国内外航空气象业务发展情况报告.docx

国内外航空气象业务发展情况报告引言航空气象业务作为现代航空运输体系中不可或缺的一环,其重要性日益凸显。其核心内涵在于通过专业的气象观测、预测和预警服务，为航空器提供精确的气象信息支持，以确保飞行的安全和效率.从大气层的细微变化到全球气彳县的长期趋势，航空气象业务都需要进彳亍细致入微的分析和预测，为航空业提供坚实的保航空气象业务的发展历程伴随着航空工业的兴起而逐步发展,早期的航空气象服务主要依赖于简单的气象观测和有限的预测技术，但随着科学技术的进步,处理能力以及尤其是计算机方）遥感技术的应用，航空气象业务在预测精度、服务范围等方面都取得了显著的提升.进入21世纪，随着全球气候变化问迤的凸显和肮空运输业的快速发展，航空气象业务面临着更高的挑战和更大的机遇.当前，航空气象业务的发展趋势主要体现在以下几个方面：一是向数字化、智能化转型，通过大数据和人工智能技术提高预测精度和效率；二是加强国际合作，共同应对全球气候变化对航空业的影响；三是推动航空气象服务的个性化和定制化，满足不同用户的特定需求.这些发展趋势将为航空气象业务的发展开辟新的道路，为航空业的繁荣提供强有力的支持.本文通过对国际航空气象业务的发展历程及航空气象业务发展较为先进国家的发展现状进行梳理，深入分析我国航空气象业务的现状、发展趋势以及面临的拟俄和机遇，为航空气象业务的未来发展提供有益的参考和借鉴.一、国外航空气象业务发展情况在国际舞台上，航空气象业务的发展正日益受到重视，整体呈现出快速发展的态势.随着全球肮空业的迅猛熠长和航空安全要求的不断提高，肮空气象业务作为保障飞行安全、提高航班效率的关健因素，正逐渐成为各国航空业发展的重要支撑.目前，一些发达国家在肮空气象业务发展上取得了较为突出的成就.这些国家通过不断的技术创新、设备升级和人才培养，建立了完善的航空气象观测网络和信息服务体系，能够提供准确、及时的气象数据和信息支持.同时这些国家还积极参与国际航空气象合作，共同推动全球航空气象业务的发展.此外，国际组织如世界气象组织(WMO)在航空气象业务发展上也发挥着重要作用，通过制定国际标准和规范、推动国际合作和交流、提供技术支持和培训等方式，为全球航空气象业务的发展提供了有力的支持和指导.1.1美国航空气象业务的发展美国航空气象中心(AviationWeatherCenterzAWC)是国家天气局(Nationa1.WeatherService,NWS)的组成部分，专门提供航空气象服务。20世纪初，随着飞行器的发展，飞行员开始意识到天气条件对飞行安全的重要性。这一时期，气象服务主要由军事机构提供，但民用航空对气象服务的需求开始出现.二战后，民用航空业蓬勃发展，对气象服务的需求逐渐增加.因此，1957年，NWS设立了首个专门的航空气象中心，即AWC的前身.20世纪后明，随着雷达和气象卫星技术的引入，美国航空气象业务逐渐成熟完善，开始建立包括气象观测站、气象雷达、气象卫星等在内的航空气象服务网络，以提供更准确.更及时的天气预报和气象预催.迸入21世纪,美国在卫星监测、雷达技术、数值模式和计算技术等方面具有显著的技术优势.其卫星监澳胺术处于国际领先地位，拥有多颗气象卫星，主要包括国家海洋大气管理局（NOAA）的极轨卫星和地球同步轨道卫星,这些卫星可以提供高分辨率的气象数据，包括云层、温度、湿度、风速和风向等关键气象要素，实时获取全球范围内的数据，为天气预报和飞行决策提供关犍信息；在雷达技术方面，美国研发了双偏振雷达和风爆跟踪雷达等新一代雷达，更精确地监测降水类型、强度和风暴结构.目前，美国拥有世界上最大的民用航空市场和空域，在航空气象技术和服务等方面具有领先优势。