航空气象服务中多普勒雷达的应用

卢娜

摘 要 通过在航空气象中应用多普勒技术来对短期的天气进行非常有效的预报，从而提前发现影响飞行的恶劣天气，包括大风、冰雹以及暴雨等。本文通过对于多普勒雷达技术在航空气象服务中的实际应用情况，从而系统地介绍了在复杂气象条件下多普勒雷达的具体应用的问题。

关键词 航空气象；多普勒雷达；实际应用

中图分类号 V32 文献标识码 A 文章编号 1674-6708（2016）172-0166-02

天气条件对于航空飞行的安全与效益影响非常重要，尤其是在我国这样极端天气频发的条件下，各种不利气象条件所引起的航空飞行事故占据总体事故的30%左右。面对如此高的风险就必须要时刻掌握飞机飞行的气象状况。机场为飞机的起降工作提供必要的场所，而且在空中的气象情况更加的复杂，所以为了保障航空飞行的安全，所以制定了非常完备的航空气象服务系统。机场指挥部门会根据气象部门提供的天气信息来决定是否进行飞机的起飞、关闭等命令。航空公司根据目的地的天气情况来决定是否起飞以及起飞油料的多少。飞行员根据天气信息来决定航线的选择。本文通过对于航空气象服务中多普勒雷达应用情况机械能全面的分析，进一步保证航空飞行的安全。

1 我国民航气象服务现状

我国的民航气象服务机构的负责组织与实施气象服务，采用的是分管范围模式，可以根据民航气象中心、地区气象中心、空管分局、气象台、地方机场等级别来进行运行。民航气象中心通常由7 500m以上的高空飞行气象文件来进行，包括了高空风、高空温度等。地区气象中心由3 000m～7 500m之间的飞行气象文件来构成，包括高空风、高空温度预告图、中层重要天气预告等。空管分局（站）气象台提供3 000m以下的低空飞行气象文件包括高空风、高空温度预告图、低层重要天气预告等机场气象台制作发布该机场的机场天气报告、机场预报及天气警报。

2 多普勒雷达探测技术

1）多普勒雷达对于降水回波的频率信息。在航天气象服务中最重要的也是最常见的数据就是降水。常规的数字化雷达只能够通过雷达波的回波强度来针对将于区域中的降水分布、降水强度以及垂直结构进行粗略的判断。但是多普勒雷达能够针降水回波的频率与发射频率之间的变化信息进行更加深入详细的判断，包括降水强度、气流速度等关键性的因素进行判断与分析，进一步根据多普勒定律来进行判断。由于观测者与波源之间的实际运行频率并不相同，所以造成频率的差异与观测者之间的相对运动城正比，由于多普勒雷达能够根据水粒子的回波频率以及发射频率之间存在的明显差异性，进一步分别出降水粒子的方向与速度，从而通过长时间的监测来形成一定的降水量走势，进一步对于降水强度、降水分布以及降水变化形成一定的客观认识。同时对于该区域的气流强度、气流方向以及变化趋势来进行预测。

2）多普勒雷达的运行机制。与传统的普通雷达相比，多普勒雷达能够准确的区别信号回波的微弱变化，而这种相对于发射频率微弱变化的细小差异正式多普勒雷达特殊气象监测的重要功能。在一般的情况下，多普勒雷达为了能够更加准确的判断微弱的变化，雷达内部就会采用工作频率和初相位不变的工作方式，或者锁定工作频率。从总体方面来看，目前的航空气象服务中的多普勒雷达主要包括两种类型。第一种类型是全相干多普勒雷达，这种雷达采用了晶体振荡器所发出的单频脉冲波，而且这种脉冲波的波束这种波束具有极强的稳定性，所以频率能够一直稳定在10～9之间，能够完全满足锁定工作频率的要求。与回波对比能够非常容易发现其中的细微差别。另一种是自相干雷达。其主要的特点就是锁相位技术。锁相位技术本身发射的频率具有强烈的不稳定性，但是锁相位技术的使用能够保证发射波与系统会波之间形成动态比较，进一步形成气象影响因素。

3 航空气象服务中多普勒雷达的实际应用

1）零径向速度。在普通的多普勒雷达应用的过程中常常会出现径向速度为零的情况，这样的情况不仅无法准确的判断气象条件，而且还会对航空飞行造成严重的干扰。通常情况下，如果径向速度为零时的情况有两种情况，一种情况是当地的风向与雷达的径向垂直，从而造成雷达无法分辨该位置的真实风向。另一种情况就是该位置的风向确实为零。所以，为了保证航空飞行的安全问题，当出现景象速度为零的情况，必须要按照第一中情况来进行处理，即这一位置的风向与雷达之间呈现出径向垂直的情况，在这种情况下，对于该位置的风向走势图进行分析，如果这一位置的径向速度也为零，那么就说明这一位置是东风，如果这一位置的速度为负，那么就是正西风。

2）多普勒锋面速度图。在航空气象服务中，锋面现象会造成天气的突然变化，从而影响飞行。所以对于锋面的移动速度进行监测是非常有必要的。通常情况下多普勒雷达对于锋面现象的环境信息来实现，如果锋面现象形成的时候，锋面的界限两侧的环境信息具有很大的差距，所以一旦出现狭长地带的两侧环境信息差值达到了一定的高度时，就可以判定为锋面现象，并且能够按照环境因素的变化最大的区域就是锋面的位置，这样通过判断冷锋与暖锋之间的判定风险来进行分析，同过这样的方式来针对航班的风险进行及时的调整，从而避免受到危险天气的影响。

3）强对流天气。如果空气中不稳定的气层受到抬升的情况，就会形成强对流天气，很多常见的灾害性天气都是强对流天气引起的。比如雷暴、大风、积冰、龙卷风、冰雹等等。强对流天气出现的情况通常表现为乌云密布、电闪雷鸣。在这种情况下，如果飞机误入雷暴活动强烈的区域中，就会造成飞机出现故障，严重的还会导致机毁人亡的情况。多普勒雷达通过间歇性的向空中发射电磁波，从而在近于直线的路径上以接近光速的速度进行传播，如果一旦遇到目标障碍物就会发射回波信号，信号处理器根据信号回波的微弱频率变化来进一步推断出气象目标物的空间位置、运动轨迹、移动速度以及运动方向等等一系列的情况。

4 结论

随着我国社会经济的高速发展，航空交通也已经逐渐成为一种常见的运输方式。由于航空交通的不稳定性，所以自身的安全性能成为最重要的影响因素，而实际的航空活动过程中对于飞行影响最大的就是天气原因。尤其是在我国这样极端天气频发的条件下，各种不利气象条件所引起的航空飞行事故占据总体事故的30%左右。面对如此高的风险就必须要时刻掌握飞机飞行的气象状况。本文通过针对我国民航气象服务现状、多普勒雷达探测技术以及航空气象服务中多普勒雷达的实际应用进行全面的分析，进一步促进我国的航空气象服务能够更加良好的发展，从而保障航空运输服务的安全与稳定运行。

参考文献

[1]陈良栋.雷达气象学[M].南京：中国人民解放军空军气象学院出版社，1982.

[2]贺伟，赵志强.深圳宝安机场天气雷达故障检测与分析[J].空中交通管理，2010（4）：58-59.