DB15_T 2847-2022云和气溶胶飞机探测规范.pdf

ICS 07.060 CCS A 47 15 内蒙古自治区地方标准 DB15/T 28472023 云和气溶胶飞机探测规范 Operational specification for clond and aerosol aircraft detection 2023-01-28 发布 2023-02-28 实施 内蒙古自治区市场监督管理局 发 布 目次 前言.II 1 范围.1 2 规范性引用文件.1 3 术语和定义.1 4 协调保障.1 5 机载探测设备的标校和维护.2 6 探测条件预报及探测方案制定要求.3 7 探测实施.4 8 观测记录.6 9 数据管理.7 10 总结分析.7 附录 A（资料性）探测方案设计示例.8 前言 本文件按照GB/T 1.12020标准化工作导则 第1部分：标准化文件的结构和起草规则的规定起草。本文件由内蒙古自治区气象标准化技术委员会（SAM/TC 23）提出并归口。本文件起草单位：内蒙古自治区人工影响天气中心。本文件主要起草人：苏立娟、郑旭程、李汉超、毕力格、达布希拉图、邓晓东。云和气溶胶飞机探测规范 1 范围 本文件规定了云和气溶胶飞机探测的协调保障、机载探测设备的标校和维护、探测条件预报、探测的实施、观测记录、数据管理、总结分析等。本文件适用于有人驾驶飞机的云和气溶胶飞机探测。2 规范性引用文件 本文件没有规范性引用文件。3 术语和定义 DB15/T 878 界定的以及下列术语和定义适用于本文件。云和气溶胶飞机探测 cloud and aerosol detection by airplane 利用飞机上装载的云和气溶胶探测设备对云和气溶胶的特征进行飞行探测的行为。飞行计划 specific weather modification flight plan 飞机作业实施单位向相关管制部门申请的某一次飞行航线计划。机机载云和气溶胶探测设备 airborne cloud and aerosol detection equipment 机载探测设备在飞机上安装或投放的用于探测云雾结构和大气物理、化学特征的设备。4 协调保障 探测计划 探测实施年初，由飞机作业实施单位制定年度工作计划，向飞行管制部门申报年度飞行计划。年度飞机探测工作协调会议 组织召开云和气溶胶飞机探测工作协调会议，就飞机飞行方法、计划审批、飞机转场、备降、穿越航路、通讯联络、气象保障、地面保障等多方面的工作内容进行规定、协调，并形成会议纪要，下发各相关单位遵照执行。探测作业人员管理 4.3.1 人员证件 进入机场控制区作业人员、机组、临时进入机场控制区人员需向机场申请办理进场证件。4.3.2 人员培训 从事云和气溶胶飞机探测工作的人员应当通过飞机探测相关技术培训，取得培训合格证，并定期年检。4.3.3 人员保险 飞机作业实施单位应给参加飞机探测作业的人员购买登机作业相关专业保险。装备保障 4.4.1 云和气溶胶探测飞机 云和气溶胶探测飞机应满足飞行器适航的下列基本要求：a)探测飞机应取得由民用航空主管部门颁发的适航证、国籍登记证和电台执照等相关证件，并处于适航状态；b)探测飞机应装有用于云和气溶胶飞机探测的机载探测设备，安装在探测飞机机舱内外的所有设备应符合相关规定并取得相应的适航许可。4.4.2 机载云和气溶胶粒子探测系统 机载云和气溶胶粒子探测系统包括但不限于大气综合气象要素探头、云粒子二维图像探头、降水粒子二维图像探头、小云滴粒子探头、气溶胶粒子探头、液态含水量仪和露点仪、云凝结核计数器、全球定位系统、工控机等设备和数据采集处理软件。4.4.3 空地传输系统 空地传输系统包括但不限于海事卫星或北斗通信系统。