Lotnictwo cywilne to w ostatnich kilkudziesięciu latach jedna z najszybciej rozwijających się branż transportu. Latamy coraz szybkiej, wygodniej i częściej. Według Flightradar24 w 2019 r. padł rekord – w ciągu jednego dnia, 24 lipca, na świecie zarejestrowano 225 tys. lotów. Nad bezpieczeństwem podróżnych czuwa szereg instytucji, które pracują 24 godziny na dobę przez cały rok. Jednym z najważniejszym czynników wpływających na jakość usług lotniczych są warunki pogodowe. Dlatego niezmiernie ważne są dobra prognoza i bieżący monitoring. W Polsce zadanie to powierzono IMGW-PIB w ramach Meteorologicznej Osłony Lotnictwa Cywilnego (MOLC).
AUTORZY:
Izabela Zabłocka, IMGW-PIB/Meteorologiczna Osłona Lotnictwa Cywilnego
Jadwiga Michalska, IMGW-PIB/Meteorologiczna Osłona Lotnictwa Cywilnego
Na czym polega osłona meteorologiczna w lotnictwie? To przede wszystkim nieprzerwane obserwacje i pomiary parametrów meteorologicznych nad obszarem lotniska i w jego bezpośrednim sąsiedztwie. Zadania te realizuje personel Lotniskowej Stacji Meteorologicznej (LSM oraz LSMs). Na terenie Polski IMGW-PIB dysponuje sześcioma stacjami LSM (Kraków-Balice, Łódź-Lublinek, Poznań-Ławica, Rzeszów-Jasionka, Warszawa, Wrocław-Strachowice) oraz sześcioma stacjami LSMs – to tzw. stacje samodzielne, w których nie wykonuje się zadań stacji synoptycznych (Gdańsk, Katowice-Pyrzowice, Lublin, Szczecin-Goleniów, Warszawa-Modlin, Zielona Góra-Babimost).
Do monitorowania wykorzystywane są automatyczne systemy pomiarowe parametrów meteorologicznych (AWOS). Jest to zestaw urządzeń i czujników – wraz z komputerem centralnym i terminalami użytkowników – które mierzą, przetwarzają, prezentują i archiwizują określone wielkości fizyczne. Są to: kierunek i prędkość wiatru, widzialność przeważająca i minimalna oraz widzialność wzdłuż drogi startowej, wysokość podstawy chmur, wielkość zachmurzenia, temperatura powietrza i punktu rosy oraz ciśnienie atmosferyczne. Ważną funkcję w stacjach LSM i LSMs pełni personel dokonujący obserwacji parametrów, które nie są mierzone przez AWOS lub gdy system ten nie pracuje poprawnie. Odpowiednio przeszkoleni pracownicy określają: widzialność, zjawiska pogodowe i ich natężenie, pokrycie nieba przez chmury, wysokość podstawy chmur i widzialności pionowej oraz widzialność wzdłuż drogi startowej na życzenie kontrolera.
Na podstawie wykonanych obserwacji i pomiarów opracowywane i rozpowszechniane są trzy rodzaje komunikatów (MET REPORT, SPECIAL, METAR). Wydawane są one w różnych odstępach czasowych i przeznaczone dla lotniska macierzystego; komunikaty METAR udostępniane są również na zewnątrz. Dane te przekazuje się określonym służbom ruchu lotniczego (tzw. TWR i APP) poprzez system automatycznego rozgłaszania informacji lotniskowej ATIS.
Niezwykle istotna dla bezpieczeństwa ruchu lotniczego jest współpraca załogi Lotniskowej Stacji Meteorologicznej z kontrolerami oraz personelem operacyjnym lotniska. Pracownicy LSM otrzymują od nich m.in. dane na temat uskoku wiatru i turbulencji, które zgłasza załoga dolatujących i odlatujących samolotów. Kontrolerzy przekazują również specjalne meldunki z powietrza (ang. special aircraft observations) dotyczące groźnych zjawisk zaobserwowanych przez załogę statku powietrznego.
Poza obserwacją bieżących warunków pogodowych na lotnisku zadaniem IMGW-PIB w ramach pełnionej służby MOLC jest przygotowywanie prognoz lotniczych.
Aby móc prognozować pogodę, konieczna jest najpierw jej diagnoza i analiza. Potrzebne są szczegółowe dane dostarczane zarówno z lotnisk, jak i z systemów pomiarowych IMGW-PIB (depesze SYNOP, STORM, AVIO, dane z posterunków telemetrycznych, sondaże aerologiczne, zdjęcia radarowe czy też system lokalizacji wyładowań atmosferycznych). Niezbędne jest również wykorzystywanie danych obserwacyjnych z Europy, a szczególnie z kierunku napływu masy powietrza kształtującej pogodę w Polsce. Nie należy też zapominać o zdjęciach satelitarnych, które dostarczają ciągłej informacji o chmurach oraz stanie atmosfery.
