概述

航空气象学是空中交通管制的重要基础。天气条件直接决定了机场的运行能力、跑道的使用方向、可执行的进近类型，以及空域的容量。对于管制员而言，准确理解和解读气象信息，是保障飞行安全和提高运行效率的关键能力。

本文从管制员的视角出发，介绍风与跑道选择、能见度与飞行规则分类、常见危险天气现象，以及METAR和TAF气象报文的解读方法。

风与跑道选择

为什么要逆风起降

航空器起飞和着陆时，优先选择逆风（Headwind） 方向的跑道。这是航空运行中最基本的原则之一。

逆风的好处：

  • 起飞阶段：逆风增加了机翼上方的相对气流速度，使航空器在更短的滑跑距离内获得足够升力，缩短起飞滑跑距离
  • 着陆阶段：逆风增加阻力，降低航空器相对于地面的速度（地速），缩短着陆滑跑距离，有利于安全停止

相反，顺风（Tailwind） 会增加地速，导致起飞和着陆所需的跑道距离显著增加，降低安全裕度。

一般规则：大多数航空器的最大顺风分量限制为 10 节（约 5 m/s）。超过此限制时，必须更换跑道方向。

跑道编号与风向的关系

跑道编号是跑道磁方位除以10后四舍五入的结果。例如：

跑道编号磁方位反向跑道
09090°（东）27
18180°（南）36
36360°（北）18
25250°（西南偏西）07

一条物理跑道有两个方向，分别对应两个编号。管制员根据当前风向选择使用哪个方向——选择能提供最大逆风分量的方向。

风分量计算

当风向与跑道方向不完全一致时，风可以分解为两个分量：

  • 逆风/顺风分量（Headwind/Tailwind Component）：沿跑道方向的风分量
  • 侧风分量（Crosswind Component）：垂直于跑道方向的风分量

计算公式：

设 α = |风向 - 跑道方位|

逆风分量 = 风速 × cos(α)
侧风分量 = 风速 × sin(α)

当 α < 90° 时，沿跑道方向的分量为逆风；当 α > 90° 时为顺风。

示例：风向 210°，风速 20 节，使用跑道 18（方位 180°）

α = |210° - 180°| = 30°
逆风分量 = 20 × cos(30°) = 20 × 0.866 ≈ 17 节
侧风分量 = 20 × sin(30°) = 20 × 0.5 = 10 节

此时跑道18有约17节逆风和10节侧风，条件可接受。如果改用跑道36（方位360°），则 α = |210° - 360°| = 150°，逆风分量变为负值（即顺风约17节），这通常是不可接受的。

每种机型都有认证的最大侧风分量限制（通常在 25–38 节之间）。管制员虽然不直接计算侧风，但需要了解风对跑道选择的影响，以便理解飞行员的请求和运行限制。

阵风与风切变

  • 阵风（Gust）：风速在短时间内出现显著波动。METAR中以"G"表示，如 25015G28KT 表示风向250°，平均风速15节，阵风28节。阵风增加了着陆的难度和风险
  • 风切变（Wind Shear）：风速和/或风向在短距离内发生剧烈变化。低空风切变（LLWS）对起飞和进近阶段的航空器威胁极大，可能导致航空器突然失去升力或偏离航径

能见度与飞行规则分类

能见度（Visibility）

能见度是指在当前大气条件下，能够看清和辨认目标物的最大水平距离。在航空中，能见度是决定飞行规则和进近最低标准的关键参数之一。

航空中常用的能见度概念：

概念说明
主导能见度（Prevailing Visibility）机场周围至少一半方向上能观测到的最大能见度，METAR中报告的通常是此值
跑道视程（RVR, Runway Visual Range）在跑道中线方向上，飞行员能看到跑道标志或灯光的距离，用于精密进近
飞行能见度（Flight Visibility）飞行员从驾驶舱向前方观察到的能见度

