气象雷达

合集下载
  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
·在 PF 的 ND 上,选择足够的显示范围,以避让恶劣天气,并监控其严重 程度(巡航中,通常是 80 海里或更低)
应该利用远距离和近距离共同决定计划更改来避让恶劣天气。此项技术可以 防止“盲径”效应:即虽然上看近距离 ND 显示上看,可以安全地进行航道更改; 但是在远距离 ND 显示上,却可能显示有障碍。
对于所有气象雷达,尤其是 X-带/平直天线雷达,如果能有效地管理天线 倾角并正确选择 ND 范围,那么就可以避免过度扫描/扫描不足,以得到最佳探 测和显示。
的确,ND 上显示的回波是由雷达光柱切割后的单元。ND 并不代表飞机高 度的单元。为了清楚地理解气象雷达显示,应该将天线倾角考虑在内。
图9 沿雷达光柱的显示
Ⅱ.1 积雨云(Cb)结构
飞行中,由于气流颠簸和强降雨,积雨云(Cb)结构会是主要的危险源。
冰雹
由于冰雹的影响以及气象雷达不能指示回波性质的原因,因此它代表了一种 主要的威胁。只有对积雨云结构的了解和对不同线索的观察才会起到帮助作用。 积雨云中的冰雹随着高度和风的改变而改变(图 2): ·FL100 以下,可能会在暴风雨区域下遭遇冰雹,位置处在云中或在云周围(至
此项新科技衰减现象更严重,因此存在强降水时,探测气象单元的能力降低。 因而 X-带雷达应该被用作避让而不是穿越恶劣天气的工具。
飞行技术管理部
第七页 共十七页
气象雷达的使用
新一代气象雷达装有: ·自动倾角功能,此功能可以根据飞机的高度自动调节雷达天线倾角(参照Ⅳ.1)
图1 自动倾斜功能 ·或是自动扫描功能,它将沿着飞机的计划线路不停地进行垂直和水平扫描,保 存数据并显示一个三维的气象图像。
气象雷达的使用
最佳使用气象雷达
Ⅰ 介绍
尽管越来越多的飞机装有一到两个飞机气象雷达,但飞机驶入强烈积雨云的 情况仍有发生,并由此导致了人员伤害或飞机严损(图 1)。
图1 遭遇冰雹后的 A320 雷达天线屏蔽器
此飞行操作简报注解旨在提供关于气象雷达性能和极限的附加信息,希望籍 此提高飞行机组对此系统的整体认识并防止此类事件的再次发生。
图 13 盲径效应 正如Ⅳ.1 段中所述,天线的倾角应该根据范围的选择而进行调整。为了覆 盖 ND 上的全部区域,气象雷达应该有稍稍的负天线倾角,这样可以防止过度扫 描。正确的设置可以在 ND 的上端显示一些地面回波。
Ⅳ.3 增益
气象雷达面板上的增益旋钮用于调节接收器的敏感度。自动位是增益旋钮 探测标准暴风雨单元的最佳位置。
雷达不能探测到: ·云、雾或风(雨滴太小,或是根本没有降水) ·晴空气流颠簸(无降水)
飞行技术管理部
第三页 共十七页
气象雷达的使用
·风切变(无降水,程度较轻的除外) ·沙尘暴(对雷达波而言,固体颗粒几乎是透明的) ·闪电
反射率
雷达回波是与雨滴的大小成比例的,因此也与降雨的强度有关。过小的雨滴 (如雾滴)将不会有回波,而较大雨滴(如暴风雨雨滴)将反射大部分的雷达波 (图 4)。
气象雷达的使用
需要注意的是,颗粒的反射率并不与其产生的危险成比例。举例来说,如果 离大海较近,空气可能会很潮湿。在这种情况下,热对流产生的云会富含大量的 水。这些云的反射率很高,但并不一定会构成大的威胁。另一方面,赤道附近的 陆上区域风交汇处会产生大规模的干上升气流,所产生的气象单元比中纬度对流 单元的反射率低得多,因此也更难探测。但是,云中或云上的气流颠簸的强度可 能高于气象雷达上所显示的强度。
人工调节是可用的,可用来作天气分析。
飞行技术管理部
第十二页 共十七页
气象雷达的使用
总的来说,应该使用自动位,进行单元评估时除外。如果人工使用增益来 进行深入的天气分析,那么在分析结束后必须重置至 CAL(AUTO)位。
调低增益
在低纬度时,单元的反射率较强,气象雷达显示上可能会出现很多红色小点。 在高纬度并存在严重积雨云的时候也会出现这种情况。在此情况下,调低增益: ·可以帮助判定两个单元之间的相对强度 ·可以帮助突出强对流单元,因为在颠簸显示模式下,颠簸显示不受获取影响。 ·可以在层云雨中寻找嵌入单元 ·可以使衰减的单元更加明显可见,这样可以帮助辨别非常活跃的单元。