W procesie prognozowania ważną rolę odgrywają modele numeryczne, które w dzisiejszych czasach znacznie ułatwiają pracę synoptykom. Modele te są cały czas ulepszane – poprawiane są ich kody, zwiększa się ilość danych asymilowanych oraz rozdzielczość przestrzenna i trafność generowanych prognoz. Jednak mimo zastosowania coraz szybszych i mocniejszych superkomputerów oraz udoskonalania algorytmów modele nie zawsze są jednoznaczne. Czasem dają wyniki zbieżne, a czasem wręcz odwrotnie. Dlatego niezmiernie istotne są rola i doświadczenie synoptyka, który w procesie prognozowania opiera się na modelu, ale równocześnie koryguje i podejmuje ostateczną decyzję o treści komunikatu.
Prognozy i ostrzeżenia
Do podstawowych prognoz w lotnictwie należy zaliczyć prognozę TAF (ang. terminal aerodrome forecast) zgodną z unijnymi dyrektywami i certyfikatami. Jest ona wykorzystywana m.in. przez centra operacyjne linii lotniczych w celu planowania lotów, jak również wybierania lotnisk zapasowych. Obowiązkowo zapoznają się z nią również piloci przed wykonaniem lotu. IMGW-PIB wystawia ponadto ostrzeżenia na osłaniane lotniska na potrzeby jego kontroli i zbliżania. Dzięki temu kontrolerzy mogą odpowiednio planować operacje w przestrzeni powietrznej.
Prognoza TAF zawiera szereg informacji o różnych elementach prognozy. Szczególnie istotne są dane na temat widzialności i podstawy chmur, wiatru, zjawisk oraz możliwości pojawienia się chmur konwekcyjnych. Lotniska są wyposażone w odpowiednie systemy nawigacyjne wspomagające lądowanie statków powietrznych w warunkach ograniczonej widzialności.
Ten system to ILS (ang. instrument landing system). Określa on kategorie warunków do lądowania na podstawie prognozy synoptycznej.
F. Yousef Alfuhigi | Unsplash
Z kolei zmiany kierunku i prędkości wiatru, jak również jego porywy mają znaczący wpływ na to, który pas startowy jest w użyciu. Na lotniskach, gdzie odbywa się duży ruch, np. na Lotnisku Chopina w Warszawie, jedną z kluczowych jest informacja o tym, kiedy nastąpi zmiana kierunku wiatru. Na tej podstawie kontrolerzy ruchu lotniczego mogą odpowiednio zaplanować start i lądowanie, aby jak najmniej wpływało to na płynność ruchu lotniczego i terminowe wykonywanie operacji lotniczych. Dla lotnictwa groźne są też rozbudowane chmury konwekcyjne typu towering cumulus oraz cumulonimbus, w które pilotom nie wolno wlatywać. Informacja o możliwości pojawienia się tych chmur jest kluczowa nie tylko dla pilotów, ale również dla kontrolerów ruchu lotniczego. Jeśli burza rozwinie się nad lotniskiem, zarządzający portem lotniczym muszą w odpowiedni sposób zabezpieczyć zarówno infrastrukturę, jak i pasażerów oraz pracowników przed ewentualnymi skutkami. W lotnictwie przyjmuje się zasadę, że bezpieczeństwo zawsze jest na pierwszym miejscu.
Inne ważne dla funkcjonowania lotnisk i wykonywania lotów informacje to ostrzeżenia o opadach śniegu, śniegu z deszczem i intensywnych opadach deszczu, które oprócz ograniczenia widzialności mają wpływ na stan pasa startowego i na hamowanie. W przypadku występowania opadów marznących oprócz odpowiedniego przygotowania pasów startowych i dróg kołowania konieczne jest odladzanie samolotów specjalnymi mieszankami płynów. Uskok wiatru, mrozy, upały, silny wiatr, porywy wiatru, grad czy też zamiecie i zawieje śnieżne również wpływają na pracę lotnisk i wykonywane operacje powietrzne. O wszystkich tych zjawiskach odpowiednie służby są informowane za pomocą prognoz lub ostrzeżeń lotnisk – dokumentów przygotowywanych przez synoptyków lotniczych.
Kolejnym produktem są komunikaty SIGMET o prognozowanych lub obserwowanych groźnych zjawiskach. W Polsce informacja SIGMET najczęściej wydawana jest na silną turbulencję, oblodzenie i burze. Bardzo rzadko dotyczy prognozy fali górskiej i chmury pyłu wulkanicznego (komunikat CIGMET wydaje się również dla chmury pyłu radioaktywnego). Z informacji tych korzystają nie tylko kontrolerzy ruchu lotniczego, ale również piloci. Jednym z głównych powodów zmiany trasy, poziomu lotu czy też konieczności zapięcia pasów jest właśnie wydana informacja SIGMET.