云底高（Ceiling）

云底高（Ceiling） 是指最低的碎云（BKN，5/8以上覆盖）或密云（OVC，全覆盖）云层的底部高度（AGL，即地面以上高度）。少云（FEW）和疏云（SCT）不构成云底高。

云底高与能见度共同决定了机场当前适用的飞行规则类别。

飞行规则分类

根据云底高和能见度的组合，飞行气象条件分为以下几个类别（参考 FAA AIM 7-1-7 及 ICAO 标准）：

类别英文云底高（AGL）能见度颜色标识
VFRVisual Flight Rules> 3,000 ft> 5 SM（> 8 km）🟢 绿色
MVFRMarginal VFR1,000–3,000 ft3–5 SM（5–8 km）🔵 蓝色
IFRInstrument Flight Rules500–999 ft1–3 SM（1.6–5 km）🔴 红色
LIFRLow IFR< 500 ft< 1 SM（< 1.6 km）🟣 紫色/品红

注：SM = Statute Mile（法定英里）。判定时取云底高和能见度中较差的一个对应的类别。例如云底高 2,500 ft（MVFR）但能见度 2 SM（IFR），则整体判定为 IFR。

各类别对管制的影响

  • VFR：目视飞行规则条件良好，VFR航空器可自主间隔，管制工作量相对较低
  • MVFR：边缘目视条件，VFR飞行仍可进行但需格外谨慎，部分经验不足的飞行员可能选择不飞行
  • IFR：仪表飞行规则条件，所有飞行必须按照仪表飞行规则运行或申请特殊VFR，管制员需提供完整的间隔服务
  • LIFR：低仪表飞行条件，仅具备精密进近能力的航空器可运行，对进近设备和机组资质要求最高

特殊VFR（SVFR, Special VFR）

特殊VFR 是一种特殊许可，允许航空器在管制地带（CTR）内，当天气条件低于标准VFR最低标准时，仍以目视飞行规则运行。

SVFR的关键规则：

项目要求
适用范围仅限管制地带（CTR / Class B、C、D、E地表空域）内
最低能见度飞行能见度不低于 1 SM（1.6 km）；ICAO标准下部分国家要求 1,500 m
云的要求航空器必须保持脱离云层（Clear of Clouds）
申请方式必须由飞行员主动申请，管制员不得主动提供
管制间隔管制员需确保SVFR航空器之间、以及SVFR与IFR航空器之间的间隔
夜间限制夜间SVFR通常要求飞行员持有仪表等级且航空器具备仪表飞行能力

对管制员而言，SVFR增加了工作负荷——需要在IFR和SVFR航空器之间提供间隔，同时管理有限的空域容量。在繁忙机场，管制员可能会延迟或拒绝SVFR请求。

常见危险天气现象

雷暴（Thunderstorm）

雷暴是航空中最危险的天气现象之一，通常伴随以下威胁：

  • 强烈湍流：积雨云内部上升和下降气流可达 30 m/s 以上
  • 风切变与微下冲气流（Microburst）：在雷暴下方，强烈的下沉气流到达地面后向四周扩散，可在极短距离内造成风向和风速的剧烈变化，对起降阶段的航空器威胁极大
  • 冰雹：可造成航空器结构损伤、风挡破裂
  • 闪电：可能干扰航电设备，虽然现代航空器有防雷设计，但仍应避免
  • 强降水：严重降低能见度，影响发动机性能

管制应对：当机场附近有雷暴活动时，管制员应及时向飞行员通报雷暴位置和移动方向，必要时调整进离场程序、增大间隔或暂停起降。METAR中雷暴以 TS 标识。

雾（Fog）与低能见度

雾（FG）是能见度低于 1,000 m（约 5/8 SM）的视程障碍现象。当能见度在 1,000–5,000 m 之间时称为霾（BR, Mist）。

常见的雾类型：

类型成因特点
辐射雾夜间地面辐射冷却，近地面空气降温至露点以下多出现在晴朗无风的夜间和清晨，日出后逐渐消散
平流雾暖湿空气流经冷的下垫面（如冷海面、冷地面）范围广、持续时间长，不易消散，可能持续数天
锋面雾锋面降水蒸发后，水汽在冷空气中凝结与锋面系统相伴，随锋面移动
蒸发雾冷空气流经暖水面，水面蒸发的水汽迅速凝结常见于秋冬季节的湖面、河面

