第十八章_气象雷达

机载气象雷达
机载气象雷达可以探测航路上的雷雨、湍流、冰雹等恶劣天气区域，辅助飞行 员沿安全路径避绕各种危险区域。 特点：
体积小，重量轻，构成简单（普通雷达由六部分组成，机载雷达由四部分组成：收发 组、天线组、显示器、控制盒）
探测范围为航路前方及左右扇形区域（通常可达320n mile 即592km），显示气象 目标的平面分布图像及相对于飞机的方位。 降水率的彩色雷达色调： 红色－大雨区； 黄色－中雨区； 绿色－小雨区； 黑色－微雨或无雨区。 紫色（或品红、降红色）－与降雨区相伴的湍流区【有些雷达用白色表示湍流区】。 除可探测航路危险气象区域外，也可用于观察飞机前下方地形等障碍物，用作雷达导 航信标。
机载雷达的基本工作方式
准备（STBY）方式 开机后的过渡状态，准备状态约持续70s，此时显示器上显示“WAIT”等待字样。 自检（TEST）方式 是对雷达性能的快速全面检查。在地面或空中均可进行。性能正常时显示器显示出规 则的彩色自检图；有故障时显示故障组件通告信息。 气象（WX）方式 按下wx键，降水率不同的区域在屏幕上用不同色彩显现。注：机载气象雷达无法探测 不降雨的云区。 湍流（TURB）方式 按下此键，屏幕上显示出湍流区的紫色（或品红）图像，其它雨区的红、黄、绿色图 像不显示。 轮廓（CYC）方式 此时屏幕显示空中气象目标的平面分布图。红色降雨区按每秒一次（半秒消失）的间 隔闪烁提醒飞行员注意。此时黄色盒绿色图像仍与气象方式一样稳定显示。 地图（MAP）方式 显示器以不同颜色显示飞机前下方扇形区域中的地形。可帮助飞行员判明当前地理位 置和飞机实际航向。
目前所用雷达均为彩色显示，根据目标物的反射率，将不同强度 的回波分为若干色调。如我国的714系列天气雷达将反射率因数 从0到75dBZ分为从深蓝到深红15种颜色。
雷达回波的识别－降水回波
层，
呈比较均匀的片状，边缘发毛，破碎模糊。
气象雷达的分类
探测气象要素和各种天气现象的气象雷达可提供飞机前方气象情況的准确和连 续的图像，并以距离和方位的形式显示出来，为飞机改变航道﹑避开颠簸区域 和飞行安全提供保障；为天气预报，火箭﹑导弹的发射与飞行提供必要的气象 资料；为机场气象保障和气象研究提供资料。 气象雷达可分为测雨雷达﹑测云雷达和测风雷达等。 测雨雷达又称天气雷达，是利用雨滴﹑云状滴﹑冰晶﹑雪花等对电磁波的 散射作用来探测大气中的降水或云中大滴的浓度﹑分布﹑移动和演变，了 解天气系统的结构和特征。测雨雷达能探测台风﹑局地雷暴﹑冰雹﹑暴雨 和强对流云等，并能监视天气的变化。 测云雷达 工作原理和测雨雷达相同，主要用来探测云顶﹑云底的高度。如 空中出現多层云时，还能测出各层的高度。由于云粒子比降水粒子小，测 云雷达的工作波长较短。测云雷达只能探测云比较少的高层云和中层云。 对于含水量较大的低层云，如积雨云﹑冰雹等﹐测云雷达的波束难以穿透， 因而只能用测雨雷达探测。 测风雷达 用来探测高空不同大气层的水平风向﹑风速以及气压﹑溫度﹑湿 度等气象要素。测风雷达的探测方式一般都是利用跟踪挂在气球上的反射 靶或应答器，不断对气球进行定位。根据气球单位時間內的位移，就能定 出不同大气层水平风向和风速。在气球上同时挂有探空仪，遥测高空的气 压﹑温度和湿度。 大多数国家的气象雷达已布设成网，探测范围可覆盖本国本土。飞机上也 装有机载天气雷达。
雨区随机分布，无组织性，降水分布范围较宽，没有明显边界，是在大气不稳定是的对流中或波 状云中出现的降水。
阵雨线：
雨区受天气系统或地形影响具有一定组织性。风向不变时，阵雨线走向不会明显变化，但影响范 围较小。
雷暴区： 强风暴：
雷达网图像中雷暴的尺度表现为10－15km，降水强度大。
