航空应急救援中气象保障的几点思考

李思霖

1 什么是航空应急救援

1.1 航空应急救援的概念

航空应急救援是指采用航空技术手段和技术装备实施的一种应急救援。航空应急救援使用了科技含量非常高的飞行器，并且必须由获得专业资质的飞行员驾驶，对配套保障的专业化要求也很高。直升机具有快速、高效、机动性强、受地理空间限制较少等优势，因而在处置各种突发事件的过程中成为航空应急救援的核心装备，发挥着不可替代的作用。直升机在航空救援中的应用主要有空中灭火、抢险救援、空中运输、空投物资、侦察指挥、空中搜救等。

1.2 航空应急救援的种类

航空应急救援类型基本上可以分为四大类：自然灾害救援、事故灾害救援、公共卫生事件救援、公共安全事件救援。

自然灾害主要包括水旱灾害、气象灾害、地震灾害、地质灾害、海洋灾害、生物灾害和森林草原火灾等。由于我国属于自然灾害频发的国家，此类航空应急救援比例较高，作业类型繁多，是我国航空应急救援作业的主要应用领域。在保障这类救援任务时，气象保障不仅要保证直升机航路上的飞行安全，更要保证在救援任务实施过程中避免遭受自然灾害的二次影响，对保障方式和精准度提出了很高要求。

事故灾害主要包括工矿商贸等企业的各类安全事故、交通运输事故、公共设施和设备事故、人为环境污染和生态破坏事件等。近年来，随着我国经济、社会的快速发展，各类工业事故一直处于高发态势，航空应急救援在我国各类工业事故和重大交通事故救援中具有极大的需求空间。实施此类救援，要根据当地风向、风速、降水情况等气象条件综合分析对开展救援的影响，合理制定救援方案，充分利用有利气象条件，规避因天气影响造成灾害加重，影响救援效果。

公共卫生事件主要包括传染病疫情、群体性不明原因疾病、食品安全和职业危害、动物疫情，以及其他严重影响公众健康和生命安全的事件。通常，公共卫生事件中所需要的航空应急救援服务是指各类专用药品、器材的高精度定点快速运输和投送，重大传染疾病的专用药剂的空中喷洒以及特定救援医护人员和伤病员的运输等。保障此类救援任务，要求直升机出动及时，气象保障需要根据航路和任务地域的天气情况给出合理建议，协助机组制定最快捷、安全的航行路线。在物资投送和药剂喷洒时，要精准预报任务区域风向、风速、温湿度等气象要素，选择有利时机进行作业，提高作业质量。

公共安全事件主要包括战争、恐怖袭击事件、经济安全事件、涉外突发事件等。和平年代，公共安全事件发生时常常离不开以直升机为主体的应急救援作业，执行此类作业，要求机组熟悉当地天气特点，对气象要素的日变化了然于心，积极妥善应对。

2 气象要素对航空应急救援的影响

2.1 能见度

固态或液态微粒或其可见聚集体悬浮于大气中，造成视程障碍，使能见度降低危及飞行安全。这些天气现象包括雾、霾、烟幕、沙尘暴、吹雪等。能见度的好坏，直接影响直升机起飞、着陆和低空飞行，对飞行员操控驾驶直升机、观察地面目标、高效开展救援任务影响尤为重要。在空中因大雾、入云等造成的低能见度易造成飞机迷航、撞山等事故。如2015年某公司AS350B3型直升机执行航空物探作业，飞机在翻越山峰的爬升过程中进入雾中，飞行员失去目视参考，导致直升机撞山坠毁。

