日本の空港の特性と潜在的な危険性 指導教員新井直樹準教授 研究者 2BEO1211 古川直道 1. 緒言パイロットとして就航空港の特性を理解することは適切な状況判断 危機管理 situation awareness のために重要である これから我々の仕事の舞台となる日本は 海に囲まれた島国かつ 山地

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1 東海大学 航空宇宙学科航空操縦学専攻 2015 年度卒業研究論文 日本の空港の特性と潜在的な危険性 2016 年 2 月 学番 :2BEO1211 氏名 : 古川直道 指導教員 : 新井直樹准教授

2 日本の空港の特性と潜在的な危険性 指導教員新井直樹準教授 研究者 2BEO1211 古川直道 1. 緒言パイロットとして就航空港の特性を理解することは適切な状況判断 危機管理 situation awareness のために重要である これから我々の仕事の舞台となる日本は 海に囲まれた島国かつ 山地が約 75% を占めており 地理的 気候的な面において 様々な特性を持っている しかし 我々の訓練地であるアメリカは 広大な平野の持つ大陸性の気象状態であり これからの仕事の舞台である山地 海岸地域とは ずれが生じている そこで 日本の空港を気象 地理的な面 また人的要因から分析し 特性をまとめる 研究目標として特性をまとめたレポートおよび共通する特性 危険性を見やすくまとめたハザードマップの完成を目指す 前約 360 メートルにある進入日に当たり その先のローカライザーに衝突 接地したが 滑走路の端から 1154 メートルの地点で左 ( 南方向 ) にそれ 180 度近く回転して停止 乗客ら 20 人以上がけがをしたもの 事故原因は急激な視界悪化によるパイロットの判断ミスと思われる 進入開始時滑走路付近の視界は 1800 メートル以上あり 着陸する際の司会の条件 (1600 メートル ) をクリアしていたが 許可の約 5 分後には 視界が メートルと急激に悪化 機長は着陸のやり直しを試みたが 間に合わずに衝突した 本研究では この事故のあった日の気象状態を気象庁の数値予報データ 気象資料を使い分析した 2. 研究方法国土交通省運輸安全委員会の事故調査報告書 研究室の ADS-B のデータ 気象庁数値予報データ 新井直樹準教授開発の気象情報可視化ツールを利用する 3. 研究結果 成果始めの研究対象としたのは最近アシアナ機の着陸失敗により注目を集めた広島空港である この事故は平成 27 年 4 月 14 日 韓国 仁川発広島行きアシアナ航空 162 便 (A320) が広島空港において着陸に失敗 滑走道の手 出典 : 気象庁 HP その結果事故当時 豊予海峡 山陽海岸に沿って西から湿った風が吹いていたことがわかった また上空には寒冷渦が張り出し 大

3 気が不安定となり 対流が発生しやすくなっ ていた 広島空港は標高 330m と山間部に位置しているため 北西からの風が滑昇霧となり急激な視程の悪化の原因となったと考えられる また広島空港は滑走路 10 にのみ ILS が設置されており事故機は滑走路 28 RNAV 進入により手動で操作をしていたのも理由のひとつである 広島空港を例に 空港はまとまった広さを確保するため山間部に設置されることも多い ほかの空港の例としては広島空港に近い高松空港も標高 185m に位置し 瀬戸内海からの湿った空気によって霧がしばしば発生する また高松空港も ILS が片方のみであるため 潜在的には同じ危険性を孕んでいることが見えてくる 4. 結言このように空港の特性に着目し 事故について調べることで事故そのものが起きた空港以外の空港の危険性についても追究することができる よってまずは前述の資料から空港ごとの事故を調べ そこから空港の特性 潜在的な危険性を導き出すことで 将来起こりうる航空事故 重大インシデントに備える

4 目次 ページ 第一章序論 研究の背景 解析の過程 方法 本論文の構成 2 第二章四国 中国地方における視程障害 広島空港 事故調査 気象解析 松山空港 事故調査 気象解析 高松空港 気象解析 まとめ 8 第三章関東地方における乱気流とその派生 東京国際空港 事故調査 気象解析 大島空港 事故調査 気象解析 新島空港 事故調査 気象解析 まとめ 15 第四章結論 18

