần thúc đẩy sự phát triển bền vững của hệ thống này.
Dịch vụ thời tiết hoạt động dựa trên việc thu thập và phân tích dữ liệu từ các hình thức quan sát thời tiết khác nhau, bao gồm quan sát trực tiếp, quan sát từ xa bằng vệ tinh và radar, cũng như thu thập dữ liệu từ các trạm quan sát thời tiết trên mặt đất Thông qua việc phân loại và tổng hợp dữ liệu từ các nguồn này, dịch vụ thời tiết có thể cung cấp thông tin chính xác về tình hình thời tiết hiện tại và dự báo thời tiết trong tương lai.
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.
Lượng mưa, tuyết và băng không phải là những yếu tố thời tiết duy nhất ảnh hưởng đến các chuyến bay; gió, mức độ mây và nhiễu động cũng có thể gây ra những tác động tiêu cực, dẫn đến sự chậm trễ tốn kém Do đó, việc tiếp cận thông tin định tuyến và dự báo thời tiết chính xác và kịp thời là vô cùng quan trọng đối với các nhà lập kế hoạch và vận hành chuyến bay.
Tổ chức Hàng không Dân dụng Quốc tế (ICAO) đã ban hành Phụ lục 3 (ANNEX 3) về Dịch vụ Khí tượng cho Hàng không Quốc tế, nhằm thiết lập các tiêu chuẩn và khuyến cáo cho công tác khí tượng hàng không dân dụng Điều này áp dụng cho tất cả các quốc gia thành viên, đảm bảo an toàn và hiệu quả trong hoạt động hàng không quốc tế.
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 từ các quan sát bề mặt và độ cao là nền tảng cho mọi dự báo thời tiết, tư vấn và cuộc họp giao ban Có bốn loại quan sát thời tiết chính: 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 thời tiết hiện tại từ các trạm mặt đất trên khắp Hoa Kỳ Mạng lưới này bao gồm các cơ sở hợp đồng của chính phủ và tư nhân, cung cấp thông tin thời tiết liên tục Các nguồn tự động như Hệ thống quan sát thời tiết tự động (AWOS) và Hệ thống quan sát bề mặt tự động (ASOS) cũng đóng vai trò quan trọng trong việc thu thập dữ liệu quan sát bề mặt.
Quan sát bề mặt cung cấp thông tin thời tiết địa phương cho sân bay, bao gồm báo cáo loại, số nhận dạng trạm, thời gian, gió, khả năng hiển thị, Tầm nhìn đường cất hạ cánh (RVR), hiện tượng thời tiết, tình trạng bầu trời, nhiệt độ, độ ẩm, và áp suất Thông tin này có thể được thu thập từ người, trạm tự động hoặc trạm tự động được tăng cường bởi người quan sát Dù chỉ phản ánh một bán kính nhỏ, khi kết hợp nhiều báo cáo từ các trạm khác nhau, phi công có thể hình dung rõ ràng hơn về thời tiết trong khu vực rộng lớn.
Quan sát thời tiết trên không trung thường khó khăn hơn so với việc quan sát bề mặt Tuy nhiên, có nhiều phương pháp khác nhau để theo dõi các hiện tượng thời tiết diễn ra ở trên không.
Radiosonde là một thiết bị đo đạc nhỏ được treo dưới khinh khí cầu chứa đầy hydro hoặc heli, bay lên với tốc độ khoảng 1.000 feet mỗi phút Trong quá trình bay, radiosonde thu thập dữ liệu về nhiệt độ không khí, độ ẩm, áp suất, tốc độ và hướng gió Thông tin này sau đó được chuyển tiếp đến các trạm mặt đất qua máy phát vô tuyến Ngoài radiosonde, các nguồn dữ liệu khí tượng khác bao gồm 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).
Chuyến bay khinh khí cầu có thể kéo dài từ 2 giờ trở lên, đạt độ cao tối đa 115.000 feet và di chuyển xa đến 125 dặm Trong suốt hành trình, nhiệt độ có thể giảm xuống tới 130°F và áp suất có thể thấp hơn nhiều lần so với áp suất ở mực nước biển.