管制影响：雾导致能见度急剧下降，可能使机场运行标准从VFR降至IFR甚至LIFR。严重时需要启用低能见度运行程序（LVP），减少跑道和滑行道的使用容量，增大航空器间隔。

积冰（Icing）

航空器在含有过冷水滴的云层中飞行时，水滴撞击机体表面后冻结，形成积冰。积冰对飞行的影响包括：

  • 破坏翼型：改变机翼气动外形，降低升力、增加阻力
  • 增加重量：冰的积累增加航空器总重
  • 堵塞进气道：影响发动机性能
  • 影响传感器：皮托管、静压孔结冰可导致空速和高度指示错误

积冰严重程度分级：

等级英文描述
轻度Light积冰速率缓慢，除冰设备可有效处理
中度Moderate积冰速率较快，即使使用除冰设备也可能无法完全清除，需考虑改变航路或高度
严重Severe积冰速率极快，除冰设备无法控制，必须立即脱离积冰区域

积冰通常发生在 0°C 至 -20°C 的温度范围内。管制员在收到飞行员的积冰报告（PIREP）时，应及时通报其他航空器，并在可能的情况下协助航空器改变高度以脱离积冰区域。

湍流（Turbulence）

湍流是大气中不规则的气流运动，可能导致航空器颠簸甚至短暂失控。

常见湍流类型：

类型成因特点
对流湍流地面受热不均，产生热力对流多发生在晴天午后低空，强度通常为轻到中度
机械湍流气流经过地形障碍物（山脉、建筑物）产生扰动多发生在山区和机场附近，与风速和地形有关
晴空湍流（CAT）高空急流附近的风切变发生在高空（通常FL200以上），无云层指示，难以预测
尾流湍流前方航空器翼尖涡流与前机重量和速度有关，管制员需确保尾流间隔

低空风切变（Low-Level Wind Shear, LLWS）

低空风切变是指在低空（通常 2,000 ft AGL 以下）风速和/或风向发生突然变化的现象。它对起飞和进近阶段的航空器威胁最大。

常见成因：

  • 雷暴微下冲气流：最危险的类型，可在几秒内使航空器空速变化 30 节以上
  • 锋面过境：冷锋或暖锋经过机场时，锋面两侧风向风速差异显著
  • 低空急流：夜间低空急流在清晨消散时，可能产生显著的风切变
  • 地形效应：山区机场的谷风、坡风变化

管制应对：当机场安装了低空风切变告警系统（LLWAS）或终端多普勒天气雷达（TDWR）时，管制员应及时将风切变告警信息通报飞行员。收到飞行员的风切变报告时，应立即通报后续进近和起飞的航空器。

气象报文解读

航空气象信息主要通过标准化的报文格式传递。管制员最常接触的两种报文是 METAR（机场例行天气报告）和 TAF（机场预报）。这两种报文格式由 ICAO Annex 3（国际航空气象服务） 统一规定，全球通用。

METAR（机场例行天气报告）

METAR（Meteorological Aerodrome Report） 是对机场当前天气状况的标准化观测报告，通常每小时发布一次。当天气发生显著变化时，会发布 SPECI（特殊天气报告）。

METAR 格式

METAR 的标准格式如下：

METAR 机场代码 日期时间Z (AUTO) 风 能见度 (RVR) 天气现象 云况 温度/露点 气压 (备注)