4.4.4 后勤物资 后勤物资包括飞机探测作业所需的拆装、照明、供电、防护、御寒、照（摄）像等器材设备和工具。5 机载探测设备的标校和维护 机载探测设备的标定和校准 5.1.1 每年至少进行一次对全套机载云和气溶胶探测设备的标定和校准。5.1.2 机载云和气溶胶探测设备的标定和校准需要送回生产厂商或指定专业人员进行，标定和校准所使用的材料与方法应遵循设备生产厂商的要求和建议。机机载探测设备的定期维护 5.2.1 全套机载探测设备应每周至少运行一次，如一周内未进行飞行作业，应在地面通电运行 0.5 h以上。5.2.2 每月对飞机及机载探测设备的外观和结构进行形变、损坏情况检查。5.2.3 每两月对机载云和气溶胶探测设备进行工作状态分析，包括对激光器工作状态、光路准直性和温度控制稳定性等内容进行分析。5.2.4 定期维护中如发现机载云和气溶胶探测设备故障，应及时对供电情况、数据接口紧固性、外挂探头密闭性、光路准直性、内置光路透镜和反射镜的清洁性等内容进行检查，排查故障原因并及时采取维护措施。6 探测条件预报及探测方案制定要求 云探测条件预报 6.1.1 72 h24 h 探测条件预报及探测计划 依据天气条件预判云系类型及探测时段，提出探测目的，制定探测计划，做好探测飞机及探测相关仪器等的准备工作。6.1.2 24 h3 h 探测条件预报及探测预案 利用气象观测实况资料及数值模式产品，对云系类型、云系结构、云系宏微观特征等条件进行监测及预报。制定探测预案，初步给出探测对象、探测时段及探测部位等。向相关管制部门申报常备计划，内容包括飞机编号、飞行区域、飞行高度及飞行时段等。6.1.3 3 h0 h 临近探测条件预报及探测方案 利用雷达、卫星、探空仪、自动气象站及其他特种观测设备等对目标云系进行实时监测分析。考察目标云系云顶及云底高度、特殊温度层高度、水平及垂直速度等宏观特征以及云水、冰晶、过冷水、降水粒子分布等微物理特征，据此制定具体探测方案，包括探测时间、航线及探测方式等。向相关管制部门申报探测飞行计划，内容包括飞行目的、飞机编号、飞行区域、起飞时间、飞行高度、飞行航线及起备降机场等。气溶胶探测条件预报 6.2.1 72 h24 h 探测条件预报及探测计划 依据环境气象预报及天气条件预报，提出探测目的，制定探测计划，做好探测飞机及探测相关仪器等的准备工作。6.2.2 24 h3 h 探测条件预报及探测预案 利用气象观测实况资料及专项数值模式产品，针对晴空、有云、降水、雾霾、沙尘等不同天气，判别气溶胶探测条件。制定探测预案，初步给出探测对象、探测时段及探测位置等。向相关管制部门申报常备计划，内容包括飞机编号、飞行区域、飞行高度及飞行时段等。6.2.3 3 h0 h 临近探测条件预报及探测方案 根据各类常规气象观测及环境气象监测资料进行实时监测分析。考察风速、湿度、降水、温度层结、气压场、能见度等气象条件，预判气溶胶分布情况，据此制定探测方案，明确探测区域、时段及探测方式等。向相关管制部门申报探测飞行航线计划，内容包括飞行目的、飞机编号、飞行区域、起飞时间、飞行高度、飞行航线及起备降机场等。探测航线设计 6.3.1 垂直探测 垂直探测主要考察同一区域不同高度层的云或气溶胶微物理特征及耦合特点。垂直探测航线设计中应考虑飞行最低安全高度、飞机升限、上升速率、云底高度、云顶高度、飞机最小飞行半径、特征温度层高度等因素。应采取从探测层底部一直盘旋上升探测或从探测层底部至顶部爬高-平飞-爬高-平飞等方式。6.3.2 水平探测 水平探测主要考察同一高度不同区域的云微物理结构或气溶胶水平分布特征。水平探测航线设计中应考虑飞机转弯半径、飞行速度、天气系统移速移向、高空风速风向等因素。可采取锯齿形、S型航线等方式对目标区进行持续的观测。