a. National Weather Service는 강수의 범위, 강도, 그리고 이동을 탐지하기 위해 레이더 네트워크를 운영한다. 이 네트워크는 서부 지역의 FAA와 DOD 레이더에 의해 보완된다. 필요한 경우 local warning radar가 경보 프로그램과 예보 프로그램을 지원함으로써 네트워크를 보강한다.
b. 비행 계획을 위해 레이더 관측이 매시간 수행되며 이는 기상 통신 회로를 통해 영숫자 형식으로 전송된다. 특정 상황에서는 정시 보고 외에 특별 레이더 보고가 발부된다.
c. 레이더에 아무것도 표시되지 않는 지역은 강수가 감지되지 않는 곳이다. 그렇다 하여 해당 지역에 중요 기상이 없다는 것은 아니다. 구름과 안개는 레이더에 의해 탐지되지 않는다. 레이더에코가 존재하는 경우 강수의 강도를 통해 난기류를 예상할 수 있으며 해당 영역이 0도 이하라면 착빙도 예상할 수 있다. 레이더는 기상 회피와 비행 계획에 귀중한 정보를 제공한다.
d. 모든 En Route Flight Advisory Service 시설들과 FSS는 각 기상 레이더의 화면에 직접 접속할 수 있는 장비를 갖추고 있다. 이러한 장소의 전문가들은 pilot briefing과 inflight advisory service를 위해 화면을 해석할 수 있도록 훈련받았다. ARTCC에 위치한 Center Weather Service Units 또한 기상 레이더 화면에 접속할 수 있으며 center 구역 내의 항공 교통 시설들에 지원을 제공한다.
e. 기상 레이더 정보 및 서비스에 대한 추가 정보는 AC 00-45, Aviation Weather Services에서 확인할 수 있다.
1. ATC radar는 무선 에너지를 전송하여 강수지역을 표시할 수 있다. 이러한 무선 에너지는 비, 우박, 혹은 눈의 형태일 수 있는 물체나 수분에 부딪혀 레이더 안테나에 돌아온다. 물체가 클수록, 혹은 반사 표면의 밀도가 클수록 더 강한 반사 신호가 발생한다. radar weather processors는 반사 신호의 강도를 데시벨(dBZ) 단위로 나타낸다. ATC system은 구름의 유무를 감지할 수 없다. ATC system은 보통 강수지역의 강도는 결정할 수 있지만 그 지역의 명확한 특징(눈, 비, 우박, VIRGA, 등등)을 결정할 수는 없다. 이러한 이유로 ATC는 ATC 레이더에 표시되는 모든 기상 지역을 “강수(precipitation)”이라 부른다.
2. 강수의 강도를 결정할 수 있는 radar weather processors를 사용하는 경우 ATC 시설들은 조종사에게 다음과 같이 강도를 설명할 것이다:
(a) “LIGHT” (< 26 dBZ)
(b) “MODERATE” (26 to 40 dBZ)
(c) “HEAVY” (> 40 to 50 dBZ)
(d) “EXTREME” (> 50 dBZ)
NOTE -
En route ATC radar의 Weather and Radar Processor(WARP)는 light precipitation 강도를 나타내지 않는다.
3. 장비의 한계로 인해 강수의 강도를 나타낼 수 없는 ATC 시설은 지리적 위치, 혹은 항공기로부터의 위치를 통해 강수 지역의 위치를 설명할 것이다. 강도를 나타낼 수 없기 때문에 관제사는 “INTENSITY UNKNOWN”이라 명시할 것이다.
4. ARTCC 시설은 보통 Weather and Radar Processor(WARP)를 사용하여 다수의 NEXRAD에서 얻은 데이터를 표시한다. 실제 상황과 관제사에게 표시되는 상황 사이에는 시간 지연이 있다. 예를 들어 ARTCC 관제사의 화면에 나타나는 강수 정보는 최대 6분 이전의 것일 수 있다. WARP를 사용할 수 없는 경우 ARSR(Air Route Surveillance Radar)을 통해 조종사에게 두 가지 강수 강도를 나타낼 수 있다(“MODERATE”(30 ~ 40 dBZ)와 “HEAVY TO EXTREME”(>40 dBZ)). WARP processor는 ARTCC 시설에서만 사용된다.
