Weather and NOTAMS
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Weather and NOTAMS 危害天氣及飛航公告

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前言

慢慢來,比較快 。

文章長度很長,光看上方「內容目錄」你可能就要暈倒了我知道。我自己也寫到一度想戴個氧氣面罩喘一下。(小提示 :可以善用畫面右下角的  符號,隨時回到目錄,探索感興趣主題)

我想說的是:不要急,先深呼吸,學習就是一段探索的過程。

價值,就需要你保持耐心地一點一點探索,就跟拼拼圖一樣,花一點時間吸收、消化、查查資料是必要的過程,若有任何問題或發現錯誤,都歡迎你透過留言區和我回饋分享。


本章重點

飛機穿雲

前一篇文章結尾有稍微提到,飛行環境要注意的面向有哪些。

我個人認為,撇除掉世間最難預測與控制的「人」之外,天氣應該是飛行員的嚴峻挑戰排名第二。

這篇 Weather and NOTAMS 主要討論在飛行的天空及天氣有關的資源,包含了三大部分:

  1. 危害天氣
  2. 天氣報告/其他報告
  3. 天氣預報

危害天氣

依照書中的分類,有六種主要常見的天氣危害。

各段將以小標題「特性、危害、處置」分別說明。

Icing 結冰

Any pilot knows how to make a 180°, a good pilot knows when.

特性

  • 定義:當溫度 ≤ 10°C 加上可見水氣,就是 Icing Condition(易發生於 2 ~ 10°C)
  • 在 AIRMETSIGMET 可以看到預期發生範圍
  • light, moderate icing 應盡量避免,severe icing 更是不用說
cloud type and temperature
cloud type and temperature

類型(我自己的分類法)

飄落式

  1. Frost 霜:即使是最輕微的結冰類型,仍然會造成機翼氣流改變
  2. Freezing Rain 冰雨
    • 代表逆溫層存在(上熱下冷)
    • 最危險的 icing 情況,因為積冰的速度會非常快,想辦法用最快的速度離開該區域
  3. Ice Pallets 冰珠:高空層的 freezing rain

固定式

  1. Rime Ice 霜冰
    • 最常見的積冰
    • 通常和 Stratus Cloud 有關
    • 較容易除去
  2. Clear Ice 明冰
    • 通常和 Cumulus Cloud 有關
    • 相對 Rime Ice,屬於較難除去的積冰
  3. Mixed Ice
    • 綜合以上兩種(所有的積冰基本上都是綜合式的)
3 Icing Types
3 Icing Types

危害

由於積冰影響機翼表現氣流,將導致

  • 重力、阻力增加
  • 升力減少
  • 失速速度增加
  • 油耗增加

處置

起飛前

  • De-ice/Anti-ice 除/防冰程序
    • 除冰:任何積冰、積霜、積雪在起飛前一定要從機身上移除
    • 防冰:在飛機機體撒上防冰液體,並記載
      • Type:液體類型 Type I ~IV
      • UTC Time:噴灑的時間
      • Holdover Time:除防冰液體的有效時間(可查表)
  • 掌握飛行天氣資訊
    • Freezing Level Chart
    • AIRMETs/ SIGMETs (後面會提到)
    • PIREPs(後面會提到)
    • Winds and Temperatures Aloft

飛行中

  • 飛在 Icing Level 3,000ft below, 8,000ft above or above cloud
  • 發現有 Icing sign
    • Climb:1st option ☝️,飛到雲上或是不易產生積冰的空層、爭取到更多的位能 for worst case
    • Descend:2nd option,90% icing 發生在 icing level 垂直 3,000ft 的高度
  • 若不幸遇到 severe icing → 掉頭會是較好的處置
  • 跟 ATC 請求支援