Khi quả bóng bay tăng lên trong khí quyển, áp suất giảm khiến nó mở rộng cho đến khi đạt giới hạn đàn hồi, thường là khi đường kính vượt quá 20 feet Tại thời điểm này, khinh khí cầu bật lên và radiosonde rơi trở lại Trái đất, quá trình này được làm chậm lại nhờ có dù Chiếc dù này giúp bảo vệ người và đồ vật trên mặt đất Mỗi năm, có hơn 75.000 quả bóng bay được phóng đi, trong đó 20% được phục hồi và trả lại để tái sử dụng, với hướng dẫn trả lại được in trên mặt bên của mỗi radiosonde.
Phi công đóng vai trò quan trọng trong việc cung cấp thông tin về thời tiết trên không trung, bao gồm sự nhiễu loạn, độ đóng băng và độ cao của đám mây Thông tin này được thu thập và báo cáo bởi các phi công trong chuyến bay, tạo thành nguồn dữ liệu thời gian thực duy nhất Kết hợp với PIREPs, các quan sát từ thiết bị đo đạc tự động cũng được truyền tải qua hệ thống dữ liệu liên kết, góp phần nâng cao độ chính xác trong dự báo thời tiết chuyến bay.
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 khoảng 220.000 230.000 lượt quan sát thời tiết tự động mỗi ngày trên toàn cầu Chương trình này sử dụng các cảm biến trên máy bay để đo gió, nhiệt độ, độ ẩm, nhiễu động và dữ liệu đóng băng, giúp tăng cường an toàn và hiệu quả hoạt động cho cộng đồng hàng không AMDAR cải thiện dự báo thời tiết ngắn hạn và trung hạn cho nhiều dịch vụ như thời tiết phục vụ quốc phòng, thời tiết công cộng và giám sát môi trường Dữ liệu được truyền xuống mặt đất 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 chương trình quan sát thời tiết tự động tại Hoa Kỳ, thu thập và phổ biến dữ liệu thời tiết từ các hãng hàng không tham gia theo thời gian thực Các quan sát thời tiết được truyền qua ACARS và quản lý bởi Công ty Điện tử Hàng không (ARINC) cùng nhiều công ty khác, sau đó chuyển đổi sang định dạng dữ liệu khí tượng (BUFR) cho NWS và dữ liệu thô cho Phòng thí nghiệm Nghiên cứu Khoa học Trái đất (ESRL) Hơn 1.500 máy bay tham gia báo cáo dữ liệu gió, nhiệt độ, nhiễu loạn và độ ẩm, với mỗi hãng hàng không điều chỉnh thiết bị để cung cấp các mức dữ liệu khí tượng nhất định Dữ liệu được giám sát và thu thập qua Hệ thống Giám sát và Thu thập Dữ liệu Chuyến bay (FDAMS) và truyền qua ACARS; khi máy bay ra ngoài phạm vi ACARS, báo cáo có thể được chuyển qua ASDAR và thường được lưu vào bộ đệm cho đến khi máy bay trở lại phạm vi ACARS để tải xuống.
Hình 1.2 Ví dụ về phạm vi radar thời tiết 1.1.3 Quan sát radar
Có hai loại radar cung cấp thông tin về lượng mưa và gió:
Radar giám sát sân bay FAA thường được sử dụng để phát hiện lượng mưa, bên cạnh chức năng chính là theo dõi máy bay Radar này không chỉ xác định vị trí mà còn đo cường độ mưa, giúp định tuyến giao thông hàng không tránh xa các điều kiện thời tiết khắc nghiệt trong khu vực sân bay.
Radar trên không là thiết bị thiết yếu trên máy bay, giúp xác định vị trí của các hiện tượng thời tiết bất lợi Các radar này thường hoạt động ở băng tần C hoặc X, tương ứng với khoảng 6 GHz và 10 GHz, cho phép phát hiện chính xác các khu vực có lượng mưa lớn.
Sự phát triển công nghệ vệ tinh gần đây đã mở ra cơ hội thương mại hóa các liên kết thời tiết Nhờ vào các dịch vụ đăng ký vệ tinh, người dùng hiện có thể nhận tín hiệu vệ tinh cung cấp thông tin thời tiết gần như thời gian thực cho khu vực Bắc Mỹ.