与飑线相连的强风暴对应一条强降水线，几个雷暴排成一线，降水区连在一起，强回波形成一个 个分离的红色区域，主要雨区大约有15－20km2。少数几个地方有低层强回波沿雷达径向方向 拉长，形成辉斑回波，表明有冰雹出现。 有的强雷暴形成明显的螺旋状回波。强降水的弯曲云墙部分地环绕一个直径约3－4km的区域 （钩状回波）预示有可能爆发龙卷风。
入。
地面通电时应注意：
不在加油或排油时使用发射工作当时，防止引燃蒸发汽； 不在机库或近距离存在建筑物、大型金属反射面的情况下使用雷达，避免回波过强损坏雷达接
收机；
地面自检时，应将天线上仰，避免天线波束照射近处地面目标和人（飞机前方00-1200，距离 3km范围内）；
习题：
一、单选题： 1、目前飞机上普遍采用的机载气象雷达是一种（ ） A:天气雷达 B:测云雷达 C:测距雷达 D:气候雷达 2、下述何种状态描述了层状云降水的回波特征（ ） A:尺度小，呈块状 B:浓白色，边缘整齐 C:范围较大，呈比较均匀的片状 D:带状分布，有皱纹
雷达图上的雨带分析
暖锋雨带 暖锋雨带形成在地面锋线之前的中空和高空，雨带具有带状结构，宽约100km，与地面 锋线平行；随时间移动缓慢。 冷锋雨带 冷锋附近的雨带有两种： 窄雨带－“线状对流”，是连续性雨带，对应地面冷锋位置，在地面产生突发性强降水。 雨带形成与相对低的低层（3km以下），当对流发展强烈是会产生雷暴甚至龙卷。 宽雨带－几条雨带的并存，沿活跃的冷锋分布或位于其后部；雨带被小雨区包围；当地面 冷锋过境是会有较大的雨，通常不会因地形受到强烈改变。有时雨带中有因地形对雷达波 束屏蔽而出现明显空白。 对流云降水带： 零散阵雨：
雷达图上的雨带分析
单部雷达只能显示出某一地区的降水情况，雷达网图像 可以显示出降水区的整体分布。 不同的反射率可反映不同的降水强度（mm/h），雷达 不同色调可以显示雨强，从而辅助天气系统分析。
雨强 （mm/h） 颜色
0．3－1 深蓝色
1－4 绿色
4－8 黄色
8－16 粉红色
16－32 红色
>32 浅蓝色
雷达显示
雷达显示器的作用是把目标的回波信号显示在荧光屏上， 直接测定目标的大小、位置、强度和性质等。 天气雷达常用的显示方式有：
平面位置显示（平显或PPI） 电子束从屏幕中心向外作等速的径向扫描，可在荧光屏上显示出 雷达站周围气象目标的分布； 距离高度显示（高显或RHI） 用来显示气象目标回波的垂直分布。
在RHI上，层状云降水回波高度不高，顶高一般5－6km。 随地区和季节不同，回波顶比较平坦，没有明显的对流单
体突出。
雷达回波的识别－降水回波
对流云降水回波特征： 平显上，对流云降水回波呈块状，尺度较小，从几千米到 几十千米，内部结构密实，边缘清晰，黄色和红色的区域 呈块状或点状分散在蓝色和绿色的区域中。 高显上，对流云降水回波呈柱状，底部及地。顶部较高， 在彩色图上，中心是黄色和红色。降水回波一般发展较高， 多数在6－7km以上，随地区和季节不同。一些强烈发展 的单体，回波顶呈现砧状或花菜状、纺锤状（降水未落地 前）
气象雷达
气象雷达原理
气象上用的气象雷达一般由天线、发射、接收、显示四个 部分组成的。它的探测基本原理是由发射系统产生大功率、 短持续时间的电磁波脉冲序列，通过天线发射出去，以光 速在大气中传播。若遇到云滴、雨、冰雹等气象目标物时 将发出散射作用，其中向后散射部分将返回发射点，通过 接收系统接收后，经过一系列的电路处理，最后显示系统 在系统在荧屏上，把与目标物的方向和距离等一一对应的 回波形状和强弱等显示出来。天气雷达通过对云雨的观测， 可以探测云和降水的位置和分布，发生和发展，移动和结 构等，从而及时测雷暴、暴雨、飑线、冰雹等灾害性天气 进行跟踪监测，从而最大限度地减轻灾害损失。其中最大 探测距离为500公里。
雷达回波的识别－降水回波
其它降水的回波： 雪的回波：
雪的回波通常比连续性降水的回波弱。
PPI上，回波分布均匀。丝缕状结构明显，边缘模糊不清，没有确定的边 界；但雪的回波水平范围比连续性降水回波大，强度弱。