2.2 风

风与飞行的关系极为密切，飞机起飞、着陆、选择高度、领航计算、油料消耗评估等都必须考虑风的影响。当天气较稳定时，摩擦层中风有明显的日变化，日出后地面上风速渐增，风向右转，午后风速达到最大值，之后逐渐减小，风向左转，夜间风速最小。除明显的日变化外，因地形或海陆分布的不同，还会出现地方性风，如海陆风、山谷风、峡谷风、焚风等，如不能准确预判，对直升机的操控会带来一定影响。如需执行空投物资、药剂喷洒等任务时，还需根据任务地域风向风速特点选择合适区域进行作业。提前掌握气象部门的预报，对直升机跨区机动的组织实施具有重要意义。低空风切变也是造成飞行事故的重要原因，在执行救援任务时，必须采取一些可能手段对低空风切变情况进行预报和探测。2018年6月16日，云南昆明一架直升机在执行医疗应急救援任务时，因在山垭口遭遇气流骤变而坠毁。

2.3 云

云是悬浮在空气中的大量小水滴或冰晶共同组成的可见聚合体，底部不接触地面。不同的云对飞行的影响是不同的，飞机在云中飞行时，因失去目视线索，飞行员在心理和生理上易产生异常反应和错觉，仅凭身体感觉，并按地面活动时获得的经验，判断飞机姿态和运动状态，对直升机保持状态提出了考验。低云主要在起落阶段影响直升机能见度，应注意对低云的预报。积雨云中发展旺盛的垂直气流将影响直升机的操控，并且易带来飞机积冰、飞机颠簸，强烈风切变、雷击和冰雹等危险天气，飞行中应加强对云类的识别，严防误入积雨云的情况发生。尤其在执行自然灾害的救援任务时，任务地域气象条件恶劣，很有可能再次发生气象灾害，需密切关注天气变化，气象保障人员要严把天气关口，做好预报和会商工作，机组应重点关注云的变化，尤其是积雨云的形成，谨防突发灾害。在实际飞行中，因直升机入云操纵不当造成的事故也屡见不鲜。2008年汶川地震中,参与救援的一架米-171直升机在沿岷江河谷飞行时，在2200m高度，因进入高密度浓云中遭遇强气流和低能见度造成撞山失事。

2.4 降水

降水能使能见度减小，小雨或中雨，地面能见度一般小于4km，但在雨中飞行，若速度不大，空中能见度减至2-4km，速度很大时，空中能见度可降至1-2km以下。在大雨或暴雨中飞行，可使飞机发动机熄火，大雨、暴雨下方易出现强下沉气流，飞行员难以操纵，严重时可造成事故，所以，直升机严禁在大雨中飞行。同时，云中的过冷水滴在适宜的条件下易造成飞机积冰。飞机积冰将导致直升机失去动力、操纵困难，严重还将导致直升机解体坠毁。

2.5 雷暴

雷暴是指由对流旺盛的积雨云组成的，伴有闪电、雷鸣、阵雨、大风，有时还会出现冰雹、龙卷的中小尺度对流天气系统，它是飞行航行所遇到的最恶劣最危险的天气，雷暴为飞机禁入云体。

在雷暴中飞行的主要危险包括：一是云中强烈湍流和阵性垂直气流，引起飞机的强烈颠簸，使飞机偏离航向，不能保持飞行高度，飞机的操纵性能恶化；二是在云内温度低于0℃部位出现强烈的飞机积冰；三是云下阵风和强烈的风的垂直切变，可造成飞机失速、倾斜、严重偏离下滑道而失事；四是飞机易遭雷击、干扰无线电通讯；五是冰雹和龙卷对飞机的毁坏以及停场未入库飞机和机场设备的损毁。

2.6 气压

飞行中，测量高度通常采用无线电高度表和气压高度表。气压高度表是主要的航行驾驶仪表，根据气压随高度递减的规律用以显示飞行高度。在高度表拨定后，由于其所示的高度与当时的环境气象条件有关，在飞行中高度表的示值即使相同，实际高度并不都相同，尤其是在山区或者积雨云中飞行时，由于空气有较大垂直运动，高度表上的示值会出现较大的误差，同时当飞机飞越气压变化大的地区时，常由于地面气压的变化可引起飞行高度的明显偏差，此时要求将气压高度表与无线电高度表配合使用，以确保飞行安全。