5. ATC radar는 난기류를 탐지할 수 없다. 일반적으로 난기류는 강수의강도가 증가함에 따라 증가하리라 예상될 수 있다. 강한 강수와 연관된 난기류는 보통 약한 강수와 연관된 난기류보다 극심하다. 난기류는 대류 활동 근처에서 발생할 것으로 예상된다(심지어 맑은 날씨라 하더라도). 뇌우는 severe(or greater) turbulence를 암시하는 대류 활동의 한 형태이다. 뇌우로부터 20마일 이내로 진입하는 경우 매우 주의해야 한다. 왜냐하면 강수의강도가 나타내는 것보다 난기류가 더 극심할 수 있기 때문이다.
b. Weather Avoidance Assistance.
1. 관제사는 최대한 기상이나 chaff areas와 관련된 정보를 발부할 것이다. 또한 조종사가 요청 시 이러한 지역을 회피하도록 지원한다. ATC로부터 기상 조언을 받은 경우 조종사는 해당 조언을 acknowledge 하거나, 혹은 다음과 같은 대체 조치를 요청해야 한다:
(a) heading/degree, 벗어날 방향, 그리고 대략적인 마일을 명시하여 deviate off course를 요청한다. 요청이 승인될 경우 항법은 조종사의 재량이다. 허나 할당받았던 고도를 유지해야 하며 ATC가 발부한 수평 한계 이내에 있어야 한다.
(b) lateral deviation에 대한 승인은 조종사로 하여금 clearance에서 지정한 한계 이내에서 왼쪽/오른쪽으로 기동할 권한을 부여한다.
NOTE-
1. 종종 ATC는 lateral deviation의 정도를 제한해야 한다(“twenty degrees right,” “up to fifteen degrees left,” “up to ten degrees left or right of course”).
2. ATC weather deviation clearance에서 “when able, proceed direct”이라는 용어는 조종사가 course/route로 되돌아갈 때 기상의 영향을 받지 않는 상태를 유지할 수 있음을 의미한다.
(c) 영향 지역을 회피하기 위하여 새로운 경로를 요청한다.
(d) 고도 변경을 요청한다.
(e) 영향 지역을 우회하는 radar vectors를 요청한다.
2. 안전을 위하여 IFR 조종사는 ATC clearance 없이 course, 혹은 altitude/flight level을 이탈해서는 안 된다. 마주한 기상 조건이 너무 극심하여 즉시 이탈해야 된다 판단하였으나 ATC의 승인을 받기엔 시간이 허락되지 않는다면 조종사의 비상 권한을 행사할 수 있다.
3. 조종사가 route deviation, 혹은 ATC radar vector에 대한 clearance를 요청할 경우 관제사는 해당 요청에 응하기 전에 영향 지역의 교통 상황을 평가해야 한다. 그리고 만약 ATC 관할 경계선을 넘을 수 있다면 다른 관제사와 조율해야 한다.
4. 관제사의 주요 목적은 항공기 간의 안전한 분리를 제공하는 것이다. 부가적인 서비스(예를 들어 기상 회피 조언)는 관제사의 주요 목적을 방해하지 않는 범위에서만 제공될 수 있다. 또한 기상으로 인하여 교통 흐름이 방해될 경우 분리를 위한 업무가 평상시보다 더 많다는 점을 주의해야 한다. ATC radar의 한계와 주파수 혼잡도 부가적인 서비스를 제공하는 관제사의 능력을 제한하는 요인이 될 수 있다.
5. 따라서 최대한 빨리 ATC에게 deviation, 혹은 radar vector를 요청하는 것이 중요하다. 이러한 요청이 지연될 경우 ATC 승인이 지연되거나, 혹은 심지어 불가능할 수 있으며 clearance에 추가 제한이 요구될 수 있다. 기상 활동을 우회하는 clearance를 요청할 경우 최대한 다음 정보를 ATC에 제공해야 한다:
(a) 우회를 시작하려는 지점.
(b) 의도하는 경로와 우회 범위(방향 및 거리).
(c) 초기 비행경로가 재개될 지점.
(d) 비행 조건(IFR, 혹은 VFR).
(e) 비행이 진행됨에 따라 필요할 수 있는 추가적인 deviation.
(f) 항공기에 airborne radar가 장착된 경우 이를 알린다.
6. ATC가 제공할 수 있는 지원은 보통 관제사가 이용할 수 있는 기상 정보에 따라 달라진다. 관제사의 기상 정보가 오직 레이더로 관측된 기상만을 기초로 한다면 그 가치는 매우 제한적일 수 있다. 이는 극심한 기상의 일시적인 특성 때문이다. 극심한 기상의 위치, 고도, 강도, 그리고 특성에 대한 특정 정보를 조종사가 제공하는 경우 이는 상당한 가치가 있을 수 있다. 이러한 보고는 라디오나 전화로 다른 조종사들과 관제사에게 전달된다.
