Исследование пространственно-временной модели оценки риска столкновений с птицами в аэропортах и точных стратегий их предотвращения и контроля

Почему птицы и самолёты — опасная комбинация

Каждый раз при взлёте или посадке самолёт делит небо с птицами. Большую часть времени ничего не происходит, но при столкновении птица может повредить двигатель, вызвать отклонение рейса и привести к задержкам пассажиров. Только в Китае столкновения с птицами ежегодно приводят к сотням дорогостоящих инцидентов. В этом исследовании изучают, как предсказать, когда и где такие встречи наиболее вероятны, чтобы аэропорты могли держать самолёты и птиц в безопасности, минимизируя при этом ненужные нарушения работы.

Более детальный взгляд на птиц вокруг настоящего аэропорта

Исследователи сосредоточились на аэропорте Яньань Наньнивэнь в центральном Китае — среднем по размерам объекте, окружённом полями, лесами и холмами, которые привлекают множество видов птиц. Они провели детальные учёты птиц в четырёх репрезентативных месяцах, охватывающих весну, лето, осень и зиму. Наблюдательные группы медленно проходили 12 фиксированных маршрутов в пределах и вокруг аэропорта в часы полётов, ежечасно фиксируя виды птиц, их численность, высоты и местоположения. Затем эти специальные учёты сравнили с ежедневными патрульными записями аэропорта с помощью стандартного теста экологического сходства, подтвердив, что полученные данные дают надёжную картину активности птиц по сезонам и времени суток.

Разделение неба на практические зоны риска

Вместо того чтобы рассматривать весь аэропорт как единое однородное пространство, исследование разделило территорию на три зоны, соответствующие реальной траектории полётов самолётов. Внутренняя зона охватывает взлётно-посадочную полосу и прилегающие участки, где самолёты летают на низкой высоте и птицы могут быть непосредственно втянуты в двигатели. Вторая зона включает воздушное пространство прямо над и вокруг служебных сооружений аэропорта, где самолёты набирают высоту или снижаются. Внешняя зона простирается на несколько километров вдоль путей захода и ухода, где воздушные суда находятся выше, но всё ещё в пределах досягаемости многих летающих птиц. Совмещая эти зоны с положением птиц, команда смогла задать не просто вопрос «Присутствуют ли птицы?», но «Присутствуют ли птицы там, где самолёты наиболее уязвимы?»

Объединение времени, пространства и ущерба в один показатель риска

Сердцем работы является «пространственно-временная» модель риска, которая сочетает время активности птиц, их расположение относительно траекторий самолётов и степень ущерба, который может причинить столкновение с каждым видом. Сначала команда рассчитала временную вероятность для каждого вида, анализируя его сезонную численность, почасовой профиль активности и число рейсов в каждый час. Затем оценили пространственную вероятность, измеряя, насколько близко птицы находились к ВПП и путям взлёта и посадки, включая вероятность того, что птицы из внешних зон могут переместиться в наиболее опасную внутреннюю область. Наконец, оценили серьёзность последствий столкновения для каждого вида, учитывая массу птицы, численность особей, тип воздушного судна и фазу полёта — взлёт, посадка или крейсерский режим. Эти компоненты объединили с помощью матрицы риска — структурированной таблицы, переводящей вероятность и тяжесть в четыре понятных уровня: низкий, средний, высокий и чрезвычайно высокий.

Почему новая модель лучше старых методов

Во многих аэропортах по-прежнему используют более простые чек-листы, усредняющие риск от птиц за целый год и по всей прилегающей территории. Новую модель протестировали против китайского стандартного метода с четырьмя факторами, используя семь лет исторических данных о столкновениях в аэропорту Яньань Наньнивэнь. Статистический анализ показал, что новый подход намного точнее воспроизводит реальную картину столкновений, особенно в зоне ВПП и ближнем воздушном пространстве вокруг аэропорта. Модель показала, что наивысший общий риск приходится на лето, а территория ВПП постоянно остаётся наиболее опасной. Распространённые виды, такие как воробьи и деревенские ласточки, выявились в качестве ключевых угроз не из‑за больших размеров, а благодаря высокой численности и частому пересечению критических траекторий в часы с интенсивным движением.

Преобразование чисел в целевые меры безопасности

Выявляя сочетания места, времени и видов с высоким риском, модель позволяет аэропортам адаптировать меры реагирования. Например, она может указать узкую полосу вдоль ВПП, где следует скашивать траву и уменьшать источники пищи, участок сельскохозяйственных земель вдоль траектории захода, где нужно проредить высокие деревья и кустарник, или конкретные утренние и вечерние часы, когда полезны дополнительные патрули, звуковые устройства или лазеры. Модель также показывает, когда и где риск достаточно низок, чтобы обходиться без жёстких мер. На практике это означает более безопасные рейсы, меньше напрасных усилий и снижение затрат, давая аэропортам научно обоснованную дорожную карту для защиты и самолётов, и птиц.

Цитирование: Shi, Y., Jia, J., Lin, R. et al. Research on spatiotemporal risk assessment model of bird strike at airports and precise prevention and control strategies. Sci Rep 16, 6449 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-36814-6

Ключевые слова: столкновение с птицей, авиационная безопасность, дикая природа аэропорта, оценка риска, пространственно-временное моделирование