3 应急救援中获取气象信息的方法

航空应急救援中的气象保障是指采取多种手段，根据救援任务特点，对未来一定时空范围内影响飞行活动及救援任务实施的天气做出的专项预测，全方位保障应急救援任务的顺利实施。相比于公众天气预报，航空应急救援中气象保障突出时效性、针对性、精准性，及时、准确的气象保障，是顺利遂行救援任务，保障飞行安全的重要依据。若能采取措施获取到当地气象信息，既能保证直升机航行安全，也能为后续开展救援任务提供准确依据，保证救援任务提早谋划、高效实施。下述多种手段，可多种共同采取，充分发挥各自优势。如在2017年茂县山地滑坡救援中，茂县气象局人员携带移动式观测站先期抵达现场开展应急服务，阿坝州气象局同时组织检查、安装车载移动雷达，后续到达现场，废墟上的自动气象持续发挥气象监测服务保障功能，为直升机开展伤员救护、转送等工作提供气象保障，为空地协作进行抢险、救灾、避险提供科学决策依据。

3.1 插值法

若执行自然灾害应急救援，或其他任务地域为远离城市、缺少气象台站指导的偏远地区，因缺少气象观测站，无法准确测得任务地域气象数据，为直升机出动抢险救援任务带来一定困难。

相邻区域气象特点具有一定相似性，可结合天气形势，根据天气图上相邻测站气象要素进行分析，综合地形因素考虑，结合等压线、温湿度线等要素对任务地域气象要素进行插值，但数据精确度无法保证，仅能粗略进行估值。如2008年汶川地震中，因灾害影响，大部分气象观测站受损，救援飞机和伞降队员大都无任务地域气象资料，为救灾带来一定困难。若能结合尚有气象观测站数据，在外围架设自动化观测站进行数据补充，根据天气形势图分析环流背景，结合山地气流特点，可为机组制定方案提供一定帮助。

3.2 单兵携带便携式测量设备

若要获得任务地域气象数据开展救援任务，因条件限制无法架设大型观测设备，可采取单兵携带手持风向风速仪、温湿度计、气压计等便携式设备进行测量。对条件限制严重，要求快速精准测量的情况下，如空投物资、喷洒药剂等任务可采取此类办法。装备轻便易携带，但数据不具有连续性，分时间段分次测量，易因操作原因产生误差。

3.3 车载气象站

固定于车身，将气象要素监测传感器安装在车顶，可随时随地监测周围的气象数据信息，可作为地面便携式气象观测站，但遇有泥石流、地震等自然灾害导致的道路不通畅，或不利于车辆开进的地域，无法采用此类办法。

3.4 单兵气象站

运用单兵气象站对任务地区进行气象观测，数据精度高，能够及时、准确获得可靠数据。单兵气象站可以架设在平坦、开阔的空间，也可以架设在车上，机动性强，方便架设。遇有道路封闭，车辆不易进入的区域，可由队员携带气象站采取徒步进入、机降、索滑降等方式进行采集，并通过卫星电话或者无线电等方式向指挥所进行传输。如2017年茂县山体滑坡事故中，四川省阿坝州茂县气象局携带移动气象观测设备及单雨量站设备赴现场开展应急服务，并于当日14时将首份灾害现场六要素数据传至州气象局，为制作《气象保障专题预报》提供依据，也为科学高效开展现场救援提供了保证。

