强对流航空天气预报产品及服务在香港的最新发展

1. 强对流航空天气预报产品及服务在香港的最新发展强对流航空天气预报产品及服务在香港的最新发展 岑富祥 香港天文台 第二十届民航气象技术交流会 沈阳，2012年9月

2. 内容 • 背景简介 • 临近预报产品 • 天气简报服务 • 未来发展

3. 背景简介 • 2011年，香港国际机场共处理了333,758航机架次升降，而飞越香港飞行情报区的航机亦达184,842架次，与2010相比，分别增加了8.9%及14.5%。 • 随着航班数目不断增加，恶劣天气对航班的影响亦相应增加，故此，致力减低恶劣天气对机场及航机影响的工作尤其重要。

4. 2011年9月18日 • 当天香港国际机场的运作大致正常，但机场以南约30至50 海里范围内有持续强对流天气发展。 • 强对流呈东西走向的带状，阻碍了机场西南面至东南面的正常进场航道，许多飞机需临时进入香港飞行情报区内的「西扇区」空域，引致「西扇区」在短时间内超出正常负荷，造成严重的飞机延误，而燃油不足的飞机更需要转飞。

5. 天气预报与需求的差距 • 现时为空管人员、飞机师及航空公司提供的天气信息，主要是「机场天气预报」(TAF)及「重要天气情报」(SIGMET)。 • TAF只包括机场及附近8公里范围内的天气预报，而飞行情报区内的恶劣天气资讯如雷暴则主要依靠SIGMET。 • 根据国际民用航空公约附件三，SIGMET必须在情报生效前4小时内发布，换言之倘若雷暴4小时后才影响飞行情报区，现时未有机制向航机提供有关情报。

6. 临近预报产品 • 考虑到机场天气预报只照顾机场8公里范围以内的天气，而重要天气情报的时效较短，香港天文台在过去一两年积极并针对性发展一系列强对流天气预报产品。 • 试验中的产品函括了临近预报（未来1小时）、超短期预报（未来6小时）及短期预报（未来12小时）时效。 • 为了空管及航空公司等非气象人员使用上的方便，这些产品将恶劣天气可能带来的影响划一分为低、中、高三级，分别以绿、黄、红三色表示。

7. 「机场雷暴和闪电预警系统」(简称ATLAS) • 提供香港国际机场附近范围内的闪电预警信息 (红色或黄色的警报)。 • 黄色闪电警告讯号代表系统探测到机场附近有雷击，机场员工会停止一切非必要的户外工作，但航班运作不会受到直接影响。如系统探测到机场范围 （红色区）内有雷击，或很可能发生雷击，便会发出红色警告讯号。届时机场所有户外活动会立即停止。

8. ATLAS紅色预警的表现 2009至2011年 • 成功率、虚报率、以致预警时间长度方面的表现都十分理想。 • 在2009至2011年内红色预警的成功率达到90 %，虚报率为30%，平均发出的预警时间为每年约650分钟。 ATLAS 系统的流程

9. 「航空雷暴临近预报系统」(简称ATNS) • 提供未来1小时内每六分钟时段影响香港国际机场航空交通管制区重要位置及各航道上的雷暴预报。 • 系统每6分钟自动更新。

10. ATNS 的表現 • 经业务验证，系统表现理想：红色加黄色预警在30分钟的捕捉率达到60 %，虚报率则低于40%。 • 初步分析显示，若个别回波和整体的回波大致朝相同的方向移动，预报位置和实况相去不远；然而若个别回波和系统整体的移动方向不一致的话，预报和实际况位置会有差异。

11. 进场、离场航道强对流天气预报 • 应民航处的要求，提供未来1小时影响香港国际机场进场、离场航道的强对流预报。预报范围包括进场、离场和复飞航道，按方位分为机场以东，机场以西和机场以北。

