四川动物  2018, Vol. 37 Issue (1): 22-29

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李晓娟, 周材权, 杜杰, 黄燕, 明信斌, 吴雪, 郑江萍
LI Xiaojuan, ZHOU Caiquan, DU Jie, HUANG Yan, MING Xinbin, WU Xue, ZHENG Jiangping
机场鸟击特点及防范体系构建
Characteristics of Bird Strike and Prevention System Building in Airport
四川动物, 2018, 37(1): 22-29
Sichuan Journal of Zoology, 2018, 37(1): 22-29
10.11984/j.issn.1000-7083.20170274

文章历史

收稿日期: 2017-09-04
接受日期: 2017-11-30
机场鸟击特点及防范体系构建
李晓娟1* , 周材权2,3 , 杜杰1 , 黄燕2,3 , 明信斌1 , 吴雪1 , 郑江萍1     
1. 重庆机场集团有限公司, 重庆 401120
2. 西南野生动植物资源保护教育部重点实验室, 四川南充 637009
3. 西华师范大学生态研究院, 四川南充 637009
摘要:鸟击是威胁机场飞行安全的主要因素之一,根据机场鸟击特点有针对性地制定鸟击防范体系对提升飞行安全、减少经济损失具有重要意义。本文收集了重庆市江北机场2009-2016年的鸟击事件信息并送检鸟击残留物,在2010年3月-2011年2月调查了江北机场及周边区域的鸟类群落,将江北机场鸟击物种信息与鸟类群落的物种信息进行相似性分析,同时将江北机场的鸟击信息数据与中国民航2007-2015年的鸟击信息数据进行对比研究。结果显示:(1)江北机场鸟击物种与飞行区鸟类群落的相似性显著高于农耕区(t=2.507,P=0.041)和城镇园林(t=2.562,P=0.037),其中,夏季白天的鸟击物种与飞行区鸟类群落相似性最高(S=0.413 8),表明飞行区鸟类鸟击率更高,是鸟击防范工作的重点区域,夏季更应关注飞行区的鸟类控制;(2)江北机场与中国民航鸟击在季节、时间等方面基本一致,均呈现秋、夏、春季以及夜间鸟击高发的特点;(3)迁徙鸟和家鸽Columba livia domestica、燕子、树麻雀Passer montanus、小云雀Alauda gulgula等部分机场当地常见鸟是鸟击高发的物种。根据分析结果,结合江北机场及各机场鸟击防范工作经验,本文建议从组织机构、制度管理、监控、信息分析、设备防范、环境管理、航班动态调整、应急处置等方面构建鸟击防范体系,以期为江北机场及其他机场提供参考。
关键词鸟击特点     鸟类群落     防范体系     江北机场     中国民航    
Characteristics of Bird Strike and Prevention System Building in Airport
LI Xiaojuan 1* , ZHOU Caiquan 2,3, DU Jie 1, HUANG Yan 2,3, MING Xinbin 1, WU Xue 1, ZHENG Jiangping 1     
1. Chongqing Airport Group Co., Ltd., Chongqing 401120, China;
2. Key Laboratory of Southwest China Wildlife Resources Conservation(Ministry of Education), Nanchong, Sichuan Province 637009, China;
3. Institute of Ecology, China West Normal University, Nanchong, Sichuan Province 637009, China
Abstract: Bird strike is one of the major factors which severely threaten flight security. Making a bird strike prevention system based on bird strike events is crucial for improving flight security and reducing economic losses. In the present study, bird strike data were collected from Jiangbei Airport in 2009 to 2016 and the bird species were further identified. A survey on avian community in Jiangbei Airport and nearby areas was conducted from March, 2010 to February, 2011. Additionally, the similarity analysis between bird strike species and avian community species was conducted, and the data of bird strike from Jiangbei Airport and Civil Aviation Administration of China in 2007 to 2015 were contrastively studied. The results showed that:(1) the similarity index between bird strike species and avian community species in airfield grass was significantly higher than farming land (t=2.507, P=0.041) and city garden (t=2.562, P=0.037), the similarity index(S=0.413 8) between the daytime's bird strike species and airfield grass avian community species in summer was the highest. These suggested that the bird species in the airfield have the highest bird strike frequency, and the airfield grass is an important area for bird strike avoidance. Therefore, more attention of bird control in airfield should be paid in summer. (2) The seasonal variation and time rhythm of bird strike were basically consistent between the Jiangbei Airport and Civil Aviation Administration of China, which showed high occurrence of bird strike in spring, summer, autumn, as well as nighttime. (3) Migratory birds and some local common birds (eg. Columba livia domestica, swallows, Passer montanus, Alauda gulgula) were the species with high frequency of bird strike. Based on these results and combining with the experience of bird strike prevention at Jiangbei Airport and other airports, the bird strike prevention system were recommended as following:organizational structure, management system, monitor, information analysis, equipment control, environment management, emergency disposal, and flight dynamic adjustment.
Keywords: bird strike characteristics     avian community     prevention system     Jiangbei Airport     Civil Aviation Administration of China    

