机场测风技术和设备
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相当的水平风水平切变值 2.6(米/秒)/30米， 可 作为能对飞行构成危害的强度标准。
1.5 机场垂直风切变
垂直风的切变标准：尚无强度标准。
下降气流
下冲气流
（下击爆流）
91米高度上的下降速度 <3.6米/秒 >3.6米/秒
800米直径内的辐散值 <144/时
>144/时
1.6 机场需求
阵风
距离、角分辨力较低； 不能满足短暂和偶发性的风切变监测：扫描取
样体制的制约、地物杂波干扰。
天气雷达
风廓线
晴空风场 激光雷垂达直激廓光线风廓线 自动气象站
2.2 微波风廓线雷达
晴空下监测风廓线，补充高空风 数据，预警垂直切变；
可提供比风塔、探空气球更快的 探测；
2.2 微波风廓线雷达特点
提供较高时空分辨率的垂直风廓线分布
接收脉冲，vr
相干多普勒测 风激光雷达
脉冲宽度决定 的回波宽度
距离门测距
c
R
treturn t0
2
2.4 测风激光雷达原理
雨滴
微波雷达
尘粒
波长 5cm
气溶胶
激光雷达 波长 1.6μm=1.6×10-4cm
2.4 测风激光雷达特点
测量范围
50
45
40 激光雷达在晴
35
朗天气下突出
30
C波段 天气雷达
机场需要通过测风设备进 行风场监测和风危害预警
侧风
1.6 机场需求
为管理人员判断是否允 许飞机起飞和降落，提 供充分的信息。
2 机场风场监测设备
自动气象站 气象浮标 风廓线雷达
TDWR 激光雷达
遥感测量设备
天气雷达 风廓线 激光雷达 激光风廓线 自动气象站
天气雷达
强对流风场
大范围
风廓线 激光雷达 激光风廓线 自动气象站
风廓线仪
天气雷达 自动气象站
天气雷达
风廓线
晴空风场
人眼安全
激光雷达 激光风廓线 自动气象站
易于建设
2.4 测风激光雷达原理
雷达望远镜转动可实 现2维和3维立体扫描
气溶胶反射信号带有 多普勒频移
散射回波，vx
多普勒测风速
vd
vr
v
2ur
发射脉冲，v
扫描头既发射 又接受回波
θx=θy
近似圆柱形 光束出射
短程补充
2.3 自动气象站
沿跑道而设的风速表
海上浮标气象站
2.3 自动气象站
地面的风速、风向、温度、 湿度、气压等；
风传感器，直接探测； 点探测，测量范围小；
要素 风速 风向
测量范围 0-75 0-360
分辨率 0.01 0.01
准确度 ±0.1 ±2
单位 m/s 度
浮标气象站 跑道气象站
微波雷达在雨 雾天气下更佳
25
20
X/C波段天气雷达+激光雷达
15
激光雷达
10
5
可以提供全天时、全天候 测风能力
0
dBZ
-40 -30 -20 -10 0 10 20 30 40 50 60 70
强度等级
水平风垂直切变强度标准
轻度 中度 强烈 严重
m/s/30m 0-2 2.1-4 4.1-6 >6
Байду номын сангаас
1/s 0-0.07 0.08-0.13 0.14-0.2 >0.2
1.4 机场水平风水平切变
美国 机场低空风切变报警系统的报警标准：
机场平面有中央站和五个分站，各分站距中央站平 均约为3公里左右。系统规定任意分站与中央站的风向 风速向量差达到7.7米/秒以上时即发出报警信号。
2.2 微波风廓线雷达特点
技术指标 波段
探测范围 最低探测高度
距离精度 测量范围
风廓线 1290MHz 3km/8km
200m 60m 水平风速：0～60m/s； 垂直风速：±20m/s； 风 向：0～360°
2.2 微波风廓线雷达特点
技术指标
时间分辨率 径向速度分辨率 风速测量精度 风向测量精度
2.2 微波风廓线雷达缺点
• 盲区大，200米以下风场数据不稳定、不可靠； • 仅能获得风廓线数据，无法知道风场资料； • 强天气条件下数据质量较差.