5 第一章序論 1.1 研究の背景近年 アジア圏などの新興国における経済成長や格安航空会社の台頭に伴い 世界的に航空需要の高まりが激しくなりつつある この航空業界の発達は 世界的なパイロット不足を引き起こしており この問題は日本にとっても例外ではない 将来的な日本が抱える問題である将来のパイロット不足の対策として 一般大学によるパイロットの育成 また企業による海外のパイロット養成施設の買い取りといった動きが活発となっている その流れの中 日本に存在する養成施設の限界や費用の観点 施設の充実性といった問題から パイロットの育成は海外で行われるケースは増えつつある そこで問題となってくるのが訓練地である海外と日本の気候の差である これから我々の仕事の舞台となる日本は 中緯度に位置するため四季の移り変わりが激しく 海に囲まれた島国かつ 山地が約 75% を占めているため 局地的に気候特性の変化が起きやすい しかし 我々の訓練地であるアメリカは 広大な平野の持つ大陸性の気象状態である 実際に私は現地で日本では経験したことのない気象現象や平均気温帯のもと生活し 日本との違いは顕著に実感し また違いに動揺した人も少なくはなかった このように 最初の訓練地である海外の気候と日本の気象の間には大きなずれが生じているが これから我々が日本の航空会社のパイロットとして日本で訓練を行い 乗務する際に 適切な状況判断 危機管理といった観点から 日本の気象の特性 各空港の地理的な特性を理解することは必須である そこで 日本各地で起こった事故 インシデントを解析し 気象 地理的な面 また人的要因から分析することで各空港の特性をまとめる その各地の特性から今後起こりうる航空事故の可能性について追究する 1.2 解析の過程 方法日本各地の気象 地形特性の分析のため 過去の事故を研究する 航空機事故の研究方法としては 主に国土交通省運輸安全委員会事故調査報告書を参照する そこから見えてくる空港の特性に対して 研究室で記録されている ADS-B のデータ 気象庁数値予報データを使うことで数値上での裏づけを行う また 気象情報可視化ツール Wvis を利用することで 事故のあった日の気象状態を可視化し より考察しやすい画面や 三次元で見ることでより深い考察を行う 1

6 1.3 本論文の構成第二章 第三章それぞれにおいて 地域ごとに発生した事故を分類化し その結果から考察できる日本における地域ごとの特性を通じ 日本の空港の潜在的特性について追究する 第二章では 四国 中国地方の事故例から 山間部の空港において頻繁に発生する低視程障害について言及する 第三章では 関東地方の事故例から 沿岸部の空港において頻繁に発生する乱気流による着陸時の事故について言及する 第四章では解析結果について考察し まとめる 2

7 第二章四国 中国地方の解析 2.1 広島空港 事故調査最初の研究対象として 瀬戸内海に面する四国 中国地方について言及する この地方では まず本研究のきっかけとなった広島空港でのアシアナ機による事故について調査した この事故は平成 27 年 4 月 14 日 韓国 仁川発広島行きアシアナ航空 162 便 ( A320) が広島空港において着陸に失敗したものである 事故の状況は 滑走路の手前約 360 メートルにある進入灯に当たり その先のローカライザーに衝突 その後接地したが 滑走路の端から 1154 メートルの地点で左 ( 南方向 ) にそれ 180 度近く回転して停止 被害は 乗客ら 20 人以上がけがをした 1) 気象解析 図 2.1 事故当時の地上解析図 2) 3

8 図 2.2 事故当時の 500hPa 気象図に着色したもの 図 1.1 の地上解析図から 事故当時 豊予海峡 山陽海岸に沿って西から湿った風が吹いていたことがわかる また図 1.2 から上空には寒冷渦が張り出し 大気が不安定となり 対流が発生しやすくなっていたことがわかった 事故当時の進入開始時滑走路付近の視界は 空港内の滑走路視距離観測装置の記録では午後 8 時の時点で 1800 メートル以上あり 着陸する際の視界の条件をクリアしていたが 許可の約 5 分後 午後 8 時 8 分には 視界が 300~400 メートルと急激に悪化している その際 機長が判断を誤り 不時着したと考えられる また事故当時 ILS(CAT-Ⅲ) による自動操作が可能な滑走路 10 ではなく RNAV による手動操作の必要な滑走 28 から進入していたのも要因のひとつと考えられる 広島空港の地形的特性として 標高 330m の山間部に位置していることがある そのためしばしば瀬戸内海からの湿った空気が滑昇霧となることが有名であり 高性能な ILS CATⅢ 進入が設置されているのもこの霧が原因である こ 4