落地前

  • 若有必要,開啟除防冰裝置,以確保進場、落地階段的飛機操作、性能正常

Fog 霧

低能見度起飛
低能見度起飛

前言

在介紹霧之前,先簡單說明水的特性。水有三態:固態、液態、氣態,大家應該都不陌生。這段介紹的霧,其實是屬於水的液態,也就是可見水氣的一種表現形式。

另外,空氣中的水氣含量,會隨著溫度增加而增加。也因此,低溫時,同樣體積的空氣分子,所能含有的水氣含量就會比較少,多出來的那些水氣,就會以液態的方式呈現。

特性

  • 根據成因有各種不同類型的霧,主要分為以下六大類:
    1. Radiation Fog 輻射霧
      • 通常出現在無風晨間或夜晚,因地表冷卻、空氣冷卻,造成相對濕度上升,水氣凝結的現象
      • 霧的厚度通常不超過 300ft
      • 在白天太陽出現,地表升溫後就會散去
    2. Advection Fog 平流霧
      • 濕空氣從水面帶往相對冷的內陸所形成的霧
      • 形成速度可以非常快,持續時間也通常比 Radiation Fog 要長
      • 舊金山又名霧城,主要就是這種類型的霧
    3. Upslope Fog 上坡霧
      • 風吹向山或是地障,隨著地表高度增加,溫度降低,溼空氣凝結產生的霧氣。
      • 愁雲慘霧 ,煙霧繚繞指的就是這種霧
    4. Steam Fog 蒸汽霧
      • 乾冷空氣吹向水面凝結產生的霧氣,溫泉上看到的霧就屬於此類型
    5. Precipitation-induced Fog 雨霧
      • 當雨水落到地表前,碰到相對濕冷的空氣層,而使空氣水分達到飽和,形成的霧氣稱之
      • 在下雨的溼冷天氣非常常見
    6. Ice Fog 冰霧
      • 懸浮在空氣中的細小冰晶所形成的霧。
      • 通常只在天氣相對嚴寒的地區較常見到,發生氣溫通常低於 0°C

危害

  • 能見度降低,看不清楚外界環境,增加飛行風險

處置

  • 根據場站特性、到場時間、天氣,心裡有所預期
  • 事前計畫:調整出發時間、多帶油量、轉降場站天氣確認、人員執行低能見度進場資格…
  • 執行:依據計畫執行,勿心存僥倖

Wind Shear 風切(簡寫 WS)

特性

  • 定義:短距離的瞬間風向(垂直/水平)、風速改變,可能發生在任何高度
  • WS 常見天氣條件
    • 鋒面活動
    • Thunderstorm
    • 逆溫
    • 地面障礙物
  • 速度改變 +/- 15kt
  • 垂直速度改變 > 500 fpm
  • WS Alert:飛機偵測 or ATC 偵測
  • 影片介紹

危害

  • 飛機無法維持穩定姿態、速度,低高度的 WS 尤其危險
  • WS Landing

處置

  • AVOID 避讓是最高的原則
  • 有預期、做好提示、心理準備
  • 不幸遇到 WS,執行對應操作程序

Microburst 微爆流

Microburst
Microburst

特性

  • 對流空氣的下洗氣流造成的嚴重風切天氣現象,通常是 TS 進到了第二階段成熟期之後
  • 速度改變 +/- 30kt(可高達 +/- 50~100kt)
  • 下洗氣流速度可高達 6,000 fpm
  • 維持時間 10-15 min
  • 影響範圍約方圓 2.5 哩

危害

  • 飛機無法維持穩定姿態、速度、低高度極度危險 ⚠️⚠️⚠️
  • 影片介紹

處置

  • 等待 Microburst 消散後,再起飛降落

Thunderstorm 雷暴/雷雨(簡寫 TS)

Thunderstorm & lighting
Thunderstorm & lighting

特性

  • 空氣對流產生之雷暴天氣
  • 生命週期可分為三階段:發展期、成熟期、消散期
  • Anvil Side 雲砧(邊緣處)天氣尤其危險
Thunderstorm Life Cycle
Thunderstorm Life Cycle

危害

  • 強烈對流帶來極度不穩定的天氣現象,TS 帶來的危害有
    • 打雷
    • 強降雨
    • 閃電
    • 冰雹
    • Turbulence、LLWS

處置

以避讓為大前提(飛機前方的天氣雷達可以掃到)。若真的不小心穿越了,以下為建議處置方式。

  1. 避讓原則
    • 上風邊 10 nm, 下風邊 20 nm, Fly over 5,000 ft
  2. 穿越
    • 安全帶綁好(警示燈打開)
    • Anti-ice ON
    • 安全情況下,飛越低越好
    • 減速,maintain 在 Va 之上
    • 優先順序:SPD > ALT
    • 保持 Wings Level(減少 Wind Load)
    • Report ATC

Virga 幡狀雲

Virga
Virga

特性

  • 雨、冰落在地面前蒸發的天氣現象(strong downdraft)
  • 雲層下的天氣非常乾燥(常見於沙漠)

危害

  • 中度以上的亂流

處置

  • 避讓

Jet Stream 噴射氣流

Jet Stream
Jet Stream

特性

  • 中文名為噴射氣流,環繞地球周圍,擁有像河流般蜿蜒西向東流向的高空風
  • 主要發生於兩處:極圈、中緯度
  • 動能來源:赤道、極圈熱對流+地球自轉的科氏力影片一影片二
  • 常發生在對流層頂(tropopause:20,000~65,000ft 不等)
  • 以中緯度而言
    • 冬天強、夏天稍弱
    • 冬天南移、夏天偏北
  • 低緯度、高緯度對流層頂(tropopause)的高度並非漸進下降,往往會有一個斷層,該斷層稱為 “Break”,和 Jet Stream 的中心 (Jet Core) 同樣特性,往往是晴空亂流易發生的位置
  • 往極圈風速遞減較快(WS 較強),往赤道風速遞減較慢
Jet Stream Core
Jet Stream Core

