美国境内机场开始引进一种新系统,可以提供实时天气信息,协助机场运营商就除冰做出正确的决定。
WSDDM(Weather support to de-icing decision-making)系统是世界各地尤其是美国很多机场开始引进的一种新概念。WSDDM系统是位于加利福尼亚的美国国家大气研究中心(NCAR)的科学家们发明的,以一种复杂的系统为基础,该系统包括温度传感器、天气预报传感器和雷达,由一类通用的适应性软件体系监控和控制。
如果机场安装有这种系统,就可以随时知道天气情况的变化,而且每分钟更新一次。这样,机场运营商就可以根据预报做出正确的决策,决定是否要为飞机除冰做准备,由于预报每分钟都会进行更新,所以他们也可以根据天气的变化趋势适时调整决策。
对于机场运营商来说,在任何特定的时间都知道天气状况非常重要。如果机场能够在暴风雪等恶劣天气到来之前做好充分的准备,就会大大提高运营效率,而且确保安全。当然,有价值的是这些信息,机场了解了天气信息才能做好除冰的准备工作,从而更加高效地运营。这些对于在寒冷天气下运营的美国机场来说至关重要。例如,平均下来,美国科罗拉多州丹佛机场每年的积雪有90英寸深,而位于明尼苏达州的明尼阿波利斯圣保罗国际机场每年积雪达100英寸。这两个机场都安装有WSDDM系统。该系统对于跑道运行管理人员和空管人员来说也很有利用价值,因为跑道运行管理人员必须协调使用除雪车为跑道除雪的工作,而空管人员则要制定飞行等待的编制计划。
精密的系统
冬天,WSDDM系统向航空公司、机场和飞行员提供他们所需要的即时预报和短期天气预报(0-1小时和1-6小时之内)。这种系统的传感器通常最远可安装到机场周围30千米的地方。传感器的配置依据机场规模的大小和机场盛行的天气模式而有所不同。系统包含的传感器越多,提供的天气预报资料就越精确。
WSDDM系统全部采用模块化设计,以便机场外部覆盖范围扩展或是要提高系统的精确度时(例如,机场新建一条跑道)再增加传感器。这些传感器可以测量温度、大气压、露点、风速和风向。一个轻便的降雪计量表用来测量降雪量。系统还配备有一个降雨计量表。
WSDDM系统所有传感器的参数每分钟更新一次,而一般这种类型的传感器参数每小时更新一次。该系统和天气雷达系统同步使用时,可以确定降雨/降雪带,或是靠近机场的强降雨的方位,还可以跟踪测出这些降雨/降雪移动的速度。当降雨可能到达机场的时候,雷达的追踪信息就预测出一个小时之内机场的天气情况。雷达的反射率可以校准使用地面降雪计量表测出的降雪强度。雷达系统的资料和降雪计量表每五分钟便会自动相通,显示出此类降雨和降雪强度的准确值,降雨类型可以用表面传感器测出。
WSDDM系统能够精确计算出保持时间
系统的所有信息都被传送到一个电脑工作站的综合控制系统显示屏上,NCAR研究组的组长Roy Rasmussen称其为“一分钟天气管理器”。该显示屏上显示了机场周围地区的雷达反射率和表面雷达数据平面图。
机场工作人员可以通过显示屏上的数据资料协助机场运营,该系统可以作为非气象学者的参考资料,进行两个小时的简短培训。它还可以利用无线通讯,为机场各个相关部门提供天气资料。
夏季,它可以用来追踪雷雨和典型的夏季降雨情况。据Rasmussen介绍,实际上这比追踪降雪要容易。
除冰决策
除冰工作是很多机场运营商很关注的一项工作。飞机除冰以后,有一个持续效应时间,在效应时间之内,飞机必须起飞。这个效应时间和降雪强度及当时的外界温度关系很大,除冰保护时间和降雪强度是成反比的。除冰时用的乙二醇发挥的效应时间随着液体量的增加而减少。
WSDDM系统能够通过判定降雨类型及其降水量计算出精确的保持时间。有此功能的软件系统被称为check-time,它还能计算出在当时的条件下除冰液什么时候可能会失效。地面上所有飞机的此类资料都是每分钟更新一次,所以每架飞机都有一个相关的数值。这样,所有的除冰工作人员和飞行员都清楚地知道每架飞机的情况,能根据精确的数据资料做出正确的决定。该系统还可以融入一些新技术,例如全机场管理系统(TAMS)。
WSDDM系统还具有未来模拟能力。Roy Rasmussen说:“它采用预报模块设计,我们引入了雷达数据,帮助模块初始化。它能够预测出机场0-6个小时之内的降雪、降雨、温度和风速,这有利于预报一些最恶劣的天气情况,以便机场能够采取必要的措施。”
可见度报告
目前,国家气象局报告降雪强度的标准方法是依据可见度等级。但是,这种方法引起了大家的高度质疑(并且引发了一些除冰事故),因为它没有考虑到降雪类型,用肉眼观测时,小结晶体不像大的晶体那样阻碍光线,绒毛似的雪花和小雪球在夜晚看起来也是不一样的。这种通过可见度判定的降雪强度要慎重选用,因为它不能精确地测出降雪强度的等量液体,而正是这些液体决定了除冰的效应时间。WSDDM系统对降雪类型作了大量并且科学的评估,所得相关数据都非常精确。这也就意味着机场可以根据这些确切资料做出正确决策,从而提高安全,防止事故,节省资源。
展望未来
目前,WSDDM系统由Weather Support to Decision Making LLC(WSDM)公司出售,该公司最近被Vaisala并购,Vaisala是一家比较大气象设备生产商。Vaisala供应一些测量降雪类型系统所使用的传感器使用仪器。NACAR从1996年就开始研制WSDDM系统,将继续进行研究,以提高该系统各方面的功能。最近几年,WSDDM系统的市场价有所降低,有望被美国各地的机场采用,最终,将有望被世界各地的机场普遍选用。