鸟击是指鸟或蝙蝠与航空器相撞的情况,是随着飞机的诞生而出现的一种自然灾害,具有突发性和多发性的特点(周佳良,1994), 已经给航空业造成了巨大的经济损失(Allan,2002), 国际航空联合会把鸟击灾害升级为“A”类航空灾难。随着中国民航事业的快速发展,机场鸟击问题越来越突出,近几年一直是中国民航的第一大事故征候类型,长期以来都是业界普遍关注的重点和难点。但是,中国部分机场的鸟击防范工作侧重于购置驱鸟设备“驱赶”(乔亮,张亮,2014), 鸟击防范工作的科学性与系统性不足。本文通过对重庆市江北机场与中国民航鸟击特点进行对比分析,并根据江北机场及其他机场的工作实际,旨在根据机场鸟击特点建立较为完善的鸟击防范体系,为机场鸟击防范工作提供指导。

1 研究地区概况

重庆地区为盆东平行岭谷地貌,生境复杂,鸟类资源丰富。每年春、秋季大量猛禽在重庆地区的盆东平行岭谷内南北穿越。在南山、缙云山、歌乐山、玉峰山都可以看到大批猛禽迁徙。江北机场位于重庆市中心东北方向19 km,海拔415.5 m。机场飞行区以禾本科Poaceae植物为主,优势种有狗牙根Cynodon dactylon、茅叶荩草Aneurolepidium prionodes、白茅Imperata cylindrica、狗尾草Setaria viridis、十字马唐Digiaria cruciata和看麦娘Alopecurus aequalis。机场西面、南面和北面是成熟的城市商业区、居民区或工业园区,种植有绿化植物如天竺桂Cinnamomum pedunculatum、小叶榕Ficus microcarpa var. pusillifolia、黄葛树Ficus virens、香樟Cinnamomum camphora、麦冬Ophiopogon japonicus等。机场东临农耕丘陵,错落分布一些村镇,7~12 km的大坡顶山脉与跑道平行。东面植被类型和环境比较复杂,既有农田,也有人工林、次生灌丛,主要植被有柏木Cupressus funebris、雪松Cedrus deodara、银杏Ginkgo biloba、刺桐Erythrina variegata var. orientails等(李晓娟等,2015)。

2 研究方法 2.1 鸟类群落调查

根据机场及周边生境特点,设置6条样带,每条长2.5 km,其中,飞行区2条、农耕区2条、城镇园林区2条。采用固定样线法调查机场及周边鸟类群落,观察并记录样带两侧50 m内的鸟类种类和数量,行走速度为1.5~2 km·h-1。其中,2010年3—5月为春季、2010年6—8月为夏季、2010年9—11月为秋季、2010年12月—2011年2月为冬季。每条样带每月调查2次。调查工具为Bushnell 8×42手持双筒望远镜。以直接计数(实体数)和间接估计(叫声、巢数等)相结合的方法统计鸟类的种类和数量(李晓娟等,2015)。

2.2 鸟击物种信息确定

2009—2016年,将跑道上捡到鸟类尸体、机务航后检查发现鸟击、机组报告发生鸟击均认定为发生鸟击事件,尽量收集、保存鸟击残骸,跑道上捡到的尸体直接通过形态确认鸟击物种信息,其余按照《航空器鸟击残留物收集、保存和提交办法》(AP-140-CA-2011-1)进行收集、保存,送交中国民航鸟击残留物鉴定重点实验室鉴定鸟击物种信息。

