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關鍵詞:雲幕高、航空測量

在文檔中 光達點雲資料面特徵重建 (頁 43-46)

1. 前言

航空測量(Aerial Survey),為近代大區域測量 之典型作業方式。航空測量乃指以飛行機具為載台,

以各種感測器進行測量之作業。飛行機具包含定翼 機與旋翼機,雖亦有使用輕航機、動力傘、遙控飛 機為載具者,但是並非主要載具型態。以感測器分,

包含航空攝影測量(Aerial Photogrammetry) 、空載 光達(Airborne Lidar)、空載雷達(Airborne Radar)、

空載多光譜掃描(Airborne Multi Spectral Scan)、空 載重力(Airborne Gravity Survey)、等等。其中雷達 與重力,觀測時與雲量無關,但是其他感測器則均 有不同程度對天氣之要求,通常需要在載台與地面 間雲量達到某一低限。其中航空攝影測量與空載多 光譜掃描對天空通視度之品質要求尤其高,非僅需 雲量低,霾氣亦會嚴重影響影像品質。

由於雲之觀測為氣象觀測中基礎數據之一(郭 忠暉, 2007),雲幕高(Cloud Ceiling) ,或稱雲冪高,

亦為航空站判定是否開放之一項指標。在交通部民

用航空局航空氣象服務網網頁上,可獲得多個國內 外機場雲幕高即時資料,如圖一所示,數據內容包 含風向、風速(級)、能見度(公尺)、天氣現象、雲 幕(呎)、溫度(oC)。能見度為水平方向通視度之描 述指標,雲幕為對垂直方向通視度之描述指標。雖 然在航空氣象服務網網頁上,包含國內外機場雲幕 高即時資料,但是氣象資料歷史紀錄檔案中卻無雲 幕高。因為,雲幕高並非直接觀測資料,而是可以 由雲之觀測資料依據定義產出。以飛行器是否可以 進場或離場,圖一所示數據內容均為判斷根據。但 若就感測器在空中是否能有合適垂直通視度以便 蒐集數據,雲幕高為最適合之指標(Fugro, 2009;

個人連絡, 2009)。

基於雲幕高對垂直通視程度之指標作用,以多 年期歷史性雲幕高數據進行分析,對於航空測量因 雲量與雲高所產生之影像品質飛航風險機率,或許 可以藉由統計分析,而能有所評估依據。本研究先 就氣象觀測中雲之觀測,與雲幕高之定義及計算,

予以說明。再以馬公機場氣象站觀測數據進行計算 與統計分析。

圖1 民用航空局航空氣象服務網(http://aoaws.caa.gov.tw/)

2. 航空氣象觀測資料與雲 幕高

METAR 代表 「例行天氣報告」,每隔一小時 或半小時發出一次。這種報告載述在指定時間內在 機場所觀察到的氣象要素(香港天文台, 2003a)。

METAR 此 一 名 稱 之 根 源 為 法 文 message d’observation météorologique régulière pour l’aviation ("Aviation routine weather observation message" or "report"), 由法文簡稱 MÉTéorologique Aviation Régulière 縮寫得名(Wikipedia, 2009) 。 METAR 資料以電碼方式傳遞,香港天文台(2003b) 舉例說明如下:

METAR VHHH 251600Z 24015G25KT 200V280 0600 R07L/1000U FG DZ SCT010 OVC020 17/16 Q1018

BECMG TL1700 0800 FG BECMG AT 1800 9999 NSW=

解碼後其意義如表一。

表 1 中之第七項,即為與雲幕相關者。SCT 表示疏雲(Scattered),對應雲量為 3/8~4/8;OVC 表示密雲(Overcast),對應雲量為 8/8。其他代碼尚 有SKC 表示碧空(Sky Clear),對應雲量為 0/8;FEW 表示少雲(Few),對應雲量為 1/8~2/8;BKN 表示裂 雲(Broken) ,對應雲量為 5/8-7/8。在此一案例中,

沒 有 雲 屬 之 記 錄 。 雲 幕 高 無 涉 雲 屬 , METAR/SPECI 報告之 BKN 或 OVC 之最低雲層 高度即為雲幕高。所以就表一而言,雲幕高為2000 呎。若SCT020 BKN150 雲幕高即為 15000 英尺。

以民航局與空軍司令部(2008)定義:

「雲幕高(Ceiling)─ 指低於二萬呎,涵蓋天空 超過一半之最低雲層,其底部至地面或水面之實際 高度。」

民航局與空軍司令部(2008)規範報告天氣狀況條 件時有下列敘述:

「現行天氣有如下改變時,應即傳遞予相關管制單 位:

1. 當正式天氣報告改變成雲幕高低於 1500 呎 或低於最高繞場標準(兩者以較高者為準),或 能見度低於5 公里,以及當天氣情況好轉而高 於上述標準時。

2. 當特別天氣觀測報告,當雲幕高低於 1500 呎 或低於最高繞場標準(兩者以較高者為準),或 能見度低於5 公里時。」

雲幕高更為飛行器起飛降落時重要指標,例如 飛航規則 64 條規定「雲幕高低於 500 呎時,禁 止作特種目視飛航」。由此可見,雲幕高是航空氣 象中的一項重要指標。除在航空飛行時,需因應不 同雲幕高與其他氣象條件規範飛航,雲幕高亦可用 於判斷當時是否可以進行各種航空測量。其他敘述 亦可參考民航局 (2008)。