其积极推动包括新型传感器和卫星平台在内的卫星监测技术创新，扩展了卫星数据的可用性；在数据科学和人工智能领域的研发有助于提高气象数据的分析和预测能力；开发高级飞行决策支持系统，将实时气象数据与航班计划和飞机性能数据相结合.这些技术创新将进一步提高美国肮空气象服务的质量，提高飞行的安全性和效率.12英国航空气象业务的发展与美国航空气象发展历程类似英国航空气象业务同样是始于20世纪初期，经历了从早期的军事需求到现代的全球化航空服务等多个阶段.英国气象局作为国际民航组织指定的两个世界区域预报中心之一,在航空气象预报服务能力方面一直保持世界领先地位.1957年，英国气象局设立了首个专门的航空气象中心，为民航、军事肮空和航天活动提供气象观测、天气预报、气象预警和气象咨询.自1984年开始，英国气象局向120余个国家提供航空气象服务，例如向全球所有航班提供上层空间风力风向及气温预报，帮助航班选择飞行线路及决定携带多少肮油.英国气象局通过技术创新和国际合作不断提高航空气象服务质量和覆盖范围.近年来，其致力于发展概率预报.在全球集合预报方面，英国气象局全球和区域集合预报系统的全球预报水平分辨率20公里，垂直70层，18个成员，每天更新4次，预报时效7天.并基于集合预报开发了针对航空气象服务的概率预报产品，包括湍流概率预报、积雨云概率预报、积冰概率预报和机场气象要索概率预报等.为了保障全球航空活动提供高分辨率网格数据、多时间步长的SIGWX预测和OPMET数据，英国气象局制定了WAFS(WideAreaFi1.eSystem)十年计划(2018-2028年).新一代的WAFS交付系统在时空分辨率、肮空决策气象静响预报技术、不同强度的颠簸和积冰影响预报技术以及机载、卫星等多源资料的使用等方面均有升级和优化.英国气象局还为部分机场和航空公司提供气象服务,通过提供专业的知识和解决方案，帮助提高飞行安全、操作效率和经济效益.例如，英国气象局与英国易捷航空公司建立了合作.易捷航空公司在31个国家拥有802个航线，涉及132个机场,提供的飞航点遍及全欧洲.英国气象局派工作人员进驻飞行控制中心,提供针对整个欧洲航线网的定制化肮空气象服务。此外，英国气象局还致力于减少肮空业对环境的影响，通过更有效的飞行计划和节能措施来减少碳排放，支持可持续航空运营。1.3 德国航空气象业务的发展早在19世纪中叶，德国气象学家，如海因里希威廉多夫和阿尔弗雷德募格纳等对气象学科发展的重要贡献，奠定了肮空气象的基础.20世纪初期，德国凭借其先进的肮空工程和技术，推动了现代航空工业的发展，并于1965年成立了德国宇航中心.再加上二战期间的军事需求，德国也逐渐认识到气象条件的重要性，逐步建立起肮空气象监泱牌系.德国作为最早发展气象事业的国家之一,100多年前其气象观测系统已初具规模、堪称先进.德国早期就开始使用气象气球和气象探空仪进行大气观测，连续气象数据记录可追溯到1881年.早在1990年，德国全境约有350个人工气象站，15个探空气球释放点，2400个降水测量点与1500个雷暴天气报告处.镌国地处阿尔卑斯山多雪地区，冬天慕尼黑机场航班取消、晚点的事件频繁发生，2003年，德国汉莎航空公司因飞机晚点，330架飞机的等待时间达9000小时,多耗油3.4万吨，耗资约2亿欧元。据此，德国汉诺威大学气象学家托马斯豪夫提出针对天气与航空问题进行研究,提高天气预报质量不仅可以确保飞机正点起降，还能提高飞行安全。早在19世纪末，德国便提出借鉴美国航空管理局在芝加哥、纽约等机场新开发的机场天气预报系统,以实现根据区域性数据、卫星图像和局部天气数据，计算出短时精确天气预报的计算机程序的目标.为实现航空气象短时精确天气预报的目标,德国不断探索提高预测的精度与时效性。