6.3.3 人工影响天气催化作业后的催化响应探测 人工影响天气催化作业后的催化响应探测要考察人工影响天气作业后催化对象的响应，便于进行人工影响天气作业效果分析。其探测航线设计中应考虑云的移动方向和速度、云中垂直气流情况、特征温度层高度、催化剂扩散情况、粒子增长与其落速等。可采取在作业层高度上重复穿越影响区进行水平观测的方式或者在作业层及其以下高度进行追踪观测。6.3.4 设计要求 根据临近天气监测及预报，确定云和气溶胶探测航线。具体飞行航线应根据探测目的设计，且在设计时应同时考虑飞机探测与其他空地观测设备相配合的问题。附录A给出了几种探测方案，实际执行中可根据不同探测目的结合应用。7 探测实施 探测实施的总体要求 7.1.1 探测实施前准备 探测飞行前，确保探测飞机、机载探测设备及空地传输系统等处于良好的工作状态，保证探测方案获批后能安全及时开展飞机探测。7.1.2 按探测方案飞机探测 探测作业的飞行航线和飞行高度应与申报的探测方案一致，飞机探测过程中实时监测探测设备的工作状态和数据获取情况，及时、客观的记录空中云和气溶胶宏观观测情况，并随时与地面指挥人员保持联络。7.1.3 特殊情况下的飞机探测 飞机探测过程中如遇特殊情况，不适宜按原探测方案实施飞机探测时，应根据实际情况向空域管制部门申请变更探测方案或在飞行管制部门的指挥下开展飞机探测，同时将具体情况通知地面指挥人员。探测分类及内容 7.2.1 大气综合气象要素探测 大气综合气象要素是基础数据，无论是云飞机探测还是气溶胶的飞机探测中大气综合气象要素都是必要的探测内容。探测内容包括飞机探测的时间以及对应的温度、气压、相对湿度、露点、动压、静压、高空风向风速等。7.2.2 云探测 云探测包含对云滴粒子（r100微米）和固态粒子（包括冰晶、雪花、霰、冰丸、冰雹等）的粒子谱、粒子数浓度、有效直径、平均体积直径、液态水含量和粒子二维图像等物理特征的探测。7.2.3 气溶胶探测 气溶胶探测包括：a)大气气溶胶粒子谱、粒子数浓度、有效直径、平均体积直径等物理特征的探测；b)在不同过饱和度条件下，大气中云凝结核活化后形成的云滴粒子的粒子谱、粒子数浓度、有效直径、平均体积直径、液态水含量等气溶胶粒子物理化学特征的探测。机载探测设备的检查 7.3.1 飞行前 探测飞机离开停机位前应完成以下工作：a)摘下机载探测设备的保护罩，对外挂探头、吊装支架和螺钉进行外观和紧固度检查，确定紧固无形变；b)清洁外挂探头镜面，去除污垢；c)连接地面电源，对机载云和气溶胶探测设备的软硬件进行地面通电检查，确认其工作状态，测试完毕后关闭全部电源开关；d)如发现机载探测设备软硬件故障，及时分析排查故障原因和采取维护措施，确保飞机探测顺利实施。7.3.2 飞行中 在飞行过程中持续开展以下工作：a)飞机供电稳定后按顺序接通机载探测设备电源，对机载探测设备进行飞行通电检查，确保供电系统正常运行，飞机离开地面后开启防除冰电源，实时监测硬件工作情况和数据获取情况；b)检查机载探测设备的硬件工作数据，确认机载探测设备的硬件工作状态，确保硬件设备正常运行；c)检查机载探测设备的采样观测数据，确认机载探测设备的软件工作状态，确保软件系统正常运行；d)飞机落地前进行原始数据备份，依次关闭数据采集软件、防除冰电源和机载探测设备的电源；e)飞行中如发现机载探测设备故障，应立即关闭故障设备的电源。7.3.3 飞行后 探测飞机落地后开展以下工作：a)检查探测数据是否完整保存，确认机载探测设备电源开关全部处于关闭状态；b)对外挂探头、吊装支架和螺钉进行外观和紧固度检查，确定紧固无形变；c)套紧机载探测设备的保护罩；d)如发现机载探测设备软硬件故障，及时分析查找故障原因和采取维护措施。