3.5 综合气象应急保障车

综合气象应急保障车，配备相关物理保障平台系统、辅助通信系统、支撑保障系统、装载运输平台，以先进的大板式结构方舱或商务车为装载平台，具备应急现场快速抵达、开设及撤收的能力，构造具备涉及维修、监测、储运、生活宿营等保障功能的气象应急服务系统，能够在处理应急突发事件中机动灵活、快速反应，实现通信保障、指挥调度，图像采集传输功能，把现场情况通过车载卫星系统高质量传回指挥中心，实现现场与远地指挥中心之间的远程图像监控、语音联络、数据查询等功能，使指挥中心的指挥决策人员如临其境，及时获得现场信息，提高决策的准确性和及时性。随着该装备的逐渐普及，越来越多的现场应用到了综合气象应急保障车。如在2015年福建省漳州市古雷港经济开发区腾龙芳烃二甲苯装置漏油起火事故救援现场，漳州气象局通过气象应急保障车监测天气变化，采集气象要素数据信息，及时反馈现场第一手气象资料，作为现场气象保障中心，及时接收相关单位根据资料进行污染物扩散模式计算的未来48小时污染物扩散分析，对有效开展救援工作起到了重要作用。气象应急保障车被纳入应急联动机制后，可充分发挥自身优势，为多方提供全面气象保障。

3.6 计算机数值模拟资料

计算机数值模拟资料是根据一定算法对大气动力学、热力学方程组进行简化，将过去及现在的气象资料带入方程组，通过计算机算法分析得出未来气象要素和天气形势，从而进行预报的数值模拟产品。具有精度高，速度快的优势。根据任务地域特点，可提高预报产品的精细化程度并缩小预报产品时间间隔，从而为救援任务提供更为详细的气象预报资料。此方法不仅能对天气形势进行分析，对污染物泄露等工业灾害，亦可利用数值模拟资料得出污染物扩散分析，为救援方案的制定提供重要依据。

3.7 加密观测资料

此项工作仅能由中央气象台启动，地方气象部门可根据任务地域天气特点请示中央气象台，接收加密观测资料，进行更精准的天气研判。在近年来的应急救援中，中央气象台多次启动加密观测，提升气象保障质效。2008年汶川地震救援中，中国民用航空空管局气象中心通过接收中央气象台加密观测资料及灾区天气趋势预报等方法，为航空救援任务提供气象保障。在2017年九寨沟地震救援中，中央气象台启动风云2F气象卫星加密观测，每6分钟获取一次卫星云图，结合风云四号气象卫星15分钟、风云2G、2F卫星30分钟数据，对震区附近天气进行严密监测，为开展救援提供气象资料发挥了积极的作用。

4 野外机动气象保障

当收到救援任务，预报员应根据天气形势图及数值模拟资料分析影响任务地域及航路的天气系统，根据天气系统变化和移动情况判断对救援任务实施可能带来的影响。

积极与当地气象部门或前线指挥中心取得联系，掌握任务地域气候特点及未来天气变化情况，获得任务地域第一手气象资料。

结合卫星云图、雷达图及会商意见，掌握气象条件，将天气变化趋势报告机组人员。若航线中存在天气系统影响，应尽量详细、准确地将天气系统变化趋势、可能带来的影响、移动速度、可能影响的范围及时间通报给机组人员。

若任务地域尚无救援力量进入，亦无气象观测站，无法获得当地气象资料，则需根据卫星、雷达等资料结合天气特点进行分析，并充分考虑任务地域地形、气候等特点充分预想可能发生的天气。若为恶劣天气过程造成的救援任务，则需严谨考虑次生灾害的影响，当灾害性天气影响较为严重，直升机最低气象条件实施较为勉强时，可派出无人机侦察天气，并对任务地域情况进行拍摄，根据无人机探测资料，科学合理制定救援方案，保证救援安全顺利实施。

5 几点思考

一是采取多种手段提前获取任务地域气象要素，判断天气对救援任务实施带来的影响，在飞行准备阶段尤其重要。在汶川地震救援当中，总参水文气象局联合四川省气象局向受灾较重、无法为直升机救援提供气象信息的地区派出5个军地联合机动气象分队，每个分队由军地各一名人员组成，携带海事卫星电话和便携式野战气象观测仪，每日06时至22时，从灾区发回直升机落区整点或半点天气实况，为专家组分析、预报灾区天气，为保障救援直升机的飞行安全做出了重要贡献。因此，应分构建气象观测站组网，或将现有观测站进行标准化、统一化、联网化，在任意终端能够随时调取任意站气象数据，为第一时间获取任务地域气象信息提供保障。若任务地域受灾情况严重，观测设备受损，无法提供资料，应在外围可进入区域分散架设自动化观测站，提供数据参考，并依据插值法、数值模拟、加密观测等方法尽可能增加气象要素资料，并依据天气形势进行分析。