2.3 中国民航鸟击数据处理

参考中国民航鸟击航空器防范信息网()公布的2007—2015年鸟击航空器信息分析报告,对其中的数据进行汇总、统计。其中,涉及鸟类信息及部分鸟类的体长、体质量信息参考赵正阶(2001)郑光美(2011)

2.4 数据处理

(1) 相似性系数(孙儒泳,2001)

S=2c/(a+b)

其中,S为相似性指数,a为群落A的种数,b为群落B的种数,c为2个群落中共有的种数。

(2) 相似性系数的差异显著性分析

根据生境类型,将相同季节、相同时间的鸟击物种信息与不同生境类型的鸟类群落物种的相似性系数进行配对T检验。

采用Excel 2007和SPSS 16.0分析数据。

3 结果与分析 3.1 江北机场鸟击特点

2009—2016年,江北机场共收集鸟击事件300多起,其中,145起确定鸟击物种信息,涉及鸟类9目23科60种134起,哺乳类翼手目Chiroptera 8种11起,具有迁徙季节、夜间鸟击高发等特点。多发类群为小云雀Alauda gulgula(15起)、家燕Hirundo rustica(11起)、家鸽Columba livia domestica(9起)、金腰燕Cecropis daurica(7起)、池鹭Ardeola bacchus(7起)、白鹡鸰Motacilla alba(6起)、红喉歌鸲Luscinia calliope(5起)、蝙蝠(11起)和迁徙鸟等。

3.1.1 江北机场鸟击物种与鸟类群落物种之间的关系

根据李晓娟等(2015)李晓娟和周材权(2016)的研究成果,江北机场鸟击物种与鸟类群落优势种的差异较大,鸟击物种大部分在鸟类群落中未发现或是罕见种。笔者将江北机场2009—2016年收集的鸟击物种与飞行区、城镇园林、农耕区的鸟类群落进行相似性分析发现(表 1表 2):

表 1 江北机场鸟击物种与不同生境鸟类群落物种的相似性系数 Table 1 Similarity index between bird strike species and avian communities species in different habitats in Jiangbei Airport
生境
Habitat
春Spring夏Summer秋Autumn冬Winter
白天
Daytime
晚上
Nighttime
白天
Daytime
晚上
Nighttime
白天
Daytime
晚上
Nighttime
白天
Daytime
晚上
Nighttime
飞行区
Airfield grass
0.210 50.192 30.413 80.125 00.263 20.245 60.142 90
农耕区
Farming land
0.163 30.222 20.292 70.136 40.127 70.151 50.041 70
城镇园林
City garden
0.142 90.214 30.315 80.146 30.129 00.160 00.044 40

表 2 江北机场鸟击物种与不同生境鸟类群落物种的相似性系数的差异显著性比较 Table 2 Comparison of the similarity index between the bird strike species and avian communities species in different habitats in Jiangbei Airport
项目
Item
x±SD农耕区
Farming land
城镇园林
City garden
飞行区-晚上
Airfield grass-nighttime
tPtPtP
飞行区
Airfield grass
0.199 2±0.120 02.5070.041*2.5620.037*
农耕区
Farming land
0.141 9±0.092 70.4740.650
城镇园林
City garden
0.144 0±0.096 8
飞行区-白天
Airfield grass-daytime
0.257 6±0.115 21.8140.167
飞行区-晚上
Airfield grass-nighttime
0.140 7±0.106 0
注Note:* P < 0.05

(1) 夏季白天的鸟击物种与飞行区的鸟类群落相似性最高(S=0.413 8), 说明夏季飞行区鸟类鸟击概率高,夏季机场应重点加强飞行区白天鸟类的驱赶和治理工作。

(2) 鸟击物种与飞行区鸟类群落的相似性显著高于农耕区(t=2.507,P=0.041)和城镇园林(t=2.562,P=0.037);鸟击物种与农耕区、城镇园林群落物种之间的相似性较低,且差异无统计学意义(t=0.474,P=0.650), 说明飞行区的鸟类鸟击率更高,是鸟击防范的重点区域。

(3) 飞行区白天的鸟击物种与飞行区鸟类群落的相似性较晚上的高,但差异无统计学意义(t=1.814,P=0.167)。原因可能是本文中的鸟类群落仅是白天调查的结果。但是两者之间的差异无统计学意义,说明白天活动的很多鸟类在夜晚也经常发生鸟击,比如小云雀、家燕、树麻雀Passer montanus等(李晓娟,周材权,2016)。