7.3.4 检查记录 机载探测设备的飞行前检查、飞行中检查和飞行后检查过程中，应详细客观的记录检查项、检查结果和机载探测设备的各项工作状态数据，发现故障时还应记录故障现象及处理措施。8 观测记录 观测记录内容 8.1.1 本场天气实况 本场天气实况包括本场地面温度、相对湿度、露点、气压、风速、风向、云量、云状、云高、能见度、天气现象和降水情况。8.1.2 飞行信息 飞行信息包括探测飞行的起飞和着陆时间，飞行过程中飞机所在高度、飞行速度、飞机姿态和全球定位数据。8.1.3 气象要素 气象要素包括飞行过程中某一时刻对应的温度、相对湿度、风向、风速等。8.1.4 云宏观观测信息 云宏观观测信息包括以下内容：a)云体宏观特征变化情况，如云状、云量等；b)飞机在云体中所处位置，如云外、云下、入云、云中、两层云间、云顶、云上等；c)飞机所处特殊温度层，如 0层、-5层、-10层、-20层等；d)空中天气现象及飞机积冰、飞机颠簸等宏观现象。8.1.5 气溶胶宏观观测信息 气溶胶宏观观测信息包括空中能见度及空中天气现象，如晴空、雾、霾、浮沉、扬沙等。8.1.6 机载探测设备状态信息 采集到的指示机载探测设备工作状态的数据包括激光阵列电压值、激光器电压值、电流和功率值、光腔温度值、云室各处温度值、电路板温度值、线圈电压值、样气气流值和鞘气气流值等。观测记录要求 8.2.1 观测记录应以客观、详细、完整为原则，在预先制定的记录表中规范记录本场天气实况及飞行过程中某一时刻的飞行信息、气象要素、宏观观测信息、设备状态信息情况。8.2.2 飞机爬升或下降过程中，每隔 1 分钟填写一次观测记录。8.2.3 飞机平飞过程中，每隔 3 分钟至 5 分钟填写一次观测记录。8.2.4 飞机每次调整高度时填写一次观测记录。8.2.5 飞机每到一个航迹拐点时填写一次观测记录。9 数据管理 资料存储种类 9.1.1 每次飞机探测作业后，应收集存储云和气溶胶飞机探测数据和各项相应的大气综合气象要素探测记录。9.1.2 针对每次飞机探测个例，应收集对应时空范围的卫星、高空气象观测、雷达及常规地面气象观测等所有天空地基监测数据资料。存储要求 9.2.1 各类资料应在每次飞行过程结束后及时收集、整理、备份。9.2.2 各类数据的原始资料应按原格式存储，并按规定格式存入资料库。数据质量控制 9.3.1 飞机探测作业结束后应及时对备份的数据资料进行质量分析。9.3.2 以机载探测设备运行情况为依据，对记录的数据资料进行逐样本分析，机载探测设备正常运行状态下获取的数据认为数据质量初审合格，机载探测设备非正常运行状态下获取的数据认为数据质量不合格。9.3.3 探测数据超过量程或与实际情况明显不符时认为数据质量不合格。9.3.4 在应用数据时应根据不同研究目的以多种精细化质量控制方法对数据质量进行深入分析。10 总结分析 每次飞机探测作业结束后要对探测作业情况进行分析，包括探测方案设计的合理性、仪器设备的状况、数据质量及探测到的云和气溶胶的特征等。A A 附录A （资料性）探测方案设计示例 A.1 垂直探测 图A.1给出了垂直盘旋探测航线示意图；图A.2给出了垂直上升探测航线示意图。图A.1 垂直盘旋探测航线示意图 图A.2 垂直上升探测航线示意图 A.2 水平探测 图A.3给出了水平锯齿形探测航线示意图；图A.4给出了水平S型探测航线示意图。图A.3 水平锯齿形探测航线示意图 图A.4 水平 S 型探测航线示意图 A.3 人工影响天气催化作业后的催化响应探测 图A.5给出了水平催化响应探测航线示意图；图A.6给出了下滑式催化响应探测航线示意图。注：虚线为催化作业航线；实线为催化响应探测航线。图A.5 水平催化响应探测航线示意图 图A.6 下滑式催化响应探测航线示意图