Báo cáo thời tiết hàng không
Báo cáo thời tiết hàng không, như METARs và PIREPs, không chỉ cung cấp thông tin chính xác về điều kiện thời tiết hiện tại mà còn được cập nhật tại các thời điểm khác nhau Những báo cáo này đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo an toàn cho các chuyến bay.
1.2.1 Báo cáo thời tiết định kỳ hàng không (METARs)
METAR là báo cáo thời tiết bề mặt hiện tại được trình bày theo định dạng quốc tế Mặc dù mã METAR được áp dụng toàn cầu, mỗi quốc gia có quyền điều chỉnh mã này để phù hợp với quy trình địa phương và đơn vị đo lường cụ thể Những điều chỉnh này thường là nhỏ nhưng rất quan trọng để đảm bảo tính chính xác và phù hợp với thực tiễn địa phương.
METARs được phát hành theo lịch trình định kỳ, trừ khi có sự kiện thời tiết đáng kể xảy ra Trong trường hợp này, một báo cáo 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:
Có hai loại báo cáo METAR: báo cáo METAR thông thường được phát hành theo khoảng thời gian đều đặn và báo cáo hàng không đặc biệt SPECI, được cung cấp khi có sự thay đổi nhanh chóng về điều kiện thời tiết, rủi ro cho máy bay hoặc thông tin quan trọng khác.
Mã định danh trạm là một mã gồm bốn chữ cái do Tổ chức Hàng không Dân dụng Quốc tế (ICAO) quy định Tại 48 tiểu bang lân cận, mỗi trạm được gán một mã định danh ba chữ cái bắt đầu bằng chữ "K" Chẳng hạn, Sân bay Hạt Gregg ở Longview có mã định danh riêng biệt.
Texas, được mã hóa bằng các chữ cái “KGGG”, trong đó “K” đại diện cho quốc gia và “GGG” là mã sân bay Tại các khu vực khác, như Alaska và Hawaii, hai chữ cái đầu tiên của mã ICAO cho biết khu vực hoặc tiểu bang Cụ thể, mã nhận dạng Alaska bắt đầu bằng “PA” và Hawaii bằng “PH” Để tìm số nhận dạng trạm, người dùng có thể liên hệ với FSS, văn phòng NWS hoặc tìm kiếm trên các trang web như DUATS và NOAA's Aviation Weather Aviation Digital Data Services (ADDS).
Ngày và giờ của báo cáo được thể hiện qua một chuỗi sáu chữ số (161753Z), trong đó hai chữ số đầu tiên đại diện cho ngày, và bốn chữ số cuối cùng chỉ thời gian của METAR/SPECI Thời gian luôn được cung cấp theo giờ phối hợp quốc tế (UTC), với chữ "Z" thêm vào cuối để chỉ rõ rằng thời gian là theo giờ Zulu (UTC) thay vì giờ địa phương.
Công cụ sửa đổi trong METAR/SPECI cho biết báo cáo đến từ nguồn tự động hoặc đã được sửa chữa Nếu ký hiệu “AUTO” xuất hiện, điều này xác nhận rằng báo cáo là từ nguồn tự động Ngoài ra, các ký hiệu “AO1” (không có bộ phân biệt lượng mưa) hoặc “AO2” (có bộ phân biệt lượng mưa) được liệt kê trong phần “Nhận xét” để chỉ rõ loại cảm biến lượng mưa được sử dụng tại trạm tự động.
Gió được báo cáo bằng năm chữ số (14021KT) trừ khi tốc độ vượt quá 99 hải lý/giờ, lúc này sẽ được báo cáo bằng sáu chữ số Ba chữ số đầu tiên thể hiện hướng gió thổi từ hàng chục độ, và nếu gió thay đổi, nó sẽ được ghi là “VRB” Hai chữ số cuối cùng cho biết tốc độ gió tính bằng hải lý, trừ khi tốc độ lớn hơn 99 hải lý/giờ, khi đó sẽ được biểu thị bằng ba chữ số Nếu có gió giật, chữ “G” sẽ theo sau tốc độ gió (G26KT), với cơn gió đỉnh được ghi lại 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 là một yếu tố quan trọng trong thời tiết, thường được báo cáo bằng dặm quy chế, ký hiệu là “SM” Thông thường, khả năng hiển thị phổ biến được ghi nhận ở mức 3/4 SM và được trình bày dưới dạng cả dặm và phân số dặm.
