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空風(fēng)切變警告失敗率。系統(tǒng)再不斷經(jīng)改良，現(xiàn)在美國機(jī)場所用的系統(tǒng)稱之為第三代低空風(fēng)切
變警告系統(tǒng)（phase-III LLWAS)，該系統(tǒng)在跑道兩端向外延伸三海里范圍內(nèi)有足夠的測風(fēng)傳
感器，通常有12—16 個之多。系統(tǒng)能提供跑道向外延伸3 海里，離進(jìn)場走廊300 米下區(qū)域
的風(fēng)切變探測能力P
[4]，[5]
P。
LLWAS系統(tǒng)是由測風(fēng)儀及處理器（離地面20—30 米）所組成，它用以探測并確認(rèn)危害
性低空風(fēng)切變，并將此實時信息提供給管制塔臺管制員和機(jī)場氣象臺觀測員，以便提供危害
性低空風(fēng)切變，包括微下?lián)舯┝骶瘓蠼o機(jī)場正在降落或起飛的飛機(jī)。測風(fēng)儀計量風(fēng)向的精確
度為±3.0 度，可自動進(jìn)行磁北校準(zhǔn)，對介于0 到99 kts 的風(fēng)速的測量精度為±2 kts 或
實際風(fēng)速的±5 % (取較大值)，系統(tǒng)觀測周期為10 秒。系統(tǒng)將風(fēng)場資料轉(zhuǎn)換成一個風(fēng)的向
量(u，v)，指向風(fēng)的去向，供危害性風(fēng)切變探測分析算法P
[6]
P使用。測量的單位為米/秒，正v
值表示磁北方向，而正u值表示磁東方向。系統(tǒng)利用任意三點（需符合三角形夾角不得小于
25 度和任二點距離需介于1—5 公里之間的測風(fēng)儀資料，算出此三角形里的輻合輻散場，再
與其他三角形遞歸運算，得出起降區(qū)低空風(fēng)切警報信息。當(dāng)測風(fēng)網(wǎng)內(nèi)探測到跑道方向順風(fēng)或
頂風(fēng)值超過預(yù)定參數(shù)值(單位為kts)的低空風(fēng)切變情況時，系統(tǒng)發(fā)布風(fēng)切變警告。這由飛機(jī)
因環(huán)境風(fēng)場造成的增減速程度來定，飛機(jī)順風(fēng)從15 kts至29 kts或頂風(fēng)大于 15kts的時候
稱作風(fēng)切變，減速大于29kts時稱作微下?lián)舯┝鱌
[6]、[7]
P。若有兩個風(fēng)切變/微下?lián)舯┝魍瑫r出
現(xiàn)，系統(tǒng)以最嚴(yán)重者的強(qiáng)度和最接近飛機(jī)的起降位置編發(fā)警告。
雖然LLWAS 系統(tǒng)具有時效性強(qiáng)，虛報率低和可以業(yè)務(wù)化的優(yōu)點，但是由于測風(fēng)儀和處理
器安裝有一部分需要在機(jī)場圍界以外，給安裝選址、維護(hù)和保養(yǎng)帶來較大難度。
1.4 激光雷達(dá)
激光雷達(dá)（LIght Detection And Ranging (LIDAR) System），采用類似于激光測距機(jī)
的原理與構(gòu)造研制，是一種工作在從紅外到紫外光譜段的探測系統(tǒng)。通常，把利用激光脈沖
進(jìn)行探測的稱作脈沖激光雷達(dá)，把利用連續(xù)波激光束進(jìn)行探測的稱作連續(xù)波激光雷達(dá)。
用于探測風(fēng)切變的激光雷達(dá)是一種基于多普勒效應(yīng)的眼安全的紅外線多普勒雷達(dá)，安裝
在一個環(huán)境掩體內(nèi)，能在少于5 分鐘內(nèi)產(chǎn)生達(dá)到10 公里高度的本地垂直風(fēng)廓線，在10 分鐘
內(nèi)半徑掃描到16 公里，風(fēng)速精確度0.5 米/秒。在晴朗天氣下能測出至少8 公里遠(yuǎn)的風(fēng)場情
況，也可以對飛機(jī)尾渦進(jìn)行探測、跟蹤和測量，還能監(jiān)測煙霧效應(yīng)，主要可以對風(fēng)切變、陣
風(fēng)鋒和紊流做出危險警報P
[8]
P。
激光雷達(dá)能在晴天和干燥的環(huán)境下進(jìn)行風(fēng)場的探測，相比多普勒雷達(dá)和風(fēng)廓線儀設(shè)備優(yōu)