以一条实际的 METAR 为例进行逐段解读：

METAR ZBAA 081600Z 32008KT 290V350 9999 FEW040 SCT100 28/15 Q1008 NOSIG

逐段解读

① 报文类型与机场代码 — METAR ZBAA

元素含义
METAR例行天气报告（如为 SPECI 则表示特殊报告）
ZBAAICAO 四字代码，此处为北京首都国际机场

② 观测时间 — 081600Z

元素含义
08当月第8日
160016:00 UTC（协调世界时）
ZZulu 时间（即 UTC）

所有航空气象报文的时间均使用 UTC，不使用当地时间。北京时间 = UTC + 8小时，因此 1600Z = 北京时间次日 00:00。

③ 风 — 32008KT 290V350

元素含义
320风向 320°（真北方向），即西北风
08平均风速 8 节
KT单位为节（Knots）；部分国家使用 MPS（米/秒）
290V350风向在 290° 至 350° 之间变化（风向不稳定时报告）

风的其他常见表示：

示例含义
25015G28KT风向250°，平均15节，阵风28节
VRB03KT风向不定（Variable），风速3节（风速≤6节且风向不定时使用）
00000KT静风
24030G50KT风向240°，平均30节，阵风50节（强风）

④ 能见度 — 9999

元素含义
9999能见度 10 km 或以上（ICAO格式，单位为米）
0800能见度 800 米
3000能见度 3,000 米

ICAO 格式使用米为单位（四位数字）。北美地区使用法定英里（SM），如 3SM 表示3法定英里，1/2SM 表示半英里。

⑤ 跑道视程（RVR） — 本例中未出现

RVR 在能见度较低时报告，格式为 R跑道号/距离，例如：

示例含义
R36L/080036L跑道视程 800 米
R18/P200018号跑道视程大于 2,000 米（P = Plus，超过）
R25/0400V080025号跑道视程在 400 至 800 米之间变化

⑥ 天气现象 — 本例中未出现显著天气

天气现象由强度 + 描述符 + 现象类型组合而成。

强度标识：

标识含义
-轻度（Light）
（无标识）中度（Moderate）
+强（Heavy）
VC附近（Vicinity，机场8–16 km范围内）

描述符（Descriptor）：

代码含义代码含义
MI浅（Shallow）BC片状（Patches）
PR部分（Partial）DR低吹（Drifting）
BL高吹（Blowing）SH阵性（Showers）
TS雷暴（Thunderstorm）FZ冻（Freezing）

降水类型：

代码含义代码含义
RA雨（Rain）DZ毛毛雨（Drizzle）
SN雪（Snow）SG米雪（Snow Grains）
PL冰粒（Ice Pellets）GR冰雹（Hail，≥5mm）
GS小冰雹/霰（Small Hail）IC冰晶（Ice Crystals）

视程障碍现象：

代码含义代码含义
FG雾（Fog，能见度 < 1,000 m）BR轻雾/霾（Mist，1,000–5,000 m）
HZ烟霞（Haze）FU烟（Smoke）
DU扬尘（Dust）SA沙（Sand）
VA火山灰（Volcanic Ash）PY水雾（Spray）

其他现象：

代码含义
SQ飑（Squall）
FC漏斗云（Funnel Cloud）；+FC 表示龙卷风（Tornado）
SS沙暴（Sandstorm）
DS尘暴（Dust Storm）
PO尘/沙旋风（Dust/Sand Whirls）

组合示例：

报文解读
-RA小雨
+TSRA雷暴伴强降雨
FZFG冻雾
-SNSH阵性小雪
VCSH附近有阵雨
+FZRA强冻雨
BLSN高吹雪
MIFG浅雾

⑦ 云况 — FEW040 SCT100

云况报告格式为：云量代码 + 云底高度（百英尺AGL）+ 云类型（如有）

云量代码（基于八分量/Oktas）：

代码含义覆盖量是否构成云底高（Ceiling）
SKC / CLR天空晴朗0/8否
FEW少云1–2/8否
SCT疏云3–4/8否
BKN碎云5–7/8是
OVC密云/阴天8/8是
VV垂直能见度（天空不明）—是