9 のように 空港はまとまった広さを確保するため山間部に設置されることも多 く このような滑昇霧による視程障害は日本の山間部に設置された空港によく 見られる現象である 2.2 松山空港 広島空港の事故から 瀬戸内海に面した他の空港で低視程障害による類似の 事故を調査した 事故調査本研究では松山空港のロビンソン式 R44 型機による事故について言及する 当該事故は 平成 14 年 5 月 5 日 ロビンソン式 R44 型 (JA7927) は 鹿児島県肝属郡串良町の細山田場外離着陸場から松山空港へ向けて飛行し 同空港の管制機関と連絡を取り 目視位置通報点サウスポイントへ飛行していたが 9 時 6 分ごろ 同空港の西南西 16km 付近の海上に墜落したものである 同機には 機長ほか同乗者 1 名計 2 名が搭乗していたが 2 名とも死亡した 3) 気象解析 表 2.3 事故当時の松山空港における視程変化 5

10 図 2.4 事故当時の地上天気図 4) 表 1.3 から事故当時の急激な視程悪化が確認できる 事故時刻 30 分前には視程 7km だったのに対し 10 分前には 1km と 1/7 にまで低下している これは図 1.4 の地上天気図より 日本全体に霧が発生しており また南西よりの風向きということから湿った空気が瀬戸内海に流入していたことから 急激な濃霧が発生したのが原因と考えられる これにより 事故原因は 機長が出発前及び飛行中において 飛行経路上及び目的地の気象状態に対する判断を適切に行わないまま飛行を継続し 有視界気象状態の維持が困難となる濃霧に遭遇した際 地表 ( 水面 ) 確認のため高度を下げ過ぎたか 空間識失調に陥り飛行姿勢の把握ができなくなったため 海上に墜落したことによるものと考えられる このように 広島空港 松山空港の例から瀬戸内海では一年を通して霧が発生しやすく 周辺空港で類似した低視程障害による事故が発生していることが判明した 6

11 2.3 高松空港広島空港 松山空港の事故例から 瀬戸内海周辺の頻繁な濃霧の発生が航空機の事故原因となることがわかった そこで まだ実際には事故が起きてはいないが これから起こりうる事故の可能性について言及する 広島空港 松山空港の特性と類似した他空港を調査したところ 高松空港がそのひとつであることが判明した 気象解析高松空港の特性としては 標高 185 メートルと山間部に設置されている また 香川県は 日本一面積が狭い県であるため 高知県との県境に存在する讃岐山脈と瀬戸内海との距離が 30 キロメートルと短いのに対し その間の高低差は約 1000 メートルと 比較的に急勾配である そのため一見山間部 内陸側に設置されている高松空港も松山空港ほど沿岸ではないが瀬戸内海の濃霧の影響を受けやすいのである また広島空港のように山間部に設置されている為 湿った海風が滑昇霧となり 低視程障害を引き起こしやすくなっている また高松空港に設置されている ILS も 広島空港と同じく RWY26 の片方のみとなっており 大気が不安定で霧の発生しやすい状態下でも RNAV による手動の進入という広島空港での事故の環境が再現されうることが分かった このように気象 地理的要因から空港の特性に着目し 事故について調べることで事故そのものが起きた空港以外の空港の危険性についても追究することができるのである 7