表1 METAR 電碼解碼後意義(香港天文台,2003b)

電碼 意義

1 METAR VHHH METAR由香港國際機場發出

2 251600Z 日期為該月份的二十五日,時間為1600 UTC(協調世界時) 3 24015G25KT 地面風向為240度(西南偏西風)、風速15海里/

小時、陣風達25海里/小時 4 200V280 風向轉變於200度及280度之間

5 0600 R07L/1000U 能見度600米;代表07左邊跑道著陸區的跑道視程為1000 米,而跑道視程的數值在過去10分鐘有上升趨勢

6 FG DZ 有霧及毛毛雨

7 SCT010 OVC020 1000呎有零散雲層;2000呎有陰暗雲層

8 17/16 Q1018 氣溫攝氏17度;露點攝氏16度;QNH 1018 hpa(百帕斯卡) 9 BECMG TL1700 0800 FG 未來兩小時趨勢;有霧,能見度逐漸轉變,到1700 UTC為

800米 10 BECMG AT 1800 9999

NSW

在1800 UTC,能見度開始逐漸轉變,結果轉為10公里或以 上,而且並無重要天氣狀況

3. 雲觀測資料與雲幕高 計算

雖然雲幕高是航空氣象中的一項重要指標,但 是卻非直接觀測項目。每一觀測站針對雲所進行觀 測之資料項目,包含雲屬、雲量、雲高。雲幕高乃 由前述之雲量、雲高,依照定義計算得到。對 METAR/SPECI 報告之數據而言,BKN 或 OVC 之 最低雲層高度即為雲幕高,可以直接得到。因本研 究所使用之歷史性氣象資料為觀測資料,故無雲幕 高,需依定義判斷。郭忠暉(2007)就雲量描述如 下:

「雲量(cloud amount):天空為雲所遮蓋之部 分,是為雲量,通常以天空被遮蓋之十分數測定之,

航空上則以八分數(okta)表之。所謂八分數(十分 數),亦即指天空視面積八等分(十等分)中的一 分。例如,一地天空有八分之六面積為雲所遮蓋,

則該地雲量為6/8(6 oktas),雲量 0 則是全天空無 雲,雲量8/8 則是整個天空完全被雲所遮蓋。由於 各種雲出現的高度不同,因之雲量又可分為個別雲 量(或各層雲量)及總雲量兩種。個別雲量乃指某

種雲或某雲層所佔天空的面積,而總雲量為不分雲 屬,全部可見之雲遮蓋天空之量。」

維基百科(2009a)亦有相關說明:「雲量是指視 野所及的天空被雲所遮蔽的比例,為氣象觀測的常 見數據之一。雲量的測量有「十分量」及「八分量」

兩種,一般採十分量測量,航空則多用八分量,但 國際間已逐漸以八分量為主流。十分量與八分量皆 為將整個視野所及的天空(全天)分為十等分或八 等分,然後觀測被雲層所遮蔽的部份佔全天多少比 例。以八方量為例,全天皆為雲層遮蔽時記為「0.8」、

「8/8」或「8」,遮蔽一半時記為「0.4」、「4/8」

或「4」,晴朗無雲時則記為「0」或「0/8」。雲 量只是一個概約值,並非精確值。」

而雲幕高之判斷方式,根據民航局說明(個人 連絡, 2009),「雲幕高指的是天空中超過一半以上 的雲時的高程,即八分量中超過五的即算雲幕,若 無超過五則代表無雲幕。若有多層雲,則超過五的 那個高程即算雲幕高,若總量未超過五則表示無雲 幕。」

根據郭忠暉(2007),機場雲之報告「應代表機 場進場方向之天空狀況」。表2 為由維基百科(2009b)

所得之雲屬名稱及其代碼對應。其他詳細說明,請 參考郭忠暉(2007)、香港天文台(2003a, b) 、維基 百科(2009a, b)等文件。以馬公機場民國八十八年一 月一日上午九時雲之觀測記錄「3CU008 5CU014 7SC021」而言,「3CU008」表示有 3/8 是積雲 (cumulus, 簡碼為 CU),其高度為 800 英尺,這是 第一層雲;「5CU014」表示有 5/8 是積雲,其高度 為 1400 英尺;「7SC021」則表示有 7/8 是積層雲 (cumulo-stratus, 簡碼為 SC),其高度為 2100 英尺。

因此,該時刻之雲幕高為1400 英尺。

(TCU) 塔狀積雲

Cumulus congestus

(towering cumulus) 2ST012 1CB018 5AS100 而言,通常各雲雲層有 1、

3、5 之原則。亦即,第一層雲量至少為 1/8,第二

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