只有 BKN、OVC 和 VV 构成云底高（Ceiling）。FEW 和 SCT 不构成 Ceiling。

云底高度以百英尺（AGL） 为单位。例如：

报文解读
FEW040少云，云底高 4,000 ft AGL
SCT100疏云，云底高 10,000 ft AGL
BKN008碎云，云底高 800 ft AGL（此为 Ceiling）
OVC002密云，云底高 200 ft AGL（此为 Ceiling）
VV001垂直能见度 100 ft（天空不明，如浓雾中）
BKN025CB碎云 2,500 ft，积雨云（CB = Cumulonimbus）
SCT018TCU疏云 1,800 ft，塔状积云（TCU = Towering Cumulus）

CB（积雨云）和 TCU（塔状积云）是 METAR/TAF 中唯一会标注的云类型，因为它们与雷暴和强对流天气直接相关。

⑧ 温度/露点 — 28/15

元素含义
28气温 28°C
15露点温度 15°C

温度和露点以摄氏度为单位，零度以下用 M 前缀表示。例如 M02/M08 表示气温 -2°C，露点 -8°C。

温度与露点的差值（温度露点差/Spread）越小，空气越接近饱和，越容易形成云或雾。当两者相等时，空气已达到饱和状态。

⑨ 气压（QNH） — Q1008

格式含义
Q1008QNH 1008 hPa（百帕），ICAO 标准格式
A2993高度表拨正值 29.93 inHg（英寸汞柱），北美格式

QNH 是将机场气压修正到海平面的值。飞行员将 QNH 设置在高度表上，高度表即显示海拔高度。

⑩ 趋势预报 — NOSIG

METAR 末尾可能附带未来2小时的趋势预报：

代码含义
NOSIG无显著变化（No Significant Change）
BECMG逐渐变为（Becoming）
TEMPO临时波动（Temporary）

例如：TEMPO 3000 RA 表示未来2小时内临时出现能见度3,000米伴有降雨。

METAR 完整解读示例

METAR ZBAA 081600Z 32008KT 290V350 9999 FEW040 SCT100 28/15 Q1008 NOSIG

北京首都机场，8日16:00 UTC观测。风向320°（西北风），风速8节，风向在290°至350°之间变化。能见度10公里以上。少云4,000英尺，疏云10,000英尺。气温28°C，露点15°C。QNH 1008百帕。未来2小时无显著变化。

再看一条复杂的 METAR：

SPECI ZSPD 081530Z 18012G25KT 1200 R36L/0800 +TSRA BKN005 OVC010CB 22/21 Q1002 TEMPO 0500 +TSRA

上海浦东机场特殊天气报告，8日15:30 UTC。风向180°（南风），平均12节阵风25节。能见度1,200米。36L跑道视程800米。强雷暴伴强降雨。碎云500英尺，密云1,000英尺伴积雨云。气温22°C，露点21°C。QNH 1002百帕。临时能见度降至500米伴强雷暴降雨。

TAF（机场预报）

TAF（Terminal Aerodrome Forecast） 是对机场未来一段时间（通常24或30小时）天气状况的预报。TAF 的格式与 METAR 类似，但增加了变化组（Change Groups） 来描述预报期间天气的变化趋势。TAF 通常每6小时发布一次（参考 ICAO Annex 3 及 NOAA TAF Decoder）。

TAF 格式

TAF 机场代码 发布时间Z 有效期 风 能见度 天气现象 云况 (变化组...)