现代气象雷达可以对云层后面信号衰减的情况进行信号修正。这就减少了信 号被衰减的现象。尽管如此,还是应该将气象雷达显示上红色区域后面的黑洞视 为可能是有强对流天气的区域。
尽管气象雷达有了衰减修正功能,但还是不可以用雷达穿越显示的恶劣天气 区或靠近恶劣天气区绕飞。应该只将气象雷达视作避让恶劣天气的工具。
图6 两个活跃单元后面的信号衰减
飞行技术管理部
第五页 共十七页
气象雷达的使用
飞行机组应该引起注意的气象形状
飞行机组应该警觉某些显示包含的提示:
·形状
机组应该比观察颜色更加仔细地观察形状,从而探测恶劣天气条件。 不同颜色的区域紧密地排立在一起通常预示着强颠簸区域(图 7)。
图7 不同颜色的区域紧密地排立在一起 有些形状可以很好地对强冰雹进行指示并意味着强垂直对流(图 8)。迅速 改变的形状,不管是什么具体情况,都预示着强天气对流活动。
图4 雨滴大小相对应的反射率 降水的反射率不仅取决于降水的强度,还取决于降水的类型。湿降水对雷达 波的反射强于干降水。举例来说,干冰雹的反射率远远低于湿冰雹的反射率(图 5)。暴风雨的上部的反射率弱于中部,因为上部含有冰晶,而中部充满了水和湿 冰雹。
图5 雨滴类型相对应的反射率
飞行技术管理部
第四页 共十七页
Ⅱ 背景信息——统计数据
气象雷达只有在飞行机组充分使用系统性能,并且理解屏幕显示的前提下才 能显现出它的功效。导航显示(ND)上的雷达回波影象显示了雷达探测到的内 容。飞行机组基于此信息背景下所采取的决定因其对 ND 雷达影象理解的不
飞行技术管理部
第一页 共十七页
气象雷达的使用
同而不同,同样地,飞行机组的经验以及他们对气象雷达极限的理解对决定也有 影响。
图2 自动扫描功能
飞行技术管理部
第八页 共十七页
气象雷达的使用
Ⅳ 操作标准 — 最佳操作
天气报告,包括飞行签派提供的(如 SIGMET)和飞行中接收到的(如 VOLMET, ATIS),告知机组飞行中可能出现的天气情况。最佳使用气象雷达的 做法是将其与天气报告和天气预报结合起来使用。随后可以在飞行中利用气象雷 达进行探测,分析并避让有重要天气情况。
图2
不同积雨云位置对应的遭遇冰雹的风险
飞行技术管理部
第二页 共十七页
气象雷达的使用
颠簸
颠簸随同积雨云出现的情况不只局限于云内。气象雷达在晴空中无法 探测到颠簸,因此有必要采取预防性的措施。应该与积雨云保持至少 5000 英尺的垂直距离和 20 海里的水平距离,以将遭遇严重颠簸的风险降至最低。
闪电是存在严重颠簸强有力的提示。 注: 决定积雨云顶端的高度的方法在Ⅳ.1 段中有所提及。
Ⅱ.2 气象雷达原理
为了精确地理解气象雷达显示,有必要了解雷达原理。
气象雷达探测性能
气象雷达只能探测到降水雨滴(图 3)。探测到多少取决于雨滴的大小,位 置和数量。水粒的反射率是同样大小冰粒反射率的 6 倍。
图3 气象雷达原理 雷达能探测到: ·降雨 ·湿冰雹和潮湿的气流颠簸 ·冰晶、干冰雹和干雪。然而如下所释,这三个因素之给出的反射很少。
多 2 海里) ·FL100 到 FL200 之间, 60%的遇到冰雹的情况发生在积雨云内,40%在云外,
云层之下 ·FL200 以上,最有可能在云中遭遇冰雹。
通常冰雹在积雨云下风面威胁更大:这是因为湿气被强气流抬升,它开始冷 却并转化为冰雹,然后被吹到下风面。如果可能的话,最好是飞在积雨云上风 面以避免暴风雨。奇怪的是,在潮湿大气的情况下遇到冰雹的风险低于干燥大 气情况下遇到冰雹的风险。事实上大气中的湿气就像热传导器,它可以帮助融 化冰雹。
同样地,只要雪花在冰点高度之上,它的反射率就低。当它降到冰点高度之 下时,雪花就粘合在一起,外围有水包裹着。它们的反射率也随之增加,尽管它 们并不构成威胁,但是在气象雷达上可能会显示琥珀色或红色的单元。
衰减
因为气象雷达显示基于信号回波,强降水可能隐藏着更强的对流天气:大部 分的信号是由降水的前锋反射传回的。后部返回的信号较弱,在气象雷达上显示 为绿色或黑色区域。飞行机组可能将此理解为无威胁/威胁较小区域。