(4) 虽然春、秋季鸟击率较高(李晓娟,周材权,2016), 但是鸟击物种与飞行区鸟类群落物种之间的相似性并不大,这主要因为春、秋季是鸟类迁徙季节,鸟击物种中迁徙鸟类占多数,因此,春、秋季应加强对迁徙鸟类的监控和防范。

(5) 冬季飞行区无论是白天还是晚上的鸟击物种与鸟类群落之间的相似性都比较低,主要是因为冬季鸟击率比较低。

3.1.2 江北机场鸟击分析结论

(1) 鸟击物种与3个区域鸟类群落的相似性普遍较低,江北机场重点防范的是迁徙鸟;(2)飞行区活动的鸟类更易成为鸟击高危物种,飞行区是鸟击防范工作的重点区域,尤其在夏季;(3)江北机场需要重点防范家鸽、机场集群活动的小鸟、迁徙鸟和蝙蝠。

3.2 中国民航鸟击特点

2007—2015年,中国民航共收集鸟击信息16 940起,具有如下特点。

3.2.1 鸟击部位

鸟击集中发生在发动机、机翼/旋翼、雷达罩、风挡等部位,发生最多的部位是发动机。

3.2.2 鸟击的季节规律

中国民航鸟击高发于春、夏、秋季,尤其以秋季(9月)最为突出。

3.2.3 鸟击发生的时间规律

中国民航2008—2014年(2007、2015年未完全公布鸟击事件时间信息,因此未纳入统计)能够确定发生时间的鸟击事件10 700起,其中,白天45%、晚上42%、黄昏11%、黎明2%,晚上发生的鸟击次数与白天基本持平。

3.2.4 鸟击发生的飞行阶段和飞行高度

中国民航2007—2015年确定鸟击发生阶段的数据中,飞机起飞、爬升、进近、着陆等低高度阶段占绝大多数(2012年:85%;2014年:95.35%);确定鸟击发生高度的数据中,0~100 m高发,但鸟击事故征候率不高,2 500 m以上发生较少,但鸟击事故征候率最高。

3.2.5 造成鸟击的物种

2007—2014年共收集鸟击信息13 124起(2015年鸟击物种信息未完全公布,因此未纳入统计),其中确认鸟击物种信息的835起,仅占6.36%,涉及鸟类12目28科82种(类)770起,哺乳类翼手目8种(类)65起。其中,多发种类为燕子(家燕和金腰燕)(196起)、树麻雀(78起)、云雀Alauda arvensis(75起)、蝙蝠(65起)、家鸽(57起)以及各种迁徙鸟等。

3.2.6 造成鸟击事故征候的物种

2007—2015年,鸟击造成的中国民航事故征候共1 068起,是中国民航第一大事故征候类型,其中,有26起确认鸟击物种信息,涉及鸟类11种(类)、蝙蝠1种,基本是体型较大的种类(表 3)。

表 3 中国民航2007—2015年造成鸟击事故征候的种类信息 Table 3 The species caused bird strike incidents in 2007-2015 in Civil Aviation Administration of China
序号
ID
种类
Species
体质量
Body mass/g
体长
Body length/cm
次数
Frequency
1家鸽Columba livia domestica264326.37
2雉鸡Phasianus colchicus1 1967005
3牛背鹭Bubulcus ibis382.55084
4夜鹭Nycticorax nycticorax596.35252
5赤麻鸭Tadorna ferruginea1 328.55941
6短耳鸮Asio flammeus348.33701
7红隼Falco tinnunculus637330.31
8树麻雀Passer montanus20.21321
9山斑鸠Streptopelia orientalis242.5314.81
10小白腰雨燕Apus nipalensis27.0135.91
11鹰科Accipitridae(未定到种)1
12褐山蝠Nyctalus noctula1
总数Total26
3.3 江北机场鸟击与中国民航鸟击的对比

江北机场鸟击的特点(李晓娟,周材权,2016)与中国民航在季节、鸟击时间、鸟击物种等各个方面基本一致,均表现出迁徙季节、夜间、迁徙鸟,以及部分当地常见鸟,如家鸽、家燕、树麻雀、云雀等鸟击高发的特点。