Piloci mają także do dyspozycji tzw. meldunki z powietrza (AIREP), które informują o obserwowanych przez inne statki powietrzne umiarkowanych i silnych lub też groźnych zjawiskach w powietrzu.
Wsparcie dla General Aviation
Instytut wydaje prognozy również dla małego lotnictwa.
Podstawowa jest prognoza graficzna SIGNIFICANT dla Polski. Zaznaczone są na niej strefy pogodowe z opisem chmur i widzialności wraz z ograniczającymi ją zjawiskami, wysokość izotermy 0°C w określonych miejscach oraz kierunek i prędkość wiatru na wysokości około 1500 m. Na mapie mogą być również naniesione fronty atmosferyczne, ośrodki baryczne, turbulencja, oblodzenie, fala górska, porywy wiatru czy też informacja o przykryciu wierzchołków gór przez chmury. Szczegółowy opis zarówno tej prognozy, jak i pozostałych znajduje się na stronie awiacja.imgw.pl.
Drugą prognozą dla General Aviation jest GAMET. To prognoza tekstowa napisana przy użyciu znormalizowanych skrótów. W związku z tym, że zarówno ta, jak i wszystkie wyżej wymienione prognozy są opracowywane zgodnie z odpowiednimi dokumentami, każdy pilot, i z Polski, i z zagranicy, jest w stanie ją poprawnie odczytać. Dodatkowo, w odpowiedzi na potrzeby pilotów, IMGW-PIB wprowadził graficzną prognozę GAFOR, opracowywaną na 6 godzin, z krokiem 2-godzinnym. Produkt jest obecnie w fazie testowej.
Bardzo ważnym elementem działalności MOLC jest zapewnienie bezpieczeństwa śmigłowcom i samolotom Lotniczego Pogotowia Ratunkowego (LPR). W tym celu synoptycy monitorują warunki atmosferyczne w obrębie rejonów baz HEMS (ang. Helicopter Emergency Medical Service) i wystawiają odpowiednie ostrzeżenia. Przy planowaniu transportu medycznego pracownicy IMGW, na prośbę dyspozytora LPR, opracowują najszybciej jak się da prognozę na trasę.
Certyfikaty, umowy i procedury
Pełnienie służby w żegludze powietrznej nie jest możliwe bez spełnienia szeregu wymagań formalnych. Aby im sprostać, IMGW-PIB wdrożył wewnętrzne procedury zapisane m.in. w dokumentacji systemu zarządzania jakością i bezpieczeństwem. Dzięki nim nasze produkty są zgodne z wymaganiami norm ISO, a Instytut otrzymał stosowne certyfikaty. Jednym z najważniejszych jest certyfikat instytucji zapewniającej służby żeglugi powietrznej wydany przez Urząd Lotnictwa Cywilnego. Dokument ten potwierdza zdolność IMGW-PIB do prowadzenia meteorologicznej osłony lotnictwa cywilnego zgodnie ze stawianymi wymaganiami. Ponadto Instytut otrzymał certyfikat służby żeglugi powietrznej wydany przez prezesa Urzędu Lotnictwa Cywilnego oraz został wyznaczony przez ministra infrastruktury jako instytucja zapewniająca służbę meteorologiczną do dostarczania danych i informacji meteo. Ponadto praca MOLC regulowana jest podpisanymi umowami i porozumieniami, zarówno krajowymi, jak i międzynarodowymi, do których należy zaliczyć m.in. rozporządzenie Unii Europejskiej nr 373 czy załącznik 3 ICAO do konwencji o międzynarodowym lotnictwie cywilnym.
Podstawową umową, na której bazuje działalność obszaru MOLC, jest porozumienie zawarte pomiędzy IMGW-PIB a Polską Agencją Żeglugi Powietrznej. To w nim wymienione są produkty, zakresy usług, wymagane terminy, operacyjnie pożądane wskaźniki dotyczące dostarczanych produktów i usług. Umowa opisuje też zasady współpracy pomiędzy obiema instytucjami, obejmuje kwestie dotyczące zarówno sposobu dostarczania danych, jak i postępowania np. w sytuacjach awaryjnych.
Porozumienie to jest kluczowe dla bezpieczeństwa ruchu lotniczego – krajowego i międzynarodowego.
F. Killian Pham | Unsplash
Gdy w najbliższych dniach wsiądziemy na pokład samolotu, pamiętajmy, że może on oderwać się od ziemi, wykonać przelot i bezpiecznie wylądować dzięki pracy wielu ludzi. W tym synoptyków i ekspertów z IMGW-PIB.