2.2 微波风廓线雷达建设
机场的进近区和进离港航路等重要的局部空域，如存在 典型而特别的风场特征，应进行固定点上空风场剖析性探测。
地面气象参数
天气雷达 风廓线 激光雷达 激光风廓线 自动气象站
2.1 机场天气雷达特点
在观测模式上： 能够快速对机场低空进行面扫描； 低仰角面对跑道扇体扫，少于2分钟； 跑道方向RHI扫描。
2.1 机场天气雷达建设
• 波束与跑道夹角越小越好； • 雷达对跑道的视角良好；
2.1 机场天气雷达优点
• 准确和及时的监测灾害性天气，对强天气伴随的典 型风场进行识别；
1.2 机场风切变危害
美国1980-2003年 湍流导致飞机事故
日本1990-2007年 飞机事故统计
晴空风切变已经成为飞机安全最大隐患
1.3 机场水平风垂直切变
单位距离内的风速变化值表示风切变强度；
空气层垂直厚度通常30m，风资料2分钟左右均值；
国际民航认为0.1(1/s)以上的垂直切变会对飞机带来威胁；
风廓线
3波束指向：≤3分钟 5波束指向：≤5分钟
≤0.2m/s ≤1.5m/s (RMS) ≤10°(RMS)
2.2 微波风廓线雷达优点
• 自动化程度高，时空分辨率高； • 提供地面3km或更高的垂直和水平风廓线； • 无线电回声探测装置，还可提供大气虚温廓线，
提供高分辨率的、持续的、实时的大气风和温度；
应用广泛
2.1 机场天气雷达
用于机场，通常C波段、X波段
2.1 机场天气雷达特点
技术指标 波段
风速测量范围 距离探测精度
速度范围 速度精度 谱宽范围 谱宽精度
C波段 5300-5700MHz
≥150km 150m ±64m/s 1m/s 0-16m/s 1m/s
X波段 9300-9700MHz
≥120km 120m ±32m/s 1m/s 0-16m/s 1m/s
• 大范围降水的定量估测，对台风、暴雨等大范围降 水天气的监测距离可远达400km，对龙卷气旋等小 尺度强天气也能做有效探测；
• 可实现机场区域实时的气象监测，极大提高机场对 灾害性天气预测预警能力，必备的气象探测设备。
2.1 机场天气雷达缺点
晴空环境下监测能力受限：波长为cm量级； 不能满足因地形引起的小局部风场监测要求：
机场测风技术和设备
目录
1 机场风切变 2 机场风探测设备
2.1 机场天气雷达 2.2 微波风廓线雷达 2.3 自动气象站 2.4 测风激光雷达 2.5 激光风廓线雷达
3 系统集成、数据融合和预警发布
1.1 机场风切变类型
微暴风切变
阵风切变
海风切变
低空气流和其他垂直切变
大气湍流
地形引起的切变和湍流
1.5 机场垂直风切变
垂直风的切变标准：尚无强度标准。
下降气流
下冲气流
（下击爆流）
91米高度上的下降速度 <3.6米/秒 >3.6米/秒
800米直径内的辐散值 <144/时
>144/时
1.6 机场需求
阵风
距离、角分辨力较低； 不能满足短暂和偶发性的风切变监测：扫描取
样体制的制约、地物杂波干扰。
天气雷达
风廓线
晴空风场 激光雷垂达直激廓光线风廓线 自动气象站
2.2 微波风廓线雷达
晴空下监测风廓线，补充高空风 数据，预警垂直切变；
可提供比风塔、探空气球更快的 探测；
2.2 微波风廓线雷达特点
提供较高时空分辨率的垂直风廓线分布
接收脉冲，vr
相干多普勒测 风激光雷达
脉冲宽度决定 的回波宽度
距离门测距
c
R
treturn t0
2
2.4 测风激光雷达原理
雨滴
微波雷达
尘粒
波长 5cm
气溶胶
激光雷达 波长 1.6μm=1.6×10-4cm
2.4 测风激光雷达特点
测量范围
50
45
40 激光雷达在晴
35
朗天气下突出
30
C波段 天气雷达
机场需要通过测风设备进 行风场监测和风危害预警
侧风
1.6 机场需求
为管理人员判断是否允 许飞机起飞和降落，提 供充分的信息。
2 机场风场监测设备
自动气象站 气象浮标 风廓线雷达
TDWR 激光雷达
遥感测量设备
天气雷达 风廓线 激光雷达 激光风廓线 自动气象站
天气雷达
强对流风场
大范围
风廓线 激光雷达 激光风廓线 自动气象站
风廓线仪
天气雷达 自动气象站
天气雷达
风廓线
晴空风场
人眼安全
激光雷达 激光风廓线 自动气象站
易于建设
2.4 测风激光雷达原理
雷达望远镜转动可实 现2维和3维立体扫描
气溶胶反射信号带有 多普勒频移
散射回波，vx
多普勒测风速
vd
vr
v