二是结合任务地域的地形特点及天气变化规律的预判对直升机参与救援任务的效果有着至关重要的作用。以汶川地震救援为例，震中汶川位于四川盆地西部边缘的岷江河谷地带，南低北高，河谷山岭相对高差悬殊，地形复杂，属典型高山峡谷地带。保障此类救援任务，应充分提醒机组注意峡谷中气流变化情况，此处气流变化剧烈，风向、风速变化也很大，加之地形复杂，直升机操纵要极其谨慎。如有低槽扰动，特别是有南支西风槽或高原冷空气南下影响时，常有降水或雷暴出现，在预报时，即使缺少任务地域直接气象要素资料，也应根据天气形势图进行慎重分析，必要时可在适当区域利用雷达进行探测。山谷中因湿度较大，受辐射效应影响，常伴有雾，加上滑坡、塌方掀起的沙尘，能见度较差，机组除在制定计划时加强预想预防外，要严格把握最低气象条件，杜绝超条件飞行，在确保安全的条件下科学开展救援任务，避免发生因能见度较差影响动作，发生危险。

三是直升机气象保障部门应和地方气象部门建立会商机制，实现信息共享，在接到任务后的第一时间开展视频会商，了解天气变化情况，尤其是在气象灾害的应急救援方面，及时准确的天气预报对机组安全和救援任务的实施至关重要。充分发挥地方前指作用，就近增派综合气象保障车开赴前线指挥所，气象保障人员可与气象部门共同会商，整合多方资源，资源共享，为机组遂行任务提供保障。通畅的会商机制能够为机组出动执行任务提供安全、高效的保障。

四是加强信息化建设和配套通信设施，运用先进通信手段，及时高效获取任务地域气象要素，并及时将任务地域天气情况及受灾情况反馈给指挥中心，帮助指挥员决策部署。研发和装备一批操作简便、对外界环境要求低、自我维持能力强的小型、轻便、机动保障装备，依托卫星通信，保证随时随地接收观测站数据、天气形势图、卫星云图、雷达图等实时数据，能够进行简单标注并进行预报，尤其是能够及时接收附近雷达站回波，第一时间传输进设备终端，根据相邻几个雷达站的回波数据，依托算法进行分析，能够保证对任务地域气象灾害的短时临近预报，对应急救援意义重大。

空中特勤大队队员应熟练掌握单兵气象站、手持风向风速仪、气压计等设备的架设和操作使用。在机组无法获得地面实况数据的情况下，可由特勤队员采用机降、索滑降等方式，开辟并架设自动化观测站为机组进入提供保障。

研发机载气象数据采集设备配置在无人机上，救援现场可先遣派出装载有探测设备的无人机，采集灾区图像及气象资料，回传指挥中心，为救援力量提供重要资料。

五是适时开展人工影响天气作业，依据《中华人民共和国气象法》 相关规定，在气象条件确实不利于救援任务开展时，可向地方救援指挥中心建议开展人工影响天气作业。如在汶川地震救援中，成都军区直升机在灾害发生2h后开始启动，但因低能见度、降水等不利气象条件影响，空中救援工作开展缓慢，直升机真正进入震中地区已在地震发生43h后。随着人工影响天气技术的逐渐成熟，若能在大雾条件下向空中撒播人工冰核，通过“贝吉龙效应”使空中水汽凝结降落，催化降水过程发生，天气能够短暂转好。此方法需地方人民政府批准，由气象主管部门实施，在今后的救援任务中可以加以论证。