12 2.4 まとめ 図 2.5 中国 四国地方の気象による事故分布 図 5 は 国土交通省運輸安全委員会報告書から 1974~2014 年の間に発生した中国四国地方の気象による事故を図にしたものである この図から 瀬戸内海を中心として視程障害による事故が頻繁に発生していることが分かる 瀬戸内海の濃霧は 四国山地 中国山地の存在が大きな要因のひとつである これらの山地の影響から 高低差の激しい地形となっており 山地に向かって風が吹いた場合 滑昇霧となりやすい また 前述の二つの事故の環境のように 南西からの風が吹いた場合 豊予海峡を伝ってきた南よりの湿った風がこれら二つの山脈に挟まれた形となる その状況下で大気が不安定だった場合 用意に霧が発生する状態となるのである この章では 四国 中国地方の山間部における低視程障害について調査した このように 瀬戸内海を中心として低視程障害による事故は頻発しており 当研究のきっかけとなった広島空港の事故以外にもこれからさらに高松空港 松山空港といった瀬戸内海に面した空港で濃霧による事故が発生する危険性は十分にあると考える 8

13 第三章関東地方における乱気流とその派生 3.1 東京国際空港 事故調査本研究では 関東地方の主要空港として東京国際空港周辺を最初に調査対象とした 図 3.1 東京国際空港周辺での気象による事故分布 図 1.6 は国土交通省運輸安全委員会報告書から 1974~2014 年の間に発生した東京国際空港の気象による事故発生場所を図にしたものである 先の第二章で述べた中国四国地方に比べ 乱気流による事故報告数が多数を占めていることがわかる そこで この乱気流による事故の中で特徴的な 日本航空インターナショナル所属 Boeing による事故を調査した 当該事故は 平成 17 年 6 月 15 日 9 時 5 分ごろ 株式会社日本航空インターナショナル所属ボーイング式 型 JA8986 が東京国際空港滑走路 34L に着陸した際 ハード気味に着陸後 同機の前脚が破損したため 滑走路上で停 9

14 止したものである 同機には 機長ほか乗務員 11 名 乗客 210 名の計 222 名が搭乗していたが 17 名の乗客が軽傷を負った 事故原因としては 着陸した際 最初の接地時にバウンドし その反応としてパイロットが急激な機首下げ操作を行ったため 再び主脚に機体の重量が完全にかかる前に前脚が接地し 前脚に過大な荷重がかかったとされている その結果 前脚が破損し 自ら地上走行できなくなったと推定される 5) 気象解析 図 3.2 事故当時の気象図 6) 10

15 図 3.3 東京国際空港見取り図 図 3.2 より当日の事故が起きた時間帯の気象状態がわかった 事故当時 太平洋を東西へ長く梅雨前線が延びており また高知県の南側海上に低気圧が発生している また オホーツク海の南側には高気圧が発生しており この高気圧から 高知県南沖の低気圧へと風が吹き込む形となっていた よってこの二つの真ん中に位置する東京湾 東京国際空港には 海側から空港に向かって風が吹いていたと考えられる 実際に 9 時 30 分の時点で 北北東 つまり海上から 16kt の風が吹いていた ここで 図 3.3 から東京国際空港における施設の配置がわかる 事故の発生した滑走路 34L の東側にはハンガーが設置されているが 事故のあった日のような東よりの風が吹いた場合 ハンガーが障害物となり 風下側の滑走路 34L 側には 乱気流が発生するのである この乱気流により 滑走路 34L に着地しようとした当該機のオーバーフロートを引き起こし 操縦士の急激な機首下げを招いたと推定した 11

16 3.2 大島空港 ここで 関東地方において 東京国際空港以外の沿岸部に設置されている空 港の大島空港を調査対象とする 事故調査当該空港における 気象による事故のうち 特徴的なものを例に挙げ調査対象とした 当該事故は 平成 20 年 12 月 6 日 レジャーのため大利根場外離着陸場を離陸したパイパー式 PA-28R-200 型 JA3510 が 11 時 50 分ごろ 大島空港滑走路 21 に着陸する際 通常より大きな降下率で滑走路上に落着し 機体を損傷したものである 7) 気象解析 図 3.4 事故当時の気象図 8) 12