危害

  • 飛機地速改變(影響油量)
  • 飛機空速改變(造成超速、失速危險)
  • 晴空亂流 CAT(見下一段)

處置

  • Flight Planning:預期 Jet stream 位置和 tropopause 可能高度
  • SA:注意外界劇烈溫度變化,可能代表穿過 tropopause
  • 注意地速和剩餘油量、視情況改變飛行高度 (2,000~4,000ft lower)

現象

  • 台灣飛美西去程:冬天快、夏天慢
  • 台灣飛美西去程:夏天快、冬天慢
  • 這個網站記錄了飛機的最高時速:近期的狂飆新聞 801mph ~= 696 kt

Clear Air Turbulence 晴空亂流(簡稱 CAT)

特性

  • 高高度的風切現象(通常指 15,000ft 以上)
  • 常見條件
    • 冷暖氣流交界處
    • Jet Stream 周圍
    • Cirrus Cloud 周圍
    • Mountain wave
  • 無法偵測

危害

  • 飛機無法維持穩定姿態、速度

處置

  • 無法偵測,只能使用 Significant WX chart 或 PIREPs 預期可能發生位置,做適當避讓
  • 若遇到 CAT,改變高度、減少 Load Factor、report ATC

小結

以上幾種飛行常見的為害天氣,扣除前兩項 Icing, Fog,其它都與不穩定氣流 Turbulence 相關,只是發生的原因和呈現形式各有不同。會造成的危害都是很類似的 → 讓飛機的姿態不穩定。

這個不穩定對帶來的傷害程度可大可小。

狀況輕則感到顛頗,可能部分人會暈眩、嘔吐;狀況嚴重可能造成機組員、乘客受傷、機體結構受損、飛機不穩定進場…,所以為了確保人身的安全,飛機上的安全帶指示燈,千萬不可輕忽!至於飛機的安全,就交給專業的飛行員來守護吧 !


天氣報告/其他報告

Key Factor

ceiling and visibility
ceiling and visibility

在飛行世界,雲幕高 Ceiling 和能見度 Visibility 是飛行員最關注的兩個天氣因素。

因為這是在進場階段,駕駛艙內多晚能看到跑道的因素,而這又牽扯了人員、飛機裝備、場站裝備等因素,所以不得不慎。

關於天氣,當然還有其他的因素需要考量,像是溫度、露點溫度、風向風速、場壓等、跑道溼滑程度等,隨著機場場站設備越高級,能提供的資訊就越多。

這段一開始介紹的都是報告 Report,指的都是觀測到的實際天氣;下一段預報 Forecast 才是預測天氣,一開始,腦袋要先分清楚,兩者概念上的差別(當初我自己會有一點混淆)。


ATIS(Automated Terminal Information Service)

  • 大機場都會使用的天氣報告,每小時或每半小時發佈一次,可以使用 Datalink 的場站,會標示為 “D-ATIS”
  • 除了天氣資訊,還有人工添加的場站資訊(APP, or RWY in use, NOTAMs…)
  • 附上 Identifier 英文字母(A-Z):在首次聯絡 Delivery or Approach 時,告訴對方你已經掌握最新天氣資訊

AWOS(Automatic Weather Observing System)

  • 每分鐘提供天氣資訊的觀測系統,分成 1~4級,每個等級是根據上一個等級疊加上去,可提供的天氣資訊越來越多
    • AWOS-1:僅提供 Altimeter setting
    • AWOS-2:AWOS-1+提供能見度
    • AWOS-3:AWOS-2+雲幕高度。若加上P,可偵測將與類型;加上T,可偵測雷暴、閃電
    • AWOS-4:AWOS-3+道面狀態、降雨量等進階天氣資訊
  • Remark:備註欄位,常見的為 A01/A02,分別代表無法 (A01)/ 有能力 (A02) 區分降水類別能力
  • 主要使用在 Non-towered Airport

ASOS(Automatic Surface Observation System)

  • 類似 AWOS,較 AWOS 系統複雜。可產生 METAR+TAF 資訊(有預測功能)
  • 可偵測 gust wind、劇烈壓力改變、雲幕比例
  • Ceiling/Visibility 限制:和 AWOS 一樣,12,000 ft/ 10 sm
  • 主要使用在 Towered Airport

ATIS, AWOS, ASOS 三者分別

METAR(METeorological reports-Aviation Routine weather reports)

