气象雷达产品在机场强对流天气预报中的应用

气象雷达产品在机场强对流天气预报中的应用
摘要：近些年来，我国的航空工业越来越完善，航空需求也越来越高，不论是
民用飞行还是军用的航空飞行都在迅速增加。

但是在航空飞行中航路上往往会遇
到强对流天气，尤其是机场附近区域有强对流天气出现时，可能造成航班备降、
取消或者大面积延误，严重影响航班正常运行，因此，有必要在传统基础上增加
关于强对流天气的研究，以提升强对流天气的预测探测精准度，减少航空飞行人
员与经济损失，提高机场实际运行效率。

关键词：气象；雷达产品；机场；强对流；天气预报；应用
强对流天气是严重威胁航空安全的主要天气类型，其中包括有暴雨、冰雹、
大风、雷电、龙卷等多种类型。

由于强对流天气过程具有空间尺度小、突发性强、发生时间短等特点，导致强对流天气成为航空气象预报的难点与重点问题，目前，天气雷达已经成为气象监测预警的重要手段。

天气雷达能够发射与其相对应的脉
冲电磁波，电磁波在遭遇云雨天气过程时将极易散射至四面八方，而且雷达将会
接收后向散射波。

以往较为传统的天气雷达仅仅只能对回波当中的反射率因子进
行提取，而现有的多普勒天气雷达不仅仅能够对反射率因子信息进行提取，还能
对云雨当中的雷达径向运动速度及谱宽等信息进行提取。

目前，我国使用的新一
代天气雷达网是由多普勒天气雷达组成的，而且已经发展成为强对流天气过程监
测与预报的重要工具。

新一代天气雷达具有探测灵敏度高、空间分辨率高等特点，对于传统雷达无法探测的晴空回波也能够探测出来，因此被广泛应用于强对流天
气探测预警、估测雷达上方大气垂直风廓线、降水估计等多个领域，为天气雷达
产品在强对流天气临近预报当中的应用积累了较为丰厚的经验。

本文将着重探讨
天气雷达产品在机场强对流天气临近预报中的应用，以提高强对流天气临近预报
水平，为航班运行提供精准气象情报，保障航班安全、高效、有序运行。

1天气雷达的工作原理
雷达是一种无线电设备，指的是在电磁波背景下对目标物的距离与特征进行
探测的一种手段。

能够对目标物自身的性质进行测定。

当指数不均匀的物质被电
磁波照射到之后，电磁波的传播方向将会发生一定程度的变化，这一现象就被称
为散射。

之所以会出现上述现象主要是由于电磁波激发的次波无法充分抵消。

大
气当中的冰晶、水滴及气溶胶都将会发生散射，另外，折射指数不均匀的湍流也
将会出现散射。

对于大气中传播的雷达电磁波而言，其往后散射的部分光将会返
回至雷达方向上，为雷达天线接收提供一定的便利。

再与后向散射电磁波的频率、相位、延迟时间等信息相互结合，对未来的天气变化状况进行判断，特别是在降
水及风场等天气特征判断中发挥着重要作用。

2天气雷达产品在机场强对流天气预报中的应用
2.1反射率因子产品
此类产品能够对降水回波变化特征、降水强度、降水动态变化趋势等进行直
观反映，还能够与天气学特征相互结合对层云、积云、飑线、锋面、积层混合云
系等信息进行识别。

气象人员能够以其对反射率因子产品的掌握状况对回波强度
信息进行判断，从而对雷雨、大风、冰雹等天气进行确定。

另外，气象人员还能
够以反射率因子随时间的变化状况为依据，对降水回波移动路径及其发展趋势等
进行判断。

因此，反射率因子产品广泛应用于强对流天气临近预报当中，为做好
强对流天气临近预报工作提供了科学、有效的指导依据。

2.1.1基本反射率
在雷达体积扫面时，通过图像产品的方式对各个扫描仰角的回波强度进行显示，显示出的信息被称为基本反射率因子。

其中包含有4km、2km、1km三种类
型的分辨率；其距离范围则包含有460km与230km两种。

另外，基本反射率产
品的图像等级包括16和8两种类型。

随着探测模式的变化，基本反射率产品图
像的等级也将发生一定程度的变化。

使用基本反射率产品能够对冰雹、降雨、边
界层位置、风暴结构等进行估算，同时在冰雹、雷暴等强对流天气临近预报当中
发挥着不可替代的重要作用。

2.1.2强回波比例
在出现雷暴天气过程时，对闪电时间进行首次预报时应当参考0℃高度位置
处40dBz之上发展中的雷暴单体与回波高于25dBz回波体积两者之间的比例，并
将该数值定义为强回波比例。

在电荷发生分离时将会产生较为明显的冰相粒子，
由于其所处环境的温湿度、液态含水量等存在着差异，导致冰相粒子的效率与电
极性存在着很大程度的差异。

2.1.3回波顶高与组合反射率因子
当回波强度在18dBz以上的反射率因子被探测时，与其相对应的上空雷达能
够对最高仰角回波强度进行探测，这一高度被称为回波顶高度。

通常情况下，回
波顶越低，与其相对应的系统的强度将会有所减弱。

在预报天气时，如果回波顶
高比指定门限的范围高时，则表明会出现强对流天气过程。

雷达静锥区的存在，
其估测到的雷达周围的回波顶要低于实际情况，如果不能熟练掌握垂直外推方法，将会为风暴最高回波顶的判断造成了很大程度的困难。

2.2垂直累积液态含水量（VIL）
就垂直液态含水量而言，指的是某一个确定底面积格点区域内垂直柱体内液
态水的分布图像产品。

使用垂直累积液态含水量能够用来判断冰雹、雷雨等灾害
性天气过程。

以往在对冰雹回波进行判别时通常要与雷达回波参数信息相互结合，另外，还要综合多因子组合参数识别及双因子、单因子点聚图识别的方法进行，
还可以以回波形态特征为依据对冰雹天气过程进行判断。

目前，垂直累积液态含
水量广泛应用于气象领域当中，并成为判断风暴强度的一项重要指标，并为暴雨、冰雹等强对流天气过程的预警预报提供了科学的参考依据。

2.3平均径向速度产品
平均径向速度产品是指在360°方位体积扫描到的径向速度数据。

其代表的是
云雨粒子运动速度在雷达径向上的分量。

根据径向速度，可以把风暴的结构及大
气的结构推算出来。

而且在高空分析图形成的同时，还可以对径向速度进行调整，从而使气候条件分析及天气预报的准确性产生影响。

新一代多普勒天气雷达相对
于传统天气雷达，其可以从径向分量上得到风矢量，不仅为预报强对流天气临近
工作提供了便利，还提高了强对流天气预报的准确率。

2.4谱宽数据
在实际情况中，谱宽数据所反映出的是速度谱宽数据，其所代表的意义是速
度离散度的度量。

谱宽数据不仅涵盖了湍流、风切变、速度样本质量变化时平均
径向的速度信息，而且对密度不连续面的边界位置能够进行确定、判断径向量的
有效性水平，以及准确估算湍流的大小，可为开展强对流天气临近的预报工作提
供有效的指导。

3结语
研究天气雷达产品在强对流天气临近预报中的应用时，应当对基本的产品及导
出的产品进行综合性的分析与研究，尽可能排除由于算法或天气等因素的影响导
致数据信息不真实。

另外，气象预报员应当做好航空气象服务保障，精准预报，及时发布机场强对流天气预警信息，通报天气演变趋势，保障航班安全起降。

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