Tầm nhìn đường băng (RVR) là khoảng cách mà phi công có thể quan sát trên đường băng trong khi máy bay di chuyển RVR thường được báo cáo bằng chữ "R" theo sau là số hiệu đường băng và khoảng cách tầm nhìn tính bằng feet Ví dụ, R17L / 1400FT có nghĩa là phạm vi tầm nhìn là 1.400 feet trên đường băng 17 bên trái.
Thời tiết xung quanh sân bay được mô tả bằng cường độ nhẹ (–), trung bình ( ) hoặc nặng (+) Ký hiệu “VC” chỉ hiện tượng thời tiết cụ thể trong vùng lân cận, cách sân bay từ 5 đến 10 dặm Các hiện tượng thời tiết có thể bao gồm mưa, che khuất và các hiện tượng khác như đám mây phễu.
Nhiệt độ không khí và điểm sương được đo bằng độ C (°C), với nhiệt độ dưới 0°C được ký hiệu bằng chữ "M" để chỉ điểm âm.
Áp suất khí quyển được báo cáo bằng inch thủy ngân (“Hg”) với định dạng bốn chữ số, bắt đầu bằng chữ “A” (ví dụ: A2970) Sự thay đổi của áp lực có thể được ghi chú trong phần “Nhận xét” với ký hiệu “PRESRR” cho áp suất tăng và “PRESFR” cho áp suất giảm.
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
Phần nhận xét trong METAR bắt đầu bằng "RMK" và có thể có hoặc không xuất hiện Thông tin trong phần này bao gồm dữ liệu gió, khả năng hiển thị, thời gian bắt đầu và kết thúc của hiện tượng thời tiết, thông tin áp suất và nhiều dữ liệu khác Ví dụ, nhận xét "OCNL LTGICCG" có nghĩa là thỉnh thoảng có sét giữa các đám mây Các trạm tự động cũng sử dụng phần này để thông báo về việc bảo trì thiết bị.
1.2.2 Báo cáo thời tiết thí điểm (PIREPs)
Dự báo hàng không
Các báo cáo điều kiện thời tiết quan sát được là công cụ quan trọng trong việc tạo ra dự báo thời tiết cho một khu vực cụ thể Nhiều sản phẩm dự báo khác nhau được phát triển để hỗ trợ trong giai đoạn lập kế hoạch trước chuyến bay Phi công cần nắm vững các loại dự báo như dự báo sân bay (TAF), dự báo khu vực hàng không (FA), và các tư vấn thời tiết trên chuyến bay (SIGMET, AIRMET) để đảm bảo an toàn trong chuyến bay.
1.3.1 Dự báo sân bay đầu cuối (TAF)
TAF là báo cáo dự báo thời tiết cho bán kính 5 dặm, có hiệu lực trong 24 hoặc 30 giờ, được cập nhật bốn lần mỗi ngày vào các thời điểm 0000Z, 0600Z, 1200Z và 1800Z Báo cáo này sử dụng các mô tả và viết tắt tương tự như trong báo cáo METAR, cung cấp thông tin quan trọng về điều kiện thời tiết.
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 trong TAF được thể hiện bằng mã sáu số, trong đó hai số đầu tiên chỉ ngày và bốn số cuối cùng chỉ thời gian Thời gian luôn được cung cấp theo chuẩn UTC, được ký hiệu bằng chữ 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
TAF được cấp lại bốn lần mỗi ngày vào các thời điểm 0000, 0600, 1200 và 1800Z, với hai chữ số đầu tiên (08) thể hiện ngày trong tháng bắt đầu TAF, hai chữ số tiếp theo (12) là giờ bắt đầu (UTC) Ngày kết thúc TAF được chỉ định bởi số 09 và hai chữ số cuối (12) chỉ giờ kết thúc (UTC) Dự báo bắt đầu lúc nửa đêm UTC được ghi là 00, trong khi thời gian kết thúc vào lúc nửa đêm UTC được ghi là 24 Ví dụ, TAF 00Z cấp vào ngày 9 của tháng và có giá trị trong 24 giờ sẽ có thời hạn hiệu lực từ 0900 đến 0924.
