請想一想:讓你感興趣的遙控無人機,(1)是目視距離內?還是目視距離外運作?(2)是長滯空?還是短續航力?(3)是用鏡頭由上往下拍攝?還是在空中表演?這些問題的答案,將會影響你對航空氣象學所關心的學習方向。
也許你心中已有定見,例如就是要做無人機群飛表演,那麼風向和風速對無人機的影響就很重要;例如打算長滯空持續進行太陽能發電,那麼雲幕和雲層厚度便是要考慮的重點;例如你可以目視無人機,但相隔一段很長的距離,那麼能見度就是決定你是否看得見無人機的關鍵。
要論述航空氣象學,得先從三個基本的名詞解釋開始。
簡單地說,「氣」是指大氣,「象」是指現象,所以在我國《氣象法》第2條第2款就定義「氣象:指大氣諸現象」。白話一點來說,「氣象」代表「大氣變化的各種現象」。例如風是大氣在一段時間內由一個位置變化到另一個位置產生方向和速度的變化,雲是氣態H2O由地球表面上升、再變成液態H2O飄浮在空中的變化。
由於遙控無人機就是運作於大氣當中的一種航空器,任何大氣現象都會對遙控無人機造成不同程度的影響,為了保證遙控無人機的作業安全,無論是飛行前或飛行中,都要適時的掌握大氣變化的各種現象,因此認真研讀航空氣象學以具備良好的觀念,便是遙控無人機操作人必備的素養之一。這也就是民航局於2022年7月13日發布編號AC 107-004B、主旨為《遙控無人機學科測驗規範(Remote Pilots License Written Test)》的民航通告,當中附錄一「遙控無人機學科測驗指南」會在第四章專門敘述氣象的緣故。
簡單地說,天氣是指「大氣短期(10天)的狀態及變化」。所以颱風來襲期間,天氣會有很大的變化,像是颱風來臨前,可能有一陣子天氣很晴朗,因為附近的雲層都被颱風捲過去;颱風侵襲時,風強雨驟、濃厚的雲層遮蔽陽光,是個標準的壞天氣;颱風離去後,若引進西南氣流造成較大雨勢,便會形成水患;若沒有西南氣流,也會因為外圍環流而出現間歇性的陣風。
而在《氣象法》當中,第2條第12款列出幾種「災害性天氣」如下:颱風、大雨、豪雨、雷電、冰雹、濃霧、龍捲風、強風、低溫、焚風、乾旱等,這些都是可能造成生命或財產損失的天氣現象。以遙控無人機的飛航作業來看,除了後三種(低溫、焚風、乾旱)較不重要之外,其他都有一定程度的負面影響,故後續各章將對這些災害性天氣予以更清楚地說明。
簡單地說,氣候是指「長期(30年)對天氣做平均的結果」。所以當我們說氣候宜人時,不是指每天天氣都很好,而是指長期來看,好天氣比壞天氣來得多。因此說「全球氣候變遷」(Global Climate Change)會比說「世界天氣變遷」(World Weather Change)來得更適合,這是由於天氣變化很快,但氣候變化往昔很平緩,如今卻年年高深莫測,造成大家很難迅速調適,因而引起眾人的關切。
風傳媒網站在2018年3月14日刊登了一篇文章《張泉湧觀點:輕視科學證據的川普與全球氣候變遷》[1],當中提到『川普利用寒冷的天氣嘲諷氣候變遷背後的科學根據,隨即引發眾怒。華盛頓州聯邦眾議員傑亞帕爾(Pramila Jayapal)推文說:「天氣和氣候不一樣…總統應該要懂才對,這不難。」』,對於川普前總統是否真的不懂?還是裝傻?我們無從得知。但學過航空氣象學之後,我們應能明確地知道氣候和天氣是不同的兩件事[2]。
所以除了氣象學(Meteorology)之外,還有一門稱為氣候學(Climatology)的學科。日本學者小倉義光(Yoshimitsu Ogura)在其著作當中提到,氣象學與氣候學合稱為大氣科學(Atmospheric Sciences)[3]。研究氣象學的人在乎每天的天氣變化,而研究氣候學的人則關注大氣邊界層、熱力傳輸、海氣相互作用造成的聖嬰或反聖嬰現象等等主題,甚至是幾萬或幾億年來的地球氣候變化史。儘管氣象學和氣候學看似不同的學科,但「兩者之間的分際有日趨模糊的趨勢」[1]。
由於操作遙控無人機在民航界是一個新興的業務,累積的氣候資料與操作經驗極為不足。即使過去百餘年來藉由載人航空器已獲得大量的航空氣象學知識,如今卻不見得能夠全部適用在遙控無人機的操作上面。因此,操作遙控無人機所需要的氣候資料還有待大家共同努力來蒐集、統計並深入分析,才能轉化成有用的氣候資訊,促進遙控無人機產業的發展。
[1] https://www.storm.mg/article/410083?page=5。
[2] 如果還是不瞭解天氣與氣候的差別,請看中央氣象局數位科普網「首頁->氣象->天氣、氣候,傻傻分不清楚」https://edu.cwb.gov.tw/PopularScience/index.php/weather/99-天氣、氣候,傻傻分不清楚。
[3] 小倉義光原著、張泉湧翻譯之《普通氣象學》導論,民國84年4月由國立編譯館出版,ISBN 957-00-5193-0。