2ur
发射脉冲，v
扫描头既发射 又接受回波
θx=θy
近似圆柱形 光束出射
短程补充
2.3 自动气象站
沿跑道而设的风速表
海上浮标气象站
2.3 自动气象站
地面的风速、风向、温度、 湿度、气压等；
风传感器，直接探测； 点探测，测量范围小；
要素 风速 风向
测量范围 0-75 0-360
分辨率 0.01 0.01
准确度 ±0.1 ±2
单位 m/s 度
浮标气象站 跑道气象站
微波雷达在雨 雾天气下更佳
25
20
X/C波段天气雷达+激光雷达
15
激光雷达
10
5
可以提供全天时、全天候 测风能力
0
dBZ
-40 -30 -20 -10 0 10 20 30 40 50 60 70
强度等级
水平风垂直切变强度标准
轻度 中度 强烈 严重
m/s/30m 0-2 2.1-4 4.1-6 >6
Байду номын сангаас
1/s 0-0.07 0.08-0.13 0.14-0.2 >0.2
1.4 机场水平风水平切变
美国 机场低空风切变报警系统的报警标准：
机场平面有中央站和五个分站，各分站距中央站平 均约为3公里左右。系统规定任意分站与中央站的风向 风速向量差达到7.7米/秒以上时即发出报警信号。
2.2 微波风廓线雷达特点
技术指标 波段
探测范围 最低探测高度
距离精度 测量范围
风廓线 1290MHz 3km/8km
200m 60m 水平风速：0～60m/s； 垂直风速：±20m/s； 风 向：0～360°
2.2 微波风廓线雷达特点
技术指标
时间分辨率 径向速度分辨率 风速测量精度 风向测量精度
2.2 微波风廓线雷达缺点
• 盲区大，200米以下风场数据不稳定、不可靠； • 仅能获得风廓线数据，无法知道风场资料； • 强天气条件下数据质量较差.
2.2 微波风廓线雷达建设
机场的进近区和进离港航路等重要的局部空域，如存在 典型而特别的风场特征，应进行固定点上空风场剖析性探测。
地面气象参数
天气雷达 风廓线 激光雷达 激光风廓线 自动气象站
2.1 机场天气雷达特点
在观测模式上： 能够快速对机场低空进行面扫描； 低仰角面对跑道扇体扫，少于2分钟； 跑道方向RHI扫描。
2.1 机场天气雷达建设
• 波束与跑道夹角越小越好； • 雷达对跑道的视角良好；
2.1 机场天气雷达优点
• 准确和及时的监测灾害性天气，对强天气伴随的典 型风场进行识别；
1.2 机场风切变危害
美国1980-2003年 湍流导致飞机事故
日本1990-2007年 飞机事故统计
晴空风切变已经成为飞机安全最大隐患
1.3 机场水平风垂直切变
单位距离内的风速变化值表示风切变强度；
空气层垂直厚度通常30m，风资料2分钟左右均值；
国际民航认为0.1(1/s)以上的垂直切变会对飞机带来威胁；
风廓线
3波束指向：≤3分钟 5波束指向：≤5分钟
≤0.2m/s ≤1.5m/s (RMS) ≤10°(RMS)
2.2 微波风廓线雷达优点
• 自动化程度高，时空分辨率高； • 提供地面3km或更高的垂直和水平风廓线； • 无线电回声探测装置，还可提供大气虚温廓线，
提供高分辨率的、持续的、实时的大气风和温度；
应用广泛
2.1 机场天气雷达
用于机场，通常C波段、X波段
2.1 机场天气雷达特点
技术指标 波段
风速测量范围 距离探测精度
速度范围 速度精度 谱宽范围 谱宽精度
C波段 5300-5700MHz
≥150km 150m ±64m/s 1m/s 0-16m/s 1m/s
X波段 9300-9700MHz
≥120km 120m ±32m/s 1m/s 0-16m/s 1m/s
• 大范围降水的定量估测，对台风、暴雨等大范围降 水天气的监测距离可远达400km，对龙卷气旋等小 尺度强天气也能做有效探测；
• 可实现机场区域实时的气象监测，极大提高机场对 灾害性天气预测预警能力，必备的气象探测设备。
2.1 机场天气雷达缺点
晴空环境下监测能力受限：波长为cm量级； 不能满足因地形引起的小局部风场监测要求：
机场测风技术和设备
目录
1 机场风切变 2 机场风探测设备
2.1 机场天气雷达 2.2 微波风廓线雷达 2.3 自动气象站 2.4 测风激光雷达 2.5 激光风廓线雷达
3 系统集成、数据融合和预警发布
1.1 机场风切变类型
微暴风切变
阵风切变
海风切变
低空气流和其他垂直切变
大气湍流
地形引起的切变和湍流