关键词：多普勒气象雷达；降水；雷达回波；风矢量场
引言
近年来，航空和气象越来越密切的密切联系在了一起，航空器的安全飞行需要气象信息支持，而航空飞行也可为气象部门提供观测数据。本文首先简要探讨危险天气对飞行的影响，接着对多普勒气象雷达在危险天气预报上的应用展开介绍，最后结合一次暴雨的预报过程展开分析并进行展望。
一 危险天气对航空的影响
根据国际民航组织事故报告，在全球航空业务中，死亡人数事故率总体呈现下降趋势，但由于气象因素所造成的飞行事故却呈上升趋势，目前已增加占到总事故的近三分之一。据统计，近70%的航班延误是由于天气造成的，每年因气象因素而引起航班延误所造成的损失高达数10亿美元，其中有相当部分的损失，只要正确掌握和运用气象条件是可以避免的[1]。
危险天气对飞行的影响是多方面、多种类的。常见的危险天气有低空风切变、雷暴、大气湍流等。下面我们简要分析危险天气对飞行的影响。
风切变即是指风在空间任意两点之间的矢量差。所谓的低空风切变就是指发生在600米以下的风的切变。飞行事故调查学通过研究得出如下结论：航空器的起飞和进近着陆阶段是事故的高发段，所以低空风切变也就成了在近地面对航空器飞行安全最具威胁的杀手。
雷暴即积雨云中发生的雷电交加的激烈放电现象，属于强对流天气一种。因其一般伴有阵雨，所以也常常与雷雨通称，它是积雨云强烈发展的标志。雷暴中有强烈的湍流，积冰，闪电，阵雨和大风，有时还有冰雹，龙卷风和下击暴流，是一种严重威胁飞机安全的天气，也是目前被世界航空界公认的航空飞行安全的天敌。
大气湍流是指大气中存在不规则气流。其对飞行的主要影响是导致航空器颠簸，即产生相对于重心呈线性振动的变号加速度，使飞机的高度、航向、倾斜角和其它特性会突然发生很大的变化。影响飞行安全。
降水对飞行有重要影响，例如降水降低了飞机起飞与着陆时的能见度，在降水区中飞行，能见度差，还可能产生积冰、颠簸、风切边等气象现象，极易造成航空器接地不良，严重时引起发动机熄火等，严重威胁飞行安全。
二 多普勒气象雷达简介
普通天气雷达可以探测云和雨回波的位置、强度等信息，而多普勒气象雷达除了具备上述功能外，由于它是以多普勒效应为基础，因此它还可以应用在大气风场、气流、湍流、降水等危害性天气的监控与预报方向。
多普勒气象雷达主要检测目标返回频率改变的差值，目标返回频率由下列公式决定：
图一为2018年3月22日由黄花机场雷达探测到的降水回波。14:00，在机场西北部70～130km之间。至15: 00左右长度达到了150 km，宽度却不足5 km，离机场不足30 km。15: 50机场开始出现雷雨大风，且强对流天气一直持续。至16: 35，主体向东南方移去，至17:10又形成了新积云。最终到到 19: 30 降水结束，整个降水持续5 小时之久。
3.2 雷达回波特征分析
图二 雷达回波图
图二为雷雨发展时期的一个多普勒雷达回波截图。改图为分层反射率强度最大值图(CＲ) 。
从上图中我们可以看出15: 30，雷雨结构已经十分明显，同时具有明显的带状结构，呈西南至东北走向，强度大于35dBz的回波可以大致分为3 段，一段位于机场的西南方向，呈块状，面积约有100km2 ; 另一段呈现为“八字”形，期间有4个明显的大于55dBz的块状回波，分别为A、B、C、D4个强回波单体，其中C单体直径最大，可达25km，这一段的前端部分及D 和C单体已经逼近机场，呈现出雷雨成熟期特有的“弓状”回波; 第3 段位于机场的东偏北方向，基本呈带状，强度多在35～50 dBz 之间。这种雷雨反射率梯度很强，形成两端中等偏强、中段最强的雷雨结构，反映阵风很强。
我们进一步分析雷达回波的外推。回波外推部分选取16: 48、17: 18 和17: 48即0、30、60 min 后的实况图与外推图进行比较。
在1 小时内，雷达回波由西南向东北方移动，且不断有新对流单体生成; 16: 48 雷达站西南方30 km处的强降水回波30 min后有所减弱，距雷达站东北50km 处西南至东北走向的2块强回波经过30 min后合并为一个大的强降水回波.
同时，在西南方向85～120 km处出现新的强降水回波; 60 min 后，回波整体向东北方向移动，距雷达站东南偏东方向120 km 范围内，均出现强降水回波，回波值最大可达50dBz。
经上述分析，我们发现利用多普勒气象雷达回波分析情况外推得到的小时雷暴发展、降水预测等方面都是可行的，利用这种方法来进行航空危险天气预报也是可行的。
四 结论
随着近几年民航发展迅速，飞机架次的不断增加，危险天气对民航航空的影响越来越突出。而利用多普勒气象雷达可以很好地预测危险天气的出现。
虽然很多机场已经建成或正在建设多普勒气象雷达，但随着科技的发展和资金的不断投入，我们不但要建成单部多普勒气象雷达，还要利用航空气象数据库的卫星网联接各机场的多普勒气象雷达，使之构成一个覆盖范围广、功能完整齐全的多普勒探测预报网络。使飞行安全得到更可靠、更有力的气象服务保障。
参考文献
[1] 胡家美,李萍.国际航空气象预报的发展趋势[J].广东气象,2009(4): 11-15.
[2] 李曾中,利用格点风资料进行台风活动期低纬流场特点分析[J]．气象，1983，96):11－13．
[3] 俞小鼎，姚秀萍，熊廷南等,新一代天气雷达原理与应用讲义[Z]．北京:中国气象局培训中心科学技术培训部， 2000:435．
论文作者:易鹏
论文发表刊物:《科技中国》2018年4期
论文发表时间:2018/8/10
标签：回波论文; 多普勒论文; 气象论文; 天气论文; 切变论文; 雷雨论文; 危险论文; 《科技中国》2018年4期论文;