7. en route area에서는 극심한 기상을 우회하기 위한 IFR clearance나 ATC radar vector가 쉽게 수용될 수 있다. 왜냐하면 en route area에서는 혼잡이 적기 때문에 더 자유롭게 운항할 수 있기 때문이다. 반면 terminal areas에서는 문제가 심하다. 왜냐하면 항적의 양, ATC coordination 조건, 복잡한 departure route와 arrival route, 인접 공항, 등등 때문이다. 결과적으로 terminal area에서는 관제사가 기상 우회 요청을 모두 수용할 가능성이 낮다. 그럼에도 불구하고 조종사는 본인이 관측한 극심한 기상에 대하여 관제사에게 즉시 알려야 하며 우회를 원한다면 명확하게 요청해야 한다.
현재 NAS에는 일반적으로 두 가지 RVR이 있다: Taskers, 그리고 New Generation RVR. Taskers는 transmissometer 기술을 사용하는 기존의 장치이다. New Generation RVR는 1994년 11월부터 배치되었으며 이는 전방 산란(forward scatter) 기술을 사용한다. 현재 Taskers를 대체하기 위해 New Generation RVR이 배치되고 있다.
a. RVR은 활주로를 따라 14ft 탑에 설치된 transmissometers에서 측정된다. full RVR system은 다음으로 구성된다:
1. Transmissometer projector and related items.
2. Transmissometer receiver(detector) and related items.
3. Analog recorder.
4. Signal data converter and related items.
5. Remote digital or remote display programmer.
b. transmissometer projector와 receiver는 서로 250ft 떨어진 탑들에 설치되어 있다. 특정 강도의 빛이 projector에서 방출된 다음 receiver가 이를 측정된다. obscuring matter(예를 들어 비, 눈, 먼지, 안개, 연무, 혹은 연기)는 receiver에 도달하는 빛의 강도를 감소시킨다. 그 결과 측정된 강도가 signal data converter에 의해 RVR 값으로 변환된다. 이러한 값이 항공 교통 시설의 판독 장비에 표시되며 이는 분당 약 한 번씩 업데이트된다.
c. signal data converter는 현재 사용 중인 high intensity runway edge light의 단계(3, 4, 혹은 5 단계), transmissometer의 측정 값, 그리고 주간/야간 정보를 수신한다. 시스템은 세 개의 정보를 통해 적절한 RVR 값을 계산한다.
d. 250ft 간격의 RVR transmissometer는 최소 600ft부터 3,000ft까지 200ft 단위로, 그리고 3,000ft부터 최대 6,000ft까지 500ft 단위로 디지털 판독 값을 제공한다.
e. Category IIIa 운영을 위한 RVR 값은 700ft까지 연장된다. 그러나 보고 가능한 RVR 값은 600ft와 800ft 뿐이다. 701ft ~ 900ft까지의 범위는 800 RVR으로 보고될 수 있으므로 이는 Category IIIa 운영을 위한 minimum에 유효하다.
f. approach categories에 상응하는 minimum RVR 값은 다음과 같다.(표 7-1-7 참조.)
g. 우세시정이 1마일 이하인 경우 및/혹은 RVR이 6,000ft 이하인 경우 특정 RVR runway에 대한 10분 최대 및 최소 RVR 값이 aviation weather report의 본문에 포함된다. 우세시정이 1마일 이하인 경우 및/혹은 RVR이 6,000ft 이하인 경우 ATCT는 RVR을 보고한다.
h. RVR의 사용 조건에 대한 세부사항은 FAA AC 97-1, Runway Visual Range(RVR)에 수록되어 있다. 조종사는 CFR 및/혹은 운영 기준(operation specification)에서 해당 운항 등급에 대해 규정된 minimums를 준수할 책임이 있다.
i. 또한 RVR 값은 14ft의 섬유 유리 기둥에 장착된 forward scatter meters로도 측정된다. full RVR system은 다음으로 구성된다:
1. Forward scatter meter with a transmitter, receiver and associated items.
2. A runway light intensity monitor(RLIM).
3. An ambient light sensor(ALS).
4. A data processor unit(DPU).
5. Controller display(CD).
j. forward scatter meter는 14ft의 막대기에 장착된다. transmitter에서 적외선이 방출되고 receiver가 이를 수신한다. obscuring matter(예를 들어 비, 눈, 먼지, 안개, 연무, 혹은 연기)는 receiver가 수신하는 산란광(scattered light)의 양을 증가시킨다. receiver의 측정값, RLIM의 입력, 그리고 ALS의 입력이 DPU로 전달되어 적절한 RVR 값이 계산된다. RVR 값이 관제사의 화면에 표시된다.