12. 预报产品操控版面 • 产品以「人机合一」模式运作 • 自动追踪雷达回波的临近预报系统每6分钟更新预报内容，并在航空预报员监察下发送至用户;然而当情况需要时，预报员会凭经验及对系统特性的了解而修正预报产品。 • 以「航空雷暴临近预报系统」(ATNS）作为设定自动临近预报系统，但随不同天气情况会选择其他自动预报系统输出。现时其他临近预报系统包括有「多尺度光流变分法」（MOVA）， 「相关法」（TREC）及「多重网格光流算法」（MGOF）。 • 经约半年的业务验证，红色加黄色预警的成功率接近70 %，虚报率约为30%。 • 试验产品自推出以来，空管人员的反馈表示满意。

13. 航空交通管制区及机场附近强对流天气预报 • 天文台融合「小涡旋」与 2公里非流体静力模式 (NHM) ，名为「激流」暴雨预报系统 (RAPIDS)，提供未来6小时每小时的雨量预测。 • 自动计算影响香港国际机场20海里范围内及三个主要航空交通管制区内「等候区」(ABBEY、BETTY 和CANTO)的强对流天气 • 根据数月的业务试行验证结果，以CANTO为例，第3小时红色加黄色预警的捕捉率约达50%，而虚报率则约为60%。整体来说，首3小时的强对流预测仍具参考作用，但有很大的改善空间。

14. 飞行情报区强对流天气预报 • 结合了「激流」 (RAPIDS) 的总雨量预报和欧洲中期天气预报中心(ECMWF)数值模式的对流雨量预报，提供未来12小时香港飞行情报区强对流天气预报。 • 对于在机场约200 公里范围内的空域和「等候区」采用RAPIDS预报，约每12分钟自动更新，在机场约200 公里范围外的空域则用ECMWF模式预报，每3小时更新。 • 以3小时为预测时效单位，分四组预测未来12小时的强对流天气。 • 试行业务验证结果显示，以CANTO为例，12小时内红色加黄色预警的捕捉率达80%以上，虚报率则为约50%。

15. 天气简报服务 • 航空预报员每日两次定时透过电话及共享电脑画面向空管人员作天气简报。 • 提供未来12小时机场范围和飞行情报区内(尤其是重要空管地区)的对流天气预测。

16. 空管人员会根据简报的内容，预测及计划流量，并发出机场容量预测，方便与周边空管人员协调，及让航空公司更全面掌握可能影响航班运作的空管情况，更稳妥地计划航机抵港。空管人员会根据简报的内容，预测及计划流量，并发出机场容量预测，方便与周边空管人员协调，及让航空公司更全面掌握可能影响航班运作的空管情况，更稳妥地计划航机抵港。 将来亦有计划把简报内容透过专用网站与航空公司共享。 机场容量预测

17. 未来发展

18. 机场雷暴和闪电警报范围缩小 • 为减低红色警告生效时对机场整体运作的影响，天文台正研究红色警告精细化，警报范围缩小至客运及货运停机坪附近。 • 如雷击只发生在警报范围外时，客运及货运停机坪的必要户外工作不受影响；当雷击发生在客运及货运停机坪上，所有户外工作才需暂停。 • 在保障机场员工安全的大前题下，减少红色警告对整个机场运作的影响。

19. 「闪电临近预报系统」 • 天文台正试验以合成预报技术处理雷暴移动矢量的不确定性，并以闪电数目的趋势作预测，推算未来2小时在特定区域内的1小时累计云地闪电数目。

20. 强强对流资讯服务 • 天文台有计划进一步加强强对流资讯服务，准备透过民航处的自动航站情报服务(ATIS)，为机师提供影响进场、离场航道的强对流天气资讯。

21. 总结 • 要达致最有效使用天气资讯，必须结合如流量管理工具等决策支援系统，实现气象资料与运行决策系统高度融合。机场各单位透过共同决策系统，获取相关资料，并按此作出协同性及前瞻性的规划，进一步提高空域容量与效率。 • 为了结合协作环境中的决策支援系统，提供机场及空域的天气情报予空管及航空公司，天文台气会更新基础设施，特别是电脑及通讯系统，重视气象人员培训，以加强天气预报的发展，进一步改善预报能力。

22. 谢谢