勢比較明顯，但是它在降水的環(huán)境下信號衰減比較強(qiáng)，而且用于機(jī)場低空風(fēng)切變業(yè)務(wù)運行剛
剛開始，由于投入業(yè)務(wù)的使用還比較少，還缺少一些具體應(yīng)用經(jīng)驗的積累。
1.5 集成的業(yè)務(wù)化風(fēng)切變警報系統(tǒng)
集成的業(yè)務(wù)化風(fēng)切變警報系統(tǒng)一般由LLWAS和機(jī)場多普勒雷達(dá)構(gòu)成，已在美國幾十個機(jī)
場實施，效果明顯P
[9]、[10]
P。
還有就是將風(fēng)廓線儀、激光雷達(dá)、機(jī)場多普勒雷達(dá)和基于LLWAS算法的自動觀測系統(tǒng)測
風(fēng)儀構(gòu)成的業(yè)務(wù)風(fēng)切變警報系統(tǒng)，這在我國香港有著很好的應(yīng)用P
[11]、[12]
P。
除此之外，我們還展望利用最新中小尺度數(shù)值預(yù)報模型，加強(qiáng)各類近時資料的同化，結(jié)
合觀測實際，建立本地預(yù)報風(fēng)切變模型，從而將探測和超短時預(yù)報相互結(jié)合，提高風(fēng)切變告
警服務(wù)的質(zhì)量。如美國軍方已在從事這方面的實際運行。
1.6 各類低空風(fēng)切變探測設(shè)施設(shè)備比較
下面，我們通過各類低空風(fēng)切變探測設(shè)施設(shè)備比較表對各類低空風(fēng)切變探測設(shè)施設(shè)備比
較和分析：
4
表1 各類低空風(fēng)切變探測設(shè)施設(shè)備比較表
低空風(fēng)切變探測設(shè)施設(shè)備 優(yōu)點 缺點
機(jī)場多普勒天氣雷達(dá) 探測較大范圍風(fēng)場
應(yīng)用成熟，有可借鑒的方法和
模型
晴天不能使用
風(fēng)場反演算法不確定
分辨率隨著距離變差，安裝位置要
求高
需要專業(yè)人員
風(fēng)廓線儀 晴天可用
探測垂直風(fēng)切變有優(yōu)勢
雨天效果差
單部不能反演整個風(fēng)場
需要前期經(jīng)驗積累
低空風(fēng)切變預(yù)警系統(tǒng) 成熟，業(yè)務(wù)化程度高
操作簡單
安裝位置選擇和保護(hù)困難
激光雷達(dá) 晴天可用
安裝要求相對簡單
雨天效果差
應(yīng)用少，缺少可借鑒的方法和模型
集成的業(yè)務(wù)化風(fēng)切變警報系統(tǒng) 全天候、全方位測量
產(chǎn)品可信度高
造價昂貴
技術(shù)含量高造成維護(hù)成本大
通過對上述一些用于業(yè)務(wù)的探測風(fēng)切變設(shè)施設(shè)備和手段的分析，我們認(rèn)為，目前情況下，
對于風(fēng)切變多發(fā)和飛行密度很大的地區(qū)引入低空風(fēng)切變告警系統(tǒng)、建設(shè)激光雷達(dá)、機(jī)場多普
勒雷達(dá)和建立本地探測及預(yù)報風(fēng)切變模型是有效探測風(fēng)切變不可或缺的手段。
2 低空風(fēng)切變的預(yù)報
研究本地風(fēng)切變發(fā)生的天氣學(xué)背景，可以為建立預(yù)報風(fēng)切變模型和加強(qiáng)低空風(fēng)切變警報
的服務(wù)質(zhì)量提供很好的基礎(chǔ)。
2.1 上海地區(qū)低空風(fēng)切變情況分析
表2 是1998 年----2001 年發(fā)生在上海浦東和虹橋機(jī)場的低空風(fēng)切變的情況
表2 上海浦東和虹橋機(jī)場的低空風(fēng)切變情況（1998 年----2001 年）
日期 時間（UTC） 地點 發(fā)生高度或階段 飛機(jī)狀態(tài)
98/07/26 09P
20
P 虹橋 250 英尺 降落
00/01/25 13P
07
P 浦東 200 英尺 降落
00/02/18 09P
34
P
浦東 100 米 降落
00/02/18 10P
15
P
虹橋 200 英尺 降落
00/06/10 07P
45
P
浦東 450 米 降落
00/08/16 06P
20
P
浦東 著陸 降落
01/02/26 05P
03
P
浦東 280 米 降落
01/03/14 12P
　
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