PIREPs(PIlot REPortS)

NOTAMs(NOtice To AirMan)

NOTAMs
NOTAMs

中文翻譯為:「給飛行員的通知」。

目的

  • 世界各地狀況隨時在變,飛行前拿到的資訊並不代表飛行路途到終點都會完全一樣。NOTAM 的存在目的,就是為了讓飛行員知道這些暫時、即時的變化,以確保飛行的安全。

類別

  • NOTAM 類別的數量,從一開始分為四類(和書中敘述相同),到截稿前查詢 FAA 分為十類,覺得有點混亂,也沒有太大意義。了解 NOTAM 包含什麼樣類型的資訊比較重要。
  • 以下 僅列出原先四種類別至今沒改變的 NOTAMs:
  1. **NOTAM(D):**場站設施(跑道、滑行道、燈光…)的關閉、維修
  2. **FDC NOTAM:**進場程序更改、TFR
  3. **Military NOTAM:**關於空軍的活動範圍、時間
  4. International NOTAM:國際間共同發布的 NOTAM

參考資料

Braking Action

Braking Action

Braking Action
Braking Action
  • 場站量測跑道溼滑狀況
  • 共分成 7 個等級(上圖左半部是場站量測 0-6,右半部為飛行員回報 Good – Nil)

Runway Friction(舊制)

  • 另一種提供跑道狀況的標準,用希臘字母 μ(讀音 “myew”) 來代表
  • 0 ~ 100
  • < 40 相當於 Braking Action “Medium” 的狀態
  • 這是舊的定義方式,已不再使用

天氣預報

TAF(Terminal Aerodrome Forecast)

  • 預報 24h 的天氣狀況(部份到 30h),一天四次(00, 06, 12, 18Z),每次預報在以上四個時間前 30m 進行
  • 主體:風、能見度、天氣、雲幕
  • 範圍:機場方圓 5 sm
  • VC:機場方圓 5~10 sm
  • Capt. Joe 教你解碼 TAF

AIRMET(AIRman’s METeorological information)

  • 危害天氣的預報,尤其對於非 IR 的飛行需特別注意
  • 有三種危害類型,分別為 S, T, Z,每一項最後 ( ) 提供記憶法!
    • S(Sierran):IFR or Mountain obscuration(和 See 看不看得見有關)
    • T(Tango):Turbulence, WS, 地面強風(T for Turbulence)
    • Z(Zulu):Icing, freezing level(Z 是最後 Last 一個英文字母, Icing is the LAST thing you want to have)
  • 有效 6h
  • 參考連結

SIGMET(SIGnificant METeorological information)

  • 顯著危害的天氣,程度比 AIRMET 更甚,所有類型的飛機都需要注意
  • 有以下幾種危害資訊
    • Severe Turbulence, CAT
    • Sever Icing
    • Duststorms, sandstorm, volcanic ash, visibility < 3 sm
  • 有效 4h
  • 參考連結

Convective SIGMET

Convective SIGMET
Convective SIGMET
  • 和強烈雷暴 Severe TS 有關的天氣預報,包含了颶風、颱風、強降水、冰雹、地面狂風等天氣現象
  • 一旦有此天氣現象,會在每小時的 55m 發布,有效期限最長 2h
  • 參考連結

CWA(Center Weather Advisories)

  • 不定期的飛行通告,除了天氣,也可能會有 flow control, air traffic 相關的資訊,預計在 2h 內發生的資訊
  • 作為 AIRMET, SIGMET 的補充

個人心得

親身經歷

在整理這篇文章的同時,經歷了台灣初春易見的濃霧天氣。這種天氣型態,確實影響著飛行員在出發前的考量,以及飛行期間帶來的壓力!因為任誰都希望能夠順利平安的飛回本場,開心回家。然而,一旦老天爺不賞臉,進場之前,若沒有最低標準的天氣,就不得不考慮轉降了。

規定擺在那裡,就是要人遵守,而不是要人打破的!飛行員的思維,永遠是安全第一,而不是回家第一。

重新學習

在整理這一篇文章過程中,其實內容蠻多,大部分的概念也都算熟悉了,所以是需要一些些耐心去做整理的。在這整理過程中,保持耐心,也會發現一些意想不到,之前沒有注意過的重點。像是 VC 的定義、或 Brake Action 的新舊制、ATIS/ AWOS/ ASOS 三者間的差別,都讓我覺得很新鮮。

當然最重要的,是希望能夠透過簡單的整理,幫助到有需要的人。不論是準備學飛,或是正在學飛的你,讓自己的知識常保新鮮事十分重要降低風險的好習慣。

A good pilot is always learning. – Capt. Joe


參考資源


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