4 讨论

以往研究(Dekker & van der Zee,1996Thorpe,1996Cleary et al., 2005)表明,绝大多数鸟击事件发生在机场及其附近空域,主要发生于飞机起飞滑跑、爬升、进近和着陆滑行阶段。中国民航、江北机场鸟击特点分析也显示,飞行区是鸟击防范的重点区域,做好飞行区的鸟情控制是鸟击防范的重要环节。根据目前中国民航鸟击防范工作的发展情况,以及各机场与江北机场的鸟击防范工作经验:机场应根据鸟情特点,以生态学、鸟类学为指导,采取综合治理策略,成立专职的工作队伍,合理使用驱鸟设施、设备,积极协调地方政府治理机场周边的鸟类威胁,通过生态治理改善机场及周围的环境;机场可以从组织机构、制度管理、监控、信息分析、设备防范、环境管理、应急处置、航班动态调整等方面构建一个全方位的鸟击防范体系(图 1)。

图 1 机场鸟击防范体系 Fig. 1 Bird strike prevention system
4.1 组织机构

组织机构包括鸟击防范工作领导小组和专职队伍。建立专职鸟击防范工作队伍,配置专业技术人才,是落实各项鸟击防范措施人力保证。

4.2 制度管理

完善鸟击防范工作机制,建立机场与地方政府之间关于鸟击防范的合作机制,明确机场与地方政府关于鸽类及飞行区外吸引鸟类的生态环境治理的工作职责,建立完善的人员管理、工作制度和程序、设备管理等各方面的管理制度,是确保各项鸟击防范措施落到实处的制度保证。各机场的工作实践证明,建立奖惩机制、充分发挥员工工作的主观能动性,可以有效控制鸟击频次。

4.3 监控

监控包括目视监控和技术监控。目视监控包括驱鸟员不间断的鸟情巡视、记录。对于特定月份出现的鸟种,在其活动频繁的季节,应有针对性地加强观测和防范(魏炜等,2013)。迁徙季节和夜间各机场的鸟击威胁增大。由于目视监控受人员知识水平、目视范围、气候及可见度的影响,需要技术监控进行补充和完善。机场应使用先进技术设备监视机场及附近鸟类的活动,及时驱赶进入场区的鸟类,确保飞机起降安全(张兆,1978)。技术监控包括使用红外夜视或雷达技术,也包括专业技术人员的日常环境监控和定期调研。

4.4 信息分析

机场吸引鸟类的因素有食物、水源、栖息地、气候和天气,或者机场处于鸟类迁徙路线上等(吴琦等,2006)。对机场鸟情信息进行分析,查找机场鸟击根本原因,是采取针对性、科学性防范措施的保证。机场应收集本机场以及其他机场发生的鸟击事件,逐步建立机场鸟击数据库,并在此基础上不断优化本机场鸟情监测方案,做好鸟情监测日志(刘勇,2003孙平等,2008);在相关鸟情资料积累的基础上,探索适合本机场鸟防的预警系统,对机场的鸟情状况作出较准确的预测,从而实施及时有效的防范措施(李俊红等,2001朱晓晶等,2014)。机场配置专业人员有助于科研单位研究成果的落地。

4.5 设备防范

随着人为干扰强度增加,机场及周边区域内的鸟类种群密度也随之下降。这也印证了生态学的中度干扰理论,即过度干扰的区域中鸟类的多样性较低(孙儒泳,2001)。增加人为干扰是驱避和去除鸟类的有效手段。长期不间断的驱鸟工作非常必要,每天在飞行区内巡视,通过增加人类活动干扰鸟类,使鸟类受到惊吓而离开飞行区(魏炜等,2013)。驱鸟设备发出的高强度噪音会降低鸟类鸣声的传播距离、干扰声信号内容,导致声音传播效率下降,使鸟类彼此间的识别能力下降,进而影响鸟类的繁殖力及适合度、种群数量和群落组成(季婷,张雁云,2001), 从而达到生态学上的驱鸟效果。正确使用机场的驱鸟设备可以及时有效地解除鸟类对飞机的威胁,驱鸟枪、驱鸟炮、恐怖鸟、驱鸟剂等驱鸟设施、设备都有一定的鸟击防范效果(宋涛,2015)。实践表明,鸟类对驱鸟设备容易产生适应性,长期使用效果明显减弱。John和Nicole(2017)通过实验发现,单独使用声音对鸟类的飞行无影响,雾网和声音一起使用能降低鸟类速度的20%,有效减少鸟击的发生。机场驱鸟设备连动交替使用和定时开启驱鸟设备,是提高驱鸟设备效果的最佳选择(张亮等,2015)。一般的驱鸟设备只是通过降低环境的舒适度来控制鸟类数量,因此,飞行区驱鸟设备的布设宗旨以及驱鸟措施的实施应优先考虑鸟击防范的重点区域(跑道、滑行道系统及起降方向),首先降低重点防范区域鸟类的舒适度,将跑道、滑行道及周边的鸟类向环场道驱逐。