Dự báo gió được thể hiện bằng một chuỗi năm chữ số, ví dụ như 15011KT, trong đó ba chữ số đầu tiên chỉ ra hướng gió tính theo phía bắc thực sự, và hai chữ số cuối cùng biểu thị tốc độ gió tính bằng nút thắt, ký hiệu “KT” Đối với gió có tốc độ lớn hơn 99 hải lý/giờ, nó được mã hóa bằng ba chữ số tương tự như trong báo cáo METAR.
Khả năng hiển thị dự báo được xác định theo đơn vị dặm quy chế và có thể được biểu thị bằng số nguyên hoặc phân số Khi khả năng hiển thị vượt quá sáu dặm, nó sẽ 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 thời tiết trong TAF bao gồm các điều kiện và khoảng thời gian dự kiến cho bất kỳ thay đổi đáng kể nào Thông tin được thể hiện bằng ký hiệu “FM” cho những thay đổi nhanh chóng và đáng kể, thường xảy ra trong vòng một giờ, và “TEMPO” cho các biến động tạm thời, dự kiến 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 cung cấp dự báo về tình hình thời tiết, bao gồm các đám mây, điều kiện thời tiết chung và điều kiện khí tượng thị giác (VMC) trên một khu vực rộng lớn, bao gồm nhiều tiểu bang Dự báo khu vực này được cập nhật ba lần mỗi ngày và có hiệu lực trong 18 giờ, mang lại thông tin quan trọng cho các hoạt động bay và các sân bay nhỏ.
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 như điều kiện IFR, che khuất núi và nguy cơ giông bão được mô tả chi tiết trong phần này Những tuyên bố liên quan đến chiều cao được thể hiện theo MSL, và nếu có thông tin khác, chiều cao AGL hoặc trần (CIG) sẽ được ghi nhận rõ ràng.
Tóm tắt nội dung: đưa ra một bản tóm tắt ngắn gọn xác định vị trí và chuyển động
Mây và Thời tiết VFR cung cấp thông tin chi tiết về các điều kiện bầu trời, khả năng hiển thị và dự báo thời tiết trong 12 giờ tới, cùng với triển vọng trong 6 giờ tiếp theo.
Tư vấn thời tiết trên chuyến bay
Khuyến cáo thời tiết trên chuyến bay cung cấp thông tin chi tiết về các điều kiện thời tiết nguy hiểm tiềm tàng cho máy bay Những thông tin này được gửi đến phi công trước khi khởi hành để hỗ trợ lập kế hoạch bay an toàn Có ba hình thức chính của lời khuyên về thời tiết trên chuyến bay, bao gồm AIRMET, SIGMET và SIGMET đối lưu.
AIRMET (WAs) là khuyến cáo thời tiết bay được phát hành mỗi 6 giờ, với các bản cập nhật bổ sung khi cần thiết cho khu vực dự báo cụ thể Thông tin trong AIRMET rất quan trọng đối với tất cả máy bay, đặc biệt là những hiện tượng thời tiết có thể gây nguy hiểm cho máy bay hạng nhẹ và máy bay có khả năng hoạt động hạn chế.
Mỗi bản tin AIRMET đều có mã chữ và số cố định, được đánh số theo thứ tự bắt đầu từ báo cáo đầu tiên trong ngày Mã Sierra được sử dụng để biểu thị điều kiện bay IFR và độ che khuất núi, trong khi mã Tango biểu thị sự hỗn loạn của gió và mức độ đóng băng.
SIGMET (WS) là thông báo quan trọng liên quan đến thời tiết không đối lưu có thể gây nguy hiểm cho tất cả máy bay Chúng bao gồm các hiện tượng như đóng băng nghiêm trọng, nhiễu động cực đoan, nhiễu loạn không khí trong suốt (CAT), bão bụi, bão cát, và tro núi lửa, đặc biệt khi điều kiện thời tiết làm giảm tầm nhìn dưới ba dặm Các thông báo SIGMET này có giá trị trong 4 giờ, nhưng nếu liên quan đến bão, thời gian hiệu lực sẽ kéo dài lên đến 6 giờ.