在预报系统方面，2019年引入新的矢量型超级电脑，在NEC公司独家研发的矢量处理器搭载PCIExpress加速卡，并采用最新冷却技术，能在高空度计算下实现高速的演算处理性能,研发出预报雷雨与大雨等极端天气现象的系统.这套系统将以观测为基型的预报与要求标准极高的天气预报模型相结合,三而正确预报局部地区的天气状况.在数据采集方面,2022年，德国弗劳恩霍夫激光技术研究所和莱布尼茨大气物理研究所的团队开发出了一种能蜉自主移动的便携式激光雷达系统，可以进行大规模生产并组合成操作网络，从而为气候研究提供温度和风速的实时高质量数据.2022年5月和11月，最新一代激光器安装在Kuh1.ungsborn的两个激光雷达系统中，并且已经演示了高达100公里高度的测量，这种激光雷达系统可以昼夜实时测量10-50多公里高空的风和温度分布，为天气预报和气候模式提供精确数据.德国航空气象得到政府全面支持，其业务主要由德国气象局负责，并受到联邦交通部和德国联邦肮空办公室的监管。德国积极推动创新和研发，拥有高精度的气象观测设备和技术，借助先进的卫星技术、雷达监测系统和气象站网络，同时将大数据、人工智能技术应用到气象预测模型中，提供高精度的天气预报和气象数据，提高对天气现象的理解和预报的准确性，支持飞亍安全、酶规划和飞行调度。1.4 日本航空气象业务的发展日本是世界上拥有先进航空气象业务的国家之一。日本气象厅(JaPanMeteoro1.ogica1.Agency,JMA)是负责提供日本航空气象服务的部门，致力于提供高质量的天气预报和气象服务，为确保航空飞行安全以及促进航空业健康发展提供重要支撑.航空气象业务的发展罔不开先进技术的支持.JMA持续引入新技术，通过不断改进数值预报模式，采用最先进的气象卫星技术、亩达监测系统以及高性能计算机，提高其航空气象服务的准确性和时效性.这些技术的不断革新也能够为飞行路线规划、高度选择和避免极端气象条件等提供更加精准可靠的气象信息，为飞行员提供安全的飞行环境。航空气象服务需要充分了解大境的豆杂性.为此,JMA建立了包括高空气象观测站、雷达和卫星监测系统等在内的先进的大气观测系统来监测大气条件。这些系统为航空业务提供了较为全面的气象信息，使肮空公司和飞行员能够更准确地了解目标航线的天气状况，采取相应的飞行决策.在航空气象服务中,气象预报预警系统3E常关键。JMA定期发布包括台风、大气扰动、降水量等在内的预警信息,协助飞行员和航空公司调整飞行计划.这些预警信息对于减少飞行风睑、确保肮班三利运行也非常重要.此外，全球气候变化对天气的影响也日益凸显.JMA不断加强气候变化监测,提供针对变化的适应性预测和服务，以确保航空业务在气候变化下依然能够安全、高效地运行.在技术发展之外,数据共享和国际合作对于肮空气象服务能力的提升发挥了非常重要的作用.日本积极参与国际肮空气象合作与交流，与世界各国的气象部门和航空公司开展广泛合作.通过共享气象数据、经验，推动全球航空气象业务的发展。同时，日本还积极加入国际航空气象组织，参与制定国际肮空气象标准和规范。这种国际合作也有助于提高全球范围内的肮空气象服务质量,增进全球航空安全.1.5 世界气象组织在航空气象领域发挥的作用世界气象组织和国际民航组织在航空气象服务、国际标准和规范、气象研究等多个方面开展了合作，旨在支持国际民航领域的安全和效率。在国际标准规范制定方面，自2013年10月起，世界气象组织和国际民航组织开始组织实施新的航空气象数据传输规范，制定一系列基于XM1.格式的标二版中标准化的产品基于XM1./GM1.的表示形式例如METAR/SPEC1.TAF.SIGMETxAIRMET,热带气旋咨询、火山灰咨询和太空天气咨询，用于航空气象信息的业务交换.