RHI上，雪回波的顶部高度较低，一般只有3－4km，较强的回波区在 2km以下。
高显上，回波特征是高低起伏，高峰常达到雷阵雨的高度，较低的平 坦部位一般只有连续性降水的高度，有时出现零度层亮带。
絮状回波是连续阴雨天的征兆，这种回波出现时，降水时间长，累积 雨量大，有时可达暴雨的程度。
雷达回波的识别－降水回波
雹云回波特征： 雹云云体庞大高耸，云内含水量较大，在雷达上显示为强 度很大，边缘格外分明的块状回波。 在平显上，雹云回波远离雷达一侧（或上升气流流入的一 侧）有时出现呈“U”形的无回波缺口；强对流回波一侧有 时伸出强度较大、边缘分明、但尺度较小的指状回波或钩 状回波，它通常位于云体回波移动方向的右侧或右后侧。 在高显上，雹云回波柱粗大、高耸、陡直、顶部呈花菜状 和砧状。在雹云内部上升气流的部位，呈现弱回波穹隆。
习题
5、机载气象雷达选择轮廓方式，是为了提醒飞行员（ ） A:注意飞机的航迹 B:注意所有存在降水的区域 C:注意存在湍流和冰雹的区域 D:注意存在较强降水的区域
6、机载气象雷达未探测到冰雹，而飞机却遭到了雹击，是因为（ ） A:冰雹被云层所遮蔽，无法探测到 B:波束照射区域内的冰雹是湿性的 C:波束照射区域内的冰雹是干性的 D:机载气象雷达出了误差
使用机载气象雷达的注意事项
飞行中注意事项：
机载气象雷达是一种天气雷达，只能探测到含有水滴的气象目标，不能有效地探测到干冰雹、 干雪、一般的云、雾及晴空湍流。 不能作为地形回避和空中防撞的主要依据。对山峰、相遇飞机的探测能力和所显示的相应图像 及位置精确度不高，不能满足地形回避和防撞的要求。 应避免因选用较短显示距离而使飞机进入“盲谷区域”。从而难以保证有足够的时间和以较大 的安全距离避开已邻近的恶劣天气区。 机载气象雷达可以帮助飞行员避开危险气象区域。对雷暴、湍流和冰雹等危害天气区，不应进
雷达回波的识别－非降水回波
云的回波：云回波的主要特征是强度弱、底部不及地。 层（波）状云： 在平显上的回波是薄膜状和小片状，强度很弱，边缘不整齐；在高 显上顶部平坦，底部不及地，厚度和强度随距离减小，有时可以观 测到雨幡的回波。 对流云： 在平显上呈分散、孤立的小块状，尺度很小。在高显上初始回波顶 常位于空中5km左右，呈两头尖的米粒状或上大下小的倒梨状，强 回波位于回波顶附近，对流云的回波发展迅速，条件适合时很短时 间就会出现阵雨或雷雨。 雾的回波： 回波很弱（雾滴粒子过小），灵敏度高的雷达可显示出。且雾的高 度较低，不易从环境区分。只有范围较大、高度较高的平流雾可观 测。 在PPI上雾的回波呈均匀弥散状，犹如薄纱；在RHI上，雾的回波高 度很低，顶高只有1km左右。
3、在雷达平面显示器上，下述何种形状描述了对流云降水的回波特征（ ） A:范围较大，边界不清晰，有时呈片状 B:逗点状，结构密实，尺度小 C:片状，范围较小，边界模糊 D:块状，尺度小，结构密实，边缘清晰
4、雷达显示器上出现絮状回波时，常出现（ ） A:连绵的小雨 B:较大的阵雨 C:冰雹 D:连续性降水且雨量较大
冻雨回波：
类似于春季的层状云降水回波，结构较均匀，呈丝条状，有的地方有一 些小的块状，回波较强，其顶部高约6－7km。
沙暴中的降水回波：
PPI上回波特征为具有混乱的蜂窝状结构（大气不稳定，上升下降气流紊 乱）回波中的空洞地区说明该处有强烈的上升气流带起沙尘造成沙暴， 回波区是下沉气流造成的微弱降水区。
雷达回波的识别－降水回波
混合性降水－絮状回波： 混合性降水回波表现在层状云降水回波和积状云降水回波的混合。往 往和高空低槽、低涡、切变线和地面静止锋等天气形式相联系，回波 外形呈棉絮状。 平显上，回波范围较大，回波边缘支离破碎，没有明显边界，回波中 夹有一个结实的团块，为黄色和红色。有时呈片状、带状或块状。