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揭秘空间天气 服务航空安全
看全球空间天气中心的太空“护身”秘笈

发布时间:2023年11月24日 来源:中国气象报社

现代民航业是一个高度发达且复杂庞大的系统:平均每天大约有11万架次飞机在空中飞行,将千万名乘客与海量货物运送到世界各地,保守估计,单日总航程超过地球到太阳的距离——1.5亿千米。如此多的航班以及漫长的航程,保障飞机的飞行安全就显得至关重要。2021年11月16日,国家卫星气象中心(国家空间天气监测预警中心)受邀成为国际民航组织(ICAO)第四个全球空间天气中心(以下简称“全球空间天气中心(中国)”),每天不间断地提供空间天气预报咨询服务,为全球航空安全保驾护航。

你或许会好奇,那前面的三家都是谁?

最初通过联合国世界气象组织和ICAO的评审,为ICAO提供空间天气服务的是美国国家海洋与大气管理局(NOAA)下属的空间天气预报中心(SWPC)、泛欧航空空间天气用户服务组织(PECASUS),以及由澳大利亚、法国、加拿大和日本组成的联合空间天气预测中心(ACFJ)。不难看出,这些组织都来自发达国家,他们在空间天气领域起步早,开展相关科研、业务的时间长,积累的数据资料也更丰富。

风云三号E星太阳望远镜极紫外通道监测到一次耀斑爆发画面 来源:国家卫星气象中心(国家空间天气监测预警中心)

那么,成为全球空间天气中心应该具备哪些本事呢?

概括起来就是,要具备对太阳、行星际太空、近地空间环境的监测能力;要有稳定传输并快速处理监测数据、可及时准确作出预报预警的能力;还要整合多方资源,能与国际同行协同合作,形成24小时不间断、面向全球民航领域的精细化服务能力。上述环节缺一不可,否则就不能承担这一任务,自然也就无法成为全球空间天气中心。

有的朋友会好奇,飞机虽然飞得高,在海平面之上差不多10千米左右,但毕竟和太空领域距离还很远,航班飞行也需要空间天气服务吗?

是的,非常需要!

太阳耀斑和日冕物质抛射是典型的太阳爆发活动,能够释放出能量极大的光波和粒子,最终作用在地球上,引发电离层暴、地磁暴等效应事件,从而对航天到航空等多个高技术领域造成影响。

借助现代卫星导航定位技术,飞行员已经不需要使用指南针和地图,通过古老的目视飞行来规划路线了。但卫星在帮助飞机定位时会受到地磁暴和电离层扰动的影响,从而产生定位误差,严重时甚至无法进行导航。而负责与地面台站联系的无线电通话系统也面临同样的问题,遇到空间天气事件时轻则通话质量下降,大量的噪音使得双方无法听清彼此,严重时甚至会造成信号淹没、通信中断。要知道,飞机失联的紧急代码7600,可是与遭遇劫持的紧急代码7500,以及遇到故障急需迫降或返航的7700,差不多是同一级的。

另一方面,对于飞机上的乘客和空乘人员来说,则需要考虑航空辐射的风险。国家空间天气监测预警中心的多次测量发现,一次国内航班飞行的辐射剂量大约是2至6微西弗,跨越极区的国际航班辐射剂量稍高一些,大约在50微西弗,这个剂量是国家安全标准的几十到几百分之一,大家完全不用担心。但是,当发生大地磁暴或质子事件时,大量高能粒子进入地球大气,航空辐射剂量会出现陡增。

全球空间天气中心(中国)以风云卫星和地面台站所构成的天地一体化监测网为基础,获取多种自主观测数据,同时,整合羲和号卫星、深圳市天文台的高质量监测资料,及时掌握太阳活动情况,从而对空间天气态势做出准确预报;在此基础上,结合航空部门具体需求,经过多轮产品迭代开发,形成了包括短波吸收、最大可用频率下降、极光吸收、极冠吸收、振幅闪烁、相位闪烁、航空辐射共7类的咨询报预警,并通过用户最便捷的短信、微信等渠道,第一时间将服务产品送达。

在轨运行的9颗风云系列气象卫星来源:国家卫星气象中心(国家空间天气监测预警中心)

经过两年的“磨炼”,全球空间天气中心(中国)已完成七次14天*24小时的轮值,以优异的成绩证明,我国空间天气部门拥有服务全球的能力。

(作者:韩大洋 责任编辑:苏杰西)

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