4.6 环境管理

飞行区草地生境以及草丛动物是吸引鸟类到机场栖息和觅食的主要原因(赵云龙等,2004)。机场植被、地表草丛动物与鸟类数量间存在动态关系(杨效东等,1998李晓娟等,2010)。植被为鸟类提供食物和栖息场所,同时植物繁茂滋生大量昆虫、鼠类等小动物(胡忠军等,2002李俊生等,2003), 从而使肉食性鸟类数量增多。机场鸟击灾害的根源在于机场环境对鸟类的吸引,因此,减少机场环境中吸引鸟类的生态因子是解决鸟击威胁的根本方法(吴琦等,2006)。在鸟击防范工作中,除了在不同季节采用不同的防鸟手段外,加强机场生境的综合整治和有效管理是必不可少的(York et al., 2001Cook et al., 2008)。通过控制植被高度及群落结构的方法有效切断鸟类、昆虫以及小型啮齿类的食物来源和隐蔽场所(王磊等,2010王雪颖等,2013), 喷洒低毒高效农药灭虫,控制土壤动物密度(赵云龙等,2004);通过除草剂降低机场内草丛植被的复杂性,种植单一草种,降低草坪的生物多样性,从而降低机场对鸟类的吸引(陈丹,2001陈伟才等,2008)。一般单子叶植物蛋白质含量较低,可以通过撒播结籽少、繁殖快的狗牙根、假俭草Eremochloa ophiuroides、结缕草Zoysia japonica等本地优势单子叶植物的种子,抑制如野豌豆属Vicia、狗尾草等籽粒大、易吸引鸟类取食或滋生虫情的植物,达到植被改良的效果。飞行区灭虫可以采取与专业灭虫公司合作或由农药供应商提供指导等方法,根据飞行区虫情特点,配置针对性的农药,分阶段对飞行区虫类进行灭杀,尤其是割草之后必须及时灭虫。

机场周边环境管理包括鸽类管理与栖息地控制、改造。由于权责限制,机场必须积极协调地方政府开展机场周边环境管理工作,要求在机场净空区尤其是机场周边区域禁止放飞鸽子;对机场周边的垃圾、鸟类栖息地、水源地等吸引鸟类活动的生境进行控制(邢璞,2011)。改变机场周边的小环境,切断食物链,让鸟类迁移。上海浦东机场的“种绿引鸟”就是一项缓解资源与环境协调发展的尝试性工程。

4.7 应急处置

为应对特殊天气或其他原因引起的突发鸟情,机场应根据当地鸟情特点,建立突发鸟情应急处置预案,明确突发鸟情下机场鸟情通报、航行通告、航班动态调整等工作机制,并储备如驱鸟猎枪、钛雷弹、二踢脚、灭虫剂、驱逐剂等相对能及时清除或驱逐危险鸟情的设施物资。

4.8 航班动态调整

航班动态调整指通过更改航班飞行时间、飞行线路、起降方向、选择使用跑道等方式主动避开与特殊鸟情的冲突。航班动态调整不能算一种主流方法,但是在鸟类迁徙季节和鸟类活动频繁期也不失为一种有效的方法(邱春荣,2003)。鸟类的迁徙是自然选择的结果,人为控制的难度大,飞机飞行可以人为设计航线和高度,所以在鸟类迁徙期可以对航线进行适当的调整(慈嘉,2012)。随着机场鸟情预警系统的开发与成熟,航班动态调整作为鸟击防范手段将得到普遍应用。

参考文献
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