两者共同制定了一套气象观测标准和手册，用于指导飞行员进行准确的天气硒厢报告，包括对风、气温、气压等气象要素的观测要求和方法，以确保飞行安全。这些标准涉及肮空气象数据的传输、交换、质量和服务能力评估等多个方面，有助于提高航空气象服务的质量和效率，保障飞行安全.二、我国航空气象业务发展情况2.1 民航部门航空气象业务发展情况我国民航部门的航空气象业务在保障航空安全和提高运营效率方面发挥了至关重要的作用.自有民肮运输活动以来,也就是19世纪50年代开始,就随着机场的开航设置了机场气象台.20世纪90年代，嚏着飞行量的增加，为了加强资源共享、减少重复劳动、提高工作效率，将北京、沈阳、上海、广州、成都、西安、乌鲁木齐7个机场气象台建成中心气象台，后来逐步发展成为7个民航地区气象中心。2008年，随着民航运行管理、航空公司集中运行控制、流量管理、协同决策等各方面的需要，2008年5月，中国民用航空局空中交通管理局航空气象中心（简称民航气象中心）正式成立.至此，民用肮空气象服务形成了以民航气象中心为业务龙头，民航地区气象中心为业务骨干，机场气象台（站）为业务基础的三级肮空气象业务体系（图1）.三级气象服务机构包括1个民航气象中心、7个地区气象中心和200多个机场气象台（站），9个国际航空气象监视台（由7个民肮地区气象中心和武汉、海口机场气象台承担）,1个中国民航飞行气象情报交换中心（民肮气象中心信息室兼任）.中国民肮在全国区域范围内建设有两个对空广播站，分别设在华1匕地区气象中心和中南地区气象中心，播发内容包括主要机场最新的机场例行天气报告、趋势预报和机场预报，主要用户为航路上的飞行强民肮气象系统先后建立了运行信息通报机制、质量监控机制、天气会商与协调机制、技装备维护维修技术支持机制、系统应急联动机制和用户反馈机制，建立了分级预警预报与服务模式，初步形成了一体化的运行机制。达成下半年的各项绩效指标.此次会议旨在带领平台各部门规划全年的工作，对短板不足采取有力措施。图1民航气象业务运行体系示意图在航空气象探测方面，目前我国有大型机场30多个，中型机场100多个,小型机场200多个。民航气象系统44个机场分局（站）均配有自动气象观测系统，晾、天津、上海虹桥、杭州、南京、乌鲁木齐等共23个大中型机场配备多普勒天气雷达,部分机场应用数字化天气雷达或通过引接国家气象部门的天气备达终端,获取机场及其附近强对流天气的探测资料,近几年,北京、上海浦东、广州、昆明、西安和乌鲁木齐共6个机场安装了风廓线再达，实现机场固定位置上各高度层的风场监测.在资料收集与处理方面，建成了民航气象数据库备份系统，部分地方机场接入民航气象数据库系统及华北、西南地区自动气象观测数据联网；整合现有气象资源，实现气象信息快速交换和共享，统一服务模式，建立民航气象信息共享与服务系统；从中国气象局获取共享资料,包括天气雷达资料、自动气象站资料、雷电探测等资料.在预报预警产品方面，航空气象服务是基于对肮空运行有影响的分级分类的预报与服务模式，目前已经实现无缝隙的航空气象预报和服务，从时间范围看，包括Ih预报、2h预报、6h预报、9h预报、24h预报、48h预报、未来一周天气趋势、国家重大活动或者部分国家法定节假日的航空天气趋势预测、冬季和夏季气候趋势预测；从空间覆盖范围来看，已经实现从点（机场）到线（航线）和到面（终端区或者飞行情报区域）的覆盖范围；从要素来看,已经覆盖航空气象所关注的全部要素，包括风向、风速、主导能见度、跑道视程、天气现象、云量、云高、温度、露点、气压等.目前民航气象服务主要通过机场内设局域网、对肮空气象广播、现场气象服务、视频天气咨询讲解、电话、传真、短信、微博、微信、互联网服务平台等渠道，服务对象包括航空公司、空中交通管制部门、机场、通用航空、肮空旅客等（图2）.