k. runway light intensity monitor는 runway edge light와 centerline light의 설정 단계(1 ~ 5단계)를 측정한다. centerline light의 설정 단계는 CAT IIIb 운영을 위해 사용된다. Edge Light의 설정 단계는 CAT I, II, 그리고 IIIa 운영을 위해 사용된다.
l. New Generation RVR은 Category IIIb 운영의 minimums(150ft RVR)까지 RVR을 측정 및 표시할 수 있다. RVR 값은 100ft 단위로 표시되며 다음과 같이 보고된다:
a. ceiling은 “broken”이나“overcast”로 보고된 구름층의 높이이거나 “obscuration”으로 보고된 시정 장애 현상의 높이이다. TAF(aerodrome forecast)에 표시되는 구름은 지상으로부터의 높이(AGL)를 나타낸다. 반면 area forecast에 표시되는 구름은 평균 해수면으로부터의 높이(MSL)를 나타낸다.
REFERENCE -
AIM, Paragraph 7-1-28, Key to Aerodrome Forecast(TAF) and Aviation Routine Weather Report(METAR), defines “broken,” “overcast,” and “obscuration.”
CEILING - "broken", "overcast", 혹은 "obscuration"으로 보고되었으며 "thin"이나 "partial"로 분류되지 않는 가장 낮은 구름 층이나 시정 장애 현상(AGL).
CEILING[ICAO] - 6,000m(20,000ft) 아래에서 하늘의 절반 이상을 덮고 있는 가장 낮은 구름 하단의 높이(AGL).
b. 조종사는 주로 고도를 MSL 단위로 보고한다. 왜냐하면 조종사는 고도계를 통해 고도를 결정하기 때문이다. 조종사로부터 받은 정보를 배포 및 적용할 때 이러한 사실이 고려된다. (“Ceiling”은 항상 지상으로부터의 높이이다.) PIREP을 통해 조종사로부터 배포되는 고도의 기준 또한 MSL이다.
c. area forecasts나 inflight advisories에서 ceilings는 “CIG”나“AGL”로 표시된다. 구름 하단이MSL 기준으로 주어질 경우 고도 값 뒤에 “MSL”이나 ”ASL“이 표시된다. 구름 상단, 결빙 고도, 착빙, 그리고 난기류는 항상 ASL이나 MSL로 주어진다.
a. METAR reports에서 보고되는 지상(수평) 시정은 법정 마일이다. 이는 1/16, 1/8, 3/16, 1/4, 5/16, 3/8, 1/2, 5/8, 3/4, 7/8, 1, 1 1/8 등등의 단위로 증감한다(unaugmented automated site에서 보고되는 시정은 manual report와 다르게 보고된다. 예를 들어, ASOS/AWOS: 0, 1/16, 1/8, 1/4, 1/2, 3/4, 1, 1 1/4, 1 1/2, 1 3/4, 2, 2 1/2, 3, 4, 5, 등등. AWOS: M 1/4, 1/4, 1/2, 3/4, 1, 1 1/4, 1 1/2, 1 3/4, 2, 2 1/2, 3, 4, 5, 등등). 시정은 관측 지점으로부터 특정 거리에 놓인 미리 선정해둔 물체를 보고 식별할 수 있는 능력을 통해 결정된다. 7마일 미만으로 결정된 시정은 차폐 대기조건(예를 들어 안개, 연무, 연기, 혹은 이들의 조합 등등)의 존재를 나타낸다.
b. 우세 시정(prevailing visibility)은 수평 원의 최소 절반 이상(단, 반드시 연속될 필요는 없음)을 포함하는 가장 높은 시정이다. 시정이 상당히 다른 수평 원의 일부분이 weather report의 remarks에서 보고될 수 있다. 즉, 수평 원의 남동쪽 사분면이 박무로 인해 2마일로 결정될 수 있는 반면 남은 사분면들은 박무로 인해 3마일로 결정될 수 있다.
c. 일반적인 관측 지점이나 관제탑에서의 우세 시정이 4마일 미만인 경우 두 값들 중 낮은 수치가 항공기 운영을 위한 우세 시정으로 사용된다.
a. 항공 교통 시설은 다음과 같은 상황이 보고되거나 예보될 경우 PIREP을 요청해야 한다: 5,000ft 이하의 ceiling, 5마일 이하의 visibility(지상 시정이나 비행 시정), 뇌우(그리고 뇌우와 연관된 현상), light 이상의 착빙, moderate 이상의 난기류, wind shear, 그리고 화산재 구름.