TAF 示例与解读

TAF ZBAA 080600Z 0806/0906 31010KT 9999 SCT040 BKN100
  BECMG 0812/0814 24015G25KT 5000 -RA SCT020 BKN040
  TEMPO 0814/0820 2000 +TSRA BKN010CB
  FM082000 36008KT 9999 FEW030 SCT080
  PROB30 0900/0906 3000 BR BKN005

逐段解读：

① 报文头 — TAF ZBAA 080600Z 0806/0906

元素含义
TAF机场预报
ZBAA北京首都国际机场
080600Z8日06:00 UTC发布
0806/0906有效期：8日06:00 UTC 至 9日06:00 UTC（24小时）

② 基本预报 — 31010KT 9999 SCT040 BKN100

这是有效期开始时的基准天气：风向310°，风速10节。能见度10公里以上。疏云4,000英尺，碎云10,000英尺。

③ 变化组 — BECMG（逐渐变为）

BECMG 0812/0814 24015G25KT 5000 -RA SCT020 BKN040
元素含义
BECMG天气将逐渐变化（Becoming）
0812/0814变化发生在8日12:00至14:00 UTC之间
后续内容变化完成后的天气：风向240°，15节阵风25节，能见度5,000米，小雨，疏云2,000英尺，碎云4,000英尺

BECMG 表示天气在指定时间段内逐渐且持久地变为新的状态。变化完成后，新状态成为新的基准。

④ 变化组 — TEMPO（临时波动）

TEMPO 0814/0820 2000 +TSRA BKN010CB
元素含义
TEMPO临时出现（Temporary）
0814/0820在8日14:00至20:00 UTC期间
后续内容临时出现：能见度2,000米，强雷暴伴强降雨，碎云1,000英尺伴积雨云

TEMPO 表示在指定时间段内，天气临时波动到所述状态，每次持续时间通常不超过1小时，且总持续时间不超过该时间段的一半。波动结束后恢复到当前基准状态。

⑤ 变化组 — FM（自…起）

FM082000 36008KT 9999 FEW030 SCT080
元素含义
FM082000自8日20:00 UTC起（From）
后续内容天气完全变为：风向360°，8节，能见度10公里以上，少云3,000英尺，疏云8,000英尺

FM 表示天气在指定时刻迅速且完全地变为新状态。FM 之后的内容完全替代之前的基准预报，是一次"硬切换"。

⑥ 变化组 — PROB（概率）

PROB30 0900/0906 3000 BR BKN005
元素含义
PROB3030% 的概率
0900/0906在9日00:00至06:00 UTC期间
后续内容可能出现：能见度3,000米，轻雾，碎云500英尺

PROB 后跟概率值（通常为 30 或 40）。PROB30 表示有30%的概率出现所述天气，PROB40 表示40%。PROB 也可与 TEMPO 组合使用，如 PROB40 TEMPO ...。

TAF 变化组总结

变化组含义性质时间格式
BECMG逐渐变为渐变且持久，变化后成为新基准BECMG YYHH/YYHH
TEMPO临时波动短暂波动，结束后恢复基准TEMPO YYHH/YYHH
FM自…起瞬时完全替换，硬切换FMYYHHmm
PROB30/40概率30%或40%概率出现PROB30 YYHH/YYHH

特殊代码

代码含义
CAVOKCeiling And Visibility OK — 能见度 ≥ 10 km，无 5,000 ft 以下云层（或最低扇区高度以下无云），无重要天气现象
NSWNo Significant Weather — 无显著天气（用于变化组中取消之前报告的天气现象）
NSCNo Significant Cloud — 无显著云（无 5,000 ft 以下云层，无CB/TCU）
SKCSky Clear — 天空晴朗

小结

航空气象是管制工作中不可分割的一部分。风向风速决定了跑道的使用方向，能见度和云底高决定了适用的飞行规则和进近类型，而雷暴、雾、积冰、风切变等危险天气现象则直接影响飞行安全和空域容量。

掌握 METAR 和 TAF 的解读能力，使管制员能够：

  • 预判机场运行条件的变化，提前做好流量管理准备
  • 准确理解飞行员基于天气做出的请求（如改变跑道、改变高度、绕飞雷暴）
  • 及时向飞行员通报关键气象信息，提升飞行安全

气象信息的来源和标准主要依据 ICAO Annex 3（《国际航空气象服务》），各国民航当局在此基础上可能有地区性补充规定。建议进一步参阅 ICAO Annex 3 和各国 AIP（航行资料汇编）中的气象部分以获取更详细的信息。