17 図 3.5 大島空港における周辺の地形図 図 3.4 より事故当日の気象状況が確認できる この日はオホーツク海に閉塞前線を伴う強い低気圧が存在しており また黄海周辺に高気圧が移動し 西高東低となったため 全国的に典型的な冬模様となっている また勢力の強いその低気圧の影響で等圧線がせまくなり 全国的に風の強い日となった 大島空港周辺では高気圧から閉塞前線へと吹き込む風の影響で西よりの風が吹いていたと考えられる 実際に大島では 12:00 の値では風向 250 度から 18kt 最大瞬間風速では 33kt を記録していた 図 3.5 は事故のあった大島空港滑走路 21 のファイナルアプローチからの景色を再現したものである 画面から見て左側 滑走路南東側には標高 338ft の風早崎 画面を見て右側 滑走路北東側には標高 296ft の乳が崎 画面奥の滑走路西側に存在するのが三ヶ崎である これら滑走路周辺の三つが障害物となり 大島空港は着陸直前に気流が急激に変わる可能性があると推定できる 事故当時は海側からの風 滑走西側から風が吹いていたため 海からの強い風が三ヶ崎にぶつかり 乱気流が発生 吹き降ろす風となり 当該機の着陸直前の大きな降下率の原因となったと考えられる 13

18 3.3 新島空港 ここで東京国際空港 大島空港において前項で述べた特性から 類似の事故 ケースが新島空港において発生していたため 調査した 事故調査当該事故は 昭和 50 年 6 月 26 日 中央航空株式会社所属ブリテンノーマン式 BN-2A-21 型に新島観光協会の貸しきり便として 機長 旅客あわせ 5 名が搭乗し 9 時 52 分大島空港を離陸し 新島空港に向かったが 着陸の際滑走路の手前に接地し 10 時 7 分滑走路の左側の芝生に停止したものである 9) 気象解析 図 3.6 新島空港における周辺の地形図 図 3.6 は新島空港の事故のあった滑走路 29 側ファイナルアプローチからの景色である 画面から見て左側 南西側には向山 (988ft) 画面から見て右側 北側には宮塚山 (1407ft) が存在していることが分かる また画面奥 西側は 滑走路から約 1000 メートルで海岸になっており また画面手前 東側は 500 メートルで海岸線となっている 事故当日には 10 時の時点で西南西から風速 21 ノットの風が吹いていた その海からの風が 向山に衝突し 滑走路付近では乱気 14

19 流が発生しやすい状況にあったと考えられる よって当該事故は 当該機が この空港特有の地形により発生していた乱気流に着陸直前に遭遇し 急激な高 度低下を招いたと考えられる 3.4 まとめ 図 3.7 特別管制区設置区域 10) この章では関東地方における事故の傾向について調査した 関東圏のような 人口密集地の場合 広い面積を必要とする空港は 利便性 土地価格 将来の 増設 騒音といった観点から海上に建設されるケースが多い このケースは関 15

20 東に限らず 日本の大都市周辺で見られる 2005 年に開港した比較的新しい中部国際空港 1994 年開港の関西国際空港などが例である 図 3.7 から全国の特別管制区の設置状況が分かる 特別管制区 (PCA/positive controlled area) とは 管制機関から許可された場合を除き 有視界飛行方式による飛行が禁止された空域である つまり 繁忙空港において航空機同士の接触を防ぐため 管制機関が航空機との間に安全な間隔を設定している区間である 図 3.7 から特別管制区はほぼすべて洋上 沿岸に設定されており 日本の繁忙空港は沿岸部に位置していることを裏付けている これらから 図 3.1 の東京国際空港周辺の事故分布において乱気流による事故が多くを占めていたことの背景が考察できる 第一に 特別管制区の設置によって有視界飛行が禁止されているため 事故を招く空間識失調 錯覚の原因となる有視界気象状態による有視界飛行方式の飛行から 計器気象状態による計器飛行方式の飛行への移行という状況が少ないことである 第二に 沿岸に空港が設置されている場合 強い海風が吹きつけ また 空港の施設 山といった障害物にぶつかった場合 滑走路周辺に乱気流が発生することがある これらの考察から第一章のように 今現在までは類似の事故が起きていない空港でも 今後起こりうる可能性について言及することができる 図 3.8 関西国際空港見取り図 16