b. 조종사들은 이러한 요청에 협조하도록, 그리고 앞서 언급한 조건들과 기타 기상 정보(예를 들어 cloud bases/tops/layers, 비행 시정, 강수, 시정 장애물(예를 들어 연무, 연기, 먼지), 그리고 바람 및 기온)를 자발적으로 보고하도록 권장된다.
c. PIREP은 교신을 수행중인 시설에 제공되어야 한다(즉 FSS, ARTCC, 혹은 terminal ATC). 해당 시설들의 주요 의무 중 하나는 en route 항공기와의 PIREP 교환을 위한 집결지 역할을 하는 것이다.
d. 라디오로 PIREP을 제공할 수 없다면 착륙 후 가장 가까운 FSS나 Weather Forecast Office에 비행 조건을 보고하는 것이 도움이 된다. 이러한 보고의 사용 사례는 다음과 같다:
1. ATCT는 공항 부근의 항공 교통 흐름을 신속히 처리하기 위해, 그리고 위험 기상 회피 절차를 위해 이 보고를 사용한다.
2. FSS는 다른 조종사들을 브리핑하기 위해, inflight advisories를 제공하기 위해, 그리고 en route 항공기에 기상 회피 정보를 제공하기 위해 이 보고를 사용한다.
3. ARTCC는 en route 항적을 신속히 처리하기 위해, 가장 적절한 고도를 결정하기 위해, 그리고 center 구역 내에 위험 기상 정보를 발부하기 위해 이 보고를 사용한다.
4. NWS는 항공 예보와 주의보에 포함되는 상황들을 확인(혹은 수정)하기 위해 이 보고를 사용한다. 경우에 따라 위험 기상에 대한 조종사의 보고에 의해 주의보가 발행된다. 또한 NWS는 조종사 기상 브리핑을 위해 이 보고를 사용한다.
5. NWS, 그 외의 정부 기관, 군, 그리고 민간 산업 단체는 기상 현상을 연구하기 위하여 PIREP을 사용한다.
6. 모든 항공 교통 시설과 NWS는 조종사로부터 받은 보고를 기상 배포 시스템에 전달한다. 이는 조종사들과 그 외 이해관계자가 PIREP 정보를 이용할 수 있도록 만들기 위함이다.
e. 기상 보고 시스템에 PIREP을 입력하는 FAA, NWS, 그리고 그 외 기관들은 표 7-1-8의 형식을 사용한다. 전송되는 모든 PIREP에는 1 ~ 6번 항목이, 그리고 7 ~ 13번 중 하나 이상의 항목이 포함된다. PIREP은 최대한 완전하고 간결해야 한지만 그 형식이나 용어에 지나치게 신경 쓰지 말아야 한다. 중요한 것은 정보가 전달됨으로써 다른 조종사들이 해당 보고로부터 이점을 얻을 수 있다는 것이다. 보고의 일부분에 설명이 필요한 경우 지상국이 이를 요청할 것이다. 완성된 PIREP은 다음 예시처럼 전송된다.
EXAMPLE-
1. KCMH UA /OV APE 230010/TM 1516/FL085/TP BE20/SK BKN065/WX FV03SM HZ FU/TA 20/TB LGT
NOTE-
1. One zero miles southwest of Appleton VOR. time 1516 UTC. altitude eight thousand five hundred. aircraft type BE20. bases of the broken cloud layer is six thousand five hundred. flight visibility 3 miles with haze and smoke. air temperature 20 degrees Celsius. light turbulence.
2. From 15 miles north of Beckly VOR to Charleston VOR. time 1815 UTC. altitude 12,000 feet. type aircraft, BE-99. in clouds. rain. temperature minus 8 Celsius. wind 290 degrees magnetic at 30 knots. light to moderate turbulence. light rime icing. moderate mixed icing during climb from Roanoke northwestbound between 8,000ft and 10,000ft at 1750Z.
f. PIREPS에 대한 자세한 내용은 최신 버전의 AC 00-45, Aviation Weather Services를 참조할 수 있다.
(ATP: PIREP에서 얻은 정보를 기반으로 하는 기상 정보 중 하나는 Maximum Turbulence Potential Forecast이다. PIREP이 밤에는 감소하고 낮에는 증가하기 때문에 Maximum Turbulence Potential Forecast의 정확도도 달라진다. 해당 정보는 다수의 turbulence indicators를 사용하므로 하나의 turbulence indicator가 제공하는 것보다 더 다양한 난기류 원인을 포착할 수 있으며 더 신뢰할 수 있는 예보를 제공할 수 있다. 정보의 정확도는 컴퓨터 모델 출력의 정확도에 따라 달라진다.)