图2民航气象数据传输系统示意图民航部门的航空气象业务经过多年的发展，已经具备了一定的规模和技术能力，但其业务范围主要局限于民用航空、大型机场,对于中皿场和通用航空的服务覆盖不足；另一方面，随着民航运输业的快速发展，用户对气象服务的需求和气象服务格局发生了根本的变化，民航部门面临先进的气象技术和装备不足、更精细化的服务需求增加、人员力量不足等方面的挑战.2.2 气象部门航空气象业务发展情况目前，我国航空气象预报服务工作主要由民航及空军下属气象部门开展.气象部门部分地面气象观测站承担航危报编发任务;绝大多数气象部门尚不具备航空气象预报业务能力，仅内募古、新疆、湖北等省（区）的气象部门在一些支线机场开展了现场低空气象服务保障，并针对通用航空领域（上海、福建等）探索研发了一些服务产品，其余大多数省份以提供气象资料服务为主.气象部门的航空气象业务目前主要在国家级和地市级开展。国家气象中心依托全球数值预报解释应用技术，初步建立了全球航路指导预报、危睑天气指导预报；并基于全球气象观测、飞机报、闪电、卫星拼图等开展全球航危天气监测；建立了薄盖我国230个重要机场及全球主要机场的肮站天气指导预报；基于多源观测资料和对流可分辨模式,建立中国区域低空空域航危天气监测和预报技术；研发航空气象业务平台，建立航空气象指导网；与民航局、香港天文台合作建立亚洲航空气象中心,国家气象中O作为技术支持中心主体提供以智能网格预报为基型的亚洲区域天气要素精细化预报产品同时提供SIGMET的相关指导产品，主要包括积冰指数、颇簸指数、对流性降水、沙尘预报、雷达拼图、卫星云图等相关数值预报及实况监测产品.国家卫星气象中心开展影响航空通信安全的空间天气指数监测预报业务.中国气象局公共气象服务中心和国家气象信息中心均面向肮空公司推出了一些初步的产品和数据服务.在地市级，全国共有9个气象台承担了民用航空气象预报业务，主要开展机场预报与警报、航线预报、航空气象保障服务等工作；有98个地市级气象台与当地民肮气象台开展了预报业务合作，通过联合会商、资料共享、预报技术交流等方式为民肮提供气象服务.上海针对国产大飞机试飞等航空气象服务，有针对性地发展了短临预报支撑技术。开发了航空气象数值预报解释应用产品.基于高分辨率EC模式和区域预报模式开发结冰、颠簸、强对流、低云、能见度等肮空气象特色产品.发展本地化的飞机积冰潜势预报算法和低云的预报算法,完成机场和航线预报产品开发.基于精细化格点预报业务、短临预报技术和高分辨率数值模式，开发华东主要机场预报产品，预报要素包括天气现象、雨强、温度、风、相对湿度、云量等常规气象要素和强对流、能见度、云底高度等航空气象要素.以北京一上海航线为例，基于民肮飞机的实际飞行轨迹（包括位置、时间、巡航高度等要素），结合数值预报模式高时空分辨率输出，开发航线的颠簸、结冰、风温湿等预报产品.开发航空气象预报服务平台,开展基于影响的预报产品开发和航空气象业务服务试验.推进“上海高影响天气监测与预警系统-航空气象版"的建设、研发和业务试用。总体来讲,气象部门的航空气象业务发展还存在一些亟待解决的问题与短板，如缺乏统一的业务布局和发展规划；肮空气象技术能力，尤其是监测产品的开发能力、全球数值预报产品的精度等尚待提高；航空气象服务产品的专业性有待加强、特色产品不能满足需求，针对通用航空的服务能力不足；以及与民肮部门数据资料共享不足等.有鉴于此，为了实现我国航空气象领域的突破，有力提升我国在航空气象领域的影响力，建议：积极推动国家航空气象业务体系顶层设计，理清与民航部门的关系，明确气象部门重点发展领域；积极推动与民航部门的合作交流，促进数据共享共建，实现气舞与航空信息的融合；探索建立有效的业务流程和服务机制，加强技术研发、建立信息化业务平台等。