21 図 3.8 は関西圏における主要空港 関西国際空港の施設配置図である 関西国際空港は 埋立地に設置されており 画面上部 北西側が大阪湾側となっている これによると 図 3.3 の東京国際空港と同じように 障害物となるターミナルが大阪湾側と滑走路 24L との間に設置されていることが分かる よって 西よりの海風が強く吹いた場合 風下側となる滑走路 24L 側に乱気流を生じさせる構造となっている つまり 関西国際空港も 前項で述べた東京国際空港や 新島空港 大島空港と潜在的に同じ危険性を持っていると推定することができる よって比較的新しく 事故報告自体が少ない関西国際空港も将来的に事故 インシデントが引き起こされる可能性は十分にあると考察する 17

22 第四章結論本研究を通して 第二章 第三章の調査結果から山間部 人口密集地 沿岸部といった地域ごとに発生しやすい事故 インシデントの特徴に 視程障害や乱気流といった差異が生じていること また その特徴に応じて 共通した要因による事故が場所の離れた他空港でそれぞれ発生していることも判明した そしてこれらの研究結果から 空港それぞれの特性を理解することで 将来起こりうる事故の特徴 要因を把握できると考える また この研究を進めていく中で気づかされたのは 同じ要因 特徴による事故が多く繰り返されていることである 気象学的な面で言えば ジェット気流や山岳波 人工物などの建物による乱気流の事故や 後方乱気流 また視程悪化による地面 海面 障害物 航空機同士の衝突は 近年の技術開発 法整備の充実により 割合的には減少傾向にあるが 航空業界の発達によって航空機自体の母体数が増えていることや 根本であり人間の能力の問題であるヒューマンファクターによって引き起こされる事故により 事故調査報告書の数は近年減り続けてはいないのである また今回の研究内容とは異なっていなかったため記載してはいないが 事故により航空機が自力で駐機所まで戻ることができず 緊急脱出用シューターを使用し 乗客を避難させたケースでは 近年になっても 脱出の際に腰の骨を折るなどの重傷者が出続けている こういったケースは非常事態ということで致し方のない物としないためにも これから乗客の安全を背負う運航乗務員の一人として 入社後にこれらの事柄に対処していく必要性を感じた 操縦士の面としては 日本におけるこれまでに起きた航空機事故 インシデントを調査することによって 訓練地のアメリカでは学ぶことのなかった日本における空港の特性 情報を新しく把握することが可能であった この研究を始める契機であり 第二章でも言及した 広島空港でのアシアナ機の不時着事故の際乗務していたパイロットは外国の出身であった 事故調査報告書はまだ公表されていないため 自らの調査の上の考察ではあるが 滑昇霧による急激な視界の悪化に対し 適切な対処が取れなかった原因のひとつに 他国の就航空港での気象に対する知識不足があると推定した 広島空港では 霧が湧き出るように急激に発生することは 元操縦士である東海大学の教授方によると常識であったとのことだった その知識を有していれば 事前にシミュレーションすることや 副操縦士と対処についてブリーフィングすることで 急激に霧が発生した際も適切な対処が行えたと考える このように 事前に運航について調べることは事故を防ぐ上で 操縦士として必須のことである 本研究により 過去に起こった空港での事故を調査することで 就航空港の特性を理解す 18

23 ることができ また特性に応じて就航空港以外の空港を調査することは 就航空港が比較的新しく 情報が少ない場合にも有効であると考察した そこで これから日本の運航乗務員として乗務していく中で 事故の可能性を少しでも減らしていくために この研究を続けていくことが必要であると感じた 19

24 謝辞 新井直樹准教授本研究を進める上で 研究の方向性 気象情報可視化ツールの使用 ADS-B データの参照といったことから 気象に対する知識 疑問への適切な回答など さまざまな面でお力添えいただきました 石井正之元教授 本研究を進める上で 論文に対する評価 乗務されていたときの経験を聞か せていただきました 稲葉昭二客員教授 本研究で述べた事故について 常務されていたときの経験から意見をいただ きました

25 参考文献 [1] 毎日新聞 HP [2] 気象庁 HP [3] 国土交通省運輸安全委員会事故調査報告書 [4] 国土交通省運輸安全委員会事故調査報告書 [5] 国土交通省運輸安全委員会事故調査報告書 [6] 気象庁 HP [7] 国土交通省運輸安全委員会事故調査報告書 [8] 気象庁 HP [9] 国土交通省運輸安全委員会事故調査報告書 [10] 国土交通省 HP

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