此颠簸功能只有在 40 海里(Doppler 测量性能范围)内,并且是潮湿气流颠簸 的情况下才生效。 注: 气象雷达不能探测到晴空颠簸和干颠簸。
Ⅲ 雷达科技
前几代的气象雷达使用的是抛物线式天线和 C-带频率(4000-8000MHz)。 新一代的雷达配有平直的天线,并使用 X-带频率(8000-12500MHz),其优势如 下: ·脉冲能量更高 ·波束更窄,明显提高了目标物的分辨率 ·反射率更高,因此总回波能量更高 ·颠簸和风切边探测 ·功耗低 注: 在地面时使用雷达应注意:雷达会导致人体伤害。
图 10 距离/倾角/高度之间的关系 应该根据选择的 ND 范围来调节天线倾角。在飞行中的大多数情况下,足够 的天线倾角设置可以在 ND 的上端显示一些地面回波。然而在起飞或爬升过程中, 如果预计飞机上方可能出现恶劣天气,则应该向上调天线倾角。设置天气倾角时 应该根据飞行进程、飞机高度、预计出现的天气状况和 ND 选择的范围来调节。 为了防止过度扫描或扫描不充分,应该在改变高度的时候改变天线倾角,装 有自动倾斜功能的雷达除外(图 11)。
飞行机组可以利用下面 4 个特征来操作雷达: ·天线倾角,这是波束中线和水平面的夹角 ·ND 的范围控制,它对最佳倾角设置有重要影响 ·增益调节,它可以调节接收器(通常应该设定在 AUTO 位)的敏感度。
接收器的敏感度因雷达系统的不同而不同。 ·雷达模式:天气(WX),天气+颠簸(WX+T)。
Ⅳ.1 天线倾角
飞行技术管理部
第九页 共十七页
气象雷达的使用
当飞向一个单元时,飞行机组可以使用下面的公式大致计算出飞机上方/下 方云层的垂直幅度:
h(英尺)~d(海里)*倾斜(度)*100 倾角:是指对应于气象单元影象从显示上消失时所选择的倾角。 举例来说,如果回波在 40 海里向下倾斜 1 度时消失,那么在飞机下方最高 点的距离为 4000 英尺。
图8 预示恶劣天气的形状
飞行技术管理部
第六页 共十七页
气象雷达的使用
在巡航高度,云中的水变成了冰,而气象雷达不能像探测水那样轻易地探测 到冰。垂直幅度高的云层意味着高能量的大气运动。因此,巡航高度时接收到的 任何回波都应视为颠簸。巡航时,应该与绿色或更强的回波单元保持至少 20 海 里的距离。
·颠簸
飞行技术管理部
第十页 共十七页
气象雷达的使用
图 11 高度层改变/倾角调整 气象回波和地面回波的差别较难区分。调整天线倾角会迅速改变地面回波的 形状和颜色,并最终导致这些回波消失。但气象回波不是这样。有些气象雷达装 有地面杂波抑制(GCS)功能,当打开此功能时,它可以抑制地面回波的显示。 积雨云的上端可能含有冰块,因此雷达的影象不能反映出形势的严峻度。为 了更好地探测天气,应该将气象雷达天线指向低一点的云层,比如说冰点以下的 云层(图 12),在那儿可以探测到水。如果在低处云层发现红色区域,应缩小天 线倾角以垂直地扫描此区域。红色单元的上方出现黄色或绿色区域意味着这些区 域有强对流天气。
有些气象雷达装有颠簸显示模式。此功能【TURB(颠簸)功能】基于多普 勒效应,对降水活动很敏感。同气象雷达一样,此颠簸功能只有在最低标准的降 水量以上才生效。为了做出安全飞行航迹的决定,特别是前方天气显示为密集时, 应该使用颠簸显示模式。
Байду номын сангаас轻微的降水区域在正常模式下显示为绿色,但是在强颠簸活动时显示为洋红 色。
图 12 暴风雨扫描
飞行技术管理部
第十一页 共十七页
气象雷达的使用
Ⅳ.2 显示范围
为了避免大规模的暴风雨,飞行机组必须在 40 海里以外的地方做出决定。 因此,飞行机组应该在 ND 上选择足够的范围。
·在 PM 的 ND 上:选择足够的显示范围做用于长时间天气避让的航道更改 计划(巡航中,通常是 160 海里或更低)
调低增益可以探测单元的最强部分,并在 ND 上显示为红色。通过缓慢地调 低增益,多数的红色区域会缓缓变成黄色,黄色会变成绿色,绿色区域会慢慢消 失。剩余的红色区域和最后变成黄色的红色区域是单元的最强部分,必须在可能 的最远距离进行避让(图 14)。
相关文档
最新文档