SIGMET được phát hành theo định danh chữ cái từ tháng 1 đến tháng 12 Phiên bản đầu tiên của SIGMET được gọi là SIGMET thời tiết khẩn cấp (UWS) Các SIGMET sẽ được đánh số tuần tự cho cùng một hiện tượng thời tiết cho đến khi hiện tượng đó kết thúc.
SIGMET đối lưu (WST) là cảnh báo thời tiết quan trọng cho các chuyến bay, được ban hành khi có hiện tượng thời tiết đối lưu nguy hiểm ảnh hưởng đến an toàn bay Cảnh báo này được cấp cho các cơn giông bão nghiêm trọng có sức gió bề mặt vượt quá 50 hải lý/giờ, mưa đá với đường kính từ 3/4 inch trở lên hoặc lốc xoáy Ngoài ra, SIGMET cũng nhằm thông báo cho phi công về các cơn giông bão, dòng giông bão hoặc giông bão có lượng mưa lớn, ảnh hưởng đến diện tích 40% hoặc hơn 3000 ô vuông dặm.
SIGMET đối lưu được phát hành cho ba miền của Hoa Kỳ: miền đông (E), miền tây (W) và miền trung (C) Mỗi báo cáo được công bố vào lúc 55 phút sau mỗi giờ, trong khi các SIGMET đối lưu đặc biệt có thể được phát hành tạm thời với thời gian hiệu lực 2 giờ Các báo cáo này được đánh số tuần tự từ 1 đến 99 mỗi ngày, bắt đầu từ 00Z (giờ Zulu tương đương 6 giờ sáng).
Phân tích thực trạng vấn đề và nguyên nhân
Hệ thống dự báo thời tiết số (NWP) hiện nay được nghiên cứu rộng rãi và được áp dụng trên toàn cầu Các nhà nghiên cứu đều nhận định rằng NWP đã được thiết lập một cách hoàn hảo, giúp cải thiện độ chính xác trong dự báo thời tiết.
Nghiên cứu của Richard Carbone chỉ ra rằng hoạt động của NWP vẫn còn nhiều sai sót và chưa đạt độ chính xác trong dự đoán thời tiết Sử dụng phương pháp nghiên cứu định lượng, Carbone đã thu thập và phân tích số liệu để chứng minh luận điểm ban đầu của mình Kết quả cho thấy cả hai mô hình của NWP đều dự đoán sai về thời gian và cường độ mưa.
Hình 2.3 Sai sót số liệu hàng năm từ Khí tượng thủy văn của NCEP
Theo bảng biểu, có sự sai số đáng kể giữa hai hệ thống dự báo thời tiết số (NWP), với một số năm lượng mưa tính toán sai lệch lên tới 0.5 inch Do đó, các nghiên cứu hiện tại cho rằng việc NWP cung cấp thông tin dự báo thời tiết chính xác là không khả thi, cho thấy rằng các nghiên cứu trước đây còn nhiều sai sót.
Nhiều nguyên nhân dẫn đến phán đoán sai về NWP trong các nghiên cứu hiện nay, bao gồm yếu tố thu thập dữ liệu, hoạt động của bề mặt khí quyển, sự biến mất của đám mây và sai số trong đo đạt nhiệt độ Các số liệu này rất phức tạp và phụ thuộc vào nhiều yếu tố cấu thành, những yếu tố này luôn biến đổi theo thời gian, dẫn đến sai sót khó tránh khỏi trong quá trình thu thập dữ liệu.
Một vụ tai nạn hàng không nghiêm trọng đã xảy ra với chiếc Boeing 737 khi máy bay bay ở độ cao FL280, bị chệch hướng do nhiễu động thời tiết Hệ thống lái tự động mất kết nối, ghi nhận tham số dọc lên tới +2.16 g, gây thương tích cho một tiếp viên đang di chuyển trong khoang Dù vậy, phi hành đoàn đã kịp thời chuyển hướng và hạ cánh an toàn tại một sân bay khác.
Nguyên nhân: do tàu bay đối mặt với nhiễu động không khí mà không được báo trước.
Sự thiếu sót trong dự đoán nhiễu động xuất phát từ việc thay đổi các thông số trong quá trình thu thập dữ liệu.
