1 中国民用航空局 新疆空管局 气象中心,乌鲁木齐 830016
2 成都信息工程大学 大气科学学院 高原大气与环境四川省重点实验室,成都 610225
为了研究低空风切变风场结构,针对乌鲁木齐机场2021-11-26发生的风切变不安全事件,采用FC-Ⅲ型激光测风雷达产品数据,配合美国国家环境预报中心再分析资料和常规气象观测资料进行分析和验证,取得了风切变演变过程的数据。结果表明,该次风切变过程发生在特定的地形风作用下,冷锋前小尺度冷空气造成显著的风向风速变化,东南风急流底部与西北风风带形成倾斜向上的垂直切变区,并引发冷锋型低空风切变; 风切变发生前1 h,乌鲁木齐机场周边出现了风场转换; 平面位置显示模式比航空器报告提前10 min监测到风切变,为东南大风风速骤减区,且风切变区随冷空气渗透西移; 冷空气渗透过程东南大风层变薄西撤;07#跑道附近,正侧风迅速减小且进近过程中伴有风向的大角度转变;冷空气由25#跑道向07#跑道楔形渗透,渗透过程发生在08:30~10:25期间;激光雷达捕捉到该次低空小尺度冷空气活动,分析出冷空气由东北侧进入呈后倾状态的演变过程和结构,并触发了中度风切变预警。这一结果对提高气象服务保障能力是有帮助的。
激光技术 测风激光雷达 低空风切变 飞行安全 风场结构特点 laser technique wind light detection and ranging low-level wind shear flight safety structural characteristics of wind field
1 成都信息工程大学 大气科学学院 高原大气与环境四川省重点实验室, 成都 610225
2 中国民航 青海空管分局 气象台, 西宁 810000
低空风切变是航空安全的重大威胁, 为了研究高原机场典型低空风切变精细结构和演变规律, 针对西宁机场2020-02-13出现的两类低空风切变过程, 利用FC-Ⅲ型激光测风雷达资料, 结合地面实况和风廓线雷达资料进行了分析。结果表明, 两类风切变成因和演变特征有所差异, 顺风切变线呈“锥形”, 由机场西侧向东“嵌入”跑道, 而逆风辐合线则呈“弓状”, 自东向西影响机场, 最大风速均超过20m/s; 风场垂直结构具有不同特征, 超过15m/s风速带向下传播造成顺风切变, 逆风切变时风向首先在近地面变化超过160°; 两次过程下滑道模式相邻时刻风速差均超过15m/s。高时空分辨率激光测风雷达能较好地探测到风切变的演变过程和精细结构, 这对提高航空安全保障具有重要意义。
激光技术 低空风切变 航空安全 垂直结构 演变特征 laser technique low-level wind shear aviation safety vertical structure evolution characteristics
1 青岛华航环境科技有限责任公司，山东 青岛 266000
2 哈尔滨工业大学（深圳），广东 深圳 518055
利用北京首都机场18R-36L、19-01两条跑道南端入口附近的两台相干多普勒测风激光雷达的RHI扫描模式探测风速数据，分别计算在不同的风速、风向区间内两条跑道及其南下滑道区域600 m高度下各高度层的径向风速平均偏差。结果表明：在西北大风背景下，18R-36L跑道上空风速与同高度风速对比有偏小现象，这与在相同背景风条件下三条跑道接地带区域观测到的风速特征相吻合。另外风速偏小现象在300°～330°风向区间最显著，且偏差最小值区域出现在18R跑道入口附近。通过风切变强度因子进一步统计在西北大风条件下36L和01跑道下滑道区域风切变发生的强度及位置。统计表明：36L跑道的风切变频次及强度整体高于01跑道，其中300°～330°风向区间两条跑道的风切变事件发生最频繁，且顺风风切变频次明显高于逆风风切变频次，但逆风风切变发生的高度比顺风风切变发生的高度要低。
测风激光雷达 风速偏差 低空风切变 统计分析 wind lidar wind speed deviation low-level wind shear statistic analysis 红外与激光工程
2021, 50(12): 20210119
1 Institute for Advanced Ocean Study, College of Information Science and Engineering, Ocean Remote Sensing Institute, Ocean University of China，Qingdao26600，China
2 Institute for Advanced Ocean Study, College of Information Science and Engineering, Ocean Remote Sensing Institute, Ocean University of China，Qingdao26600，China
3 North China Regional Air Traffic Management Bureau of CAAC, Beijing100621, China
为实现不同成因类型的低空风切变观测，利用两台相干多普勒测风激光雷达在北京首都国际机场展开试验观测。针对干性雷暴和地形引起的两类风切变，分别采用多普勒波束摆动（Doppler Beam Swing，简称DBS）和下滑道两种扫描模式进行风切变的探测与识别。结果表明，DBS模式风切变识别方法可有效识别干性雷暴引起的水平低空风切变，下滑道模式可有效识别地形诱导的下滑道顺风和逆风风切变。干性雷暴造成的风速骤增、风向突变和上升下降气流的强烈对流是引发低空风切变的主要原因。地形诱导风切变主要由高速气流和复杂下垫面相互作用产生，具有偶发性和瞬变性的特点。
激光雷达 航空安全 低空风切变识别 干性雷暴 地形 lidar aviation safety low-level wind shear dry thunderstorms terrain
1 Chengdu Southwest Institute of Technical Physics, Chengdu60225, China
2 College of Atmospheric Science, Chengdu University of Information Technology, Plateau Atmosphere and Environment Key Laboratory of Sichuan Province, Chengdu6105, China
介绍了低空风切变识别的研究情况，提出了一种基于激光测风雷达的机场低空风切变识别算法，针对性设计了重点监测区域和告警方式；并于2016年春季和2018年春夏季，在气候、地形复杂度不同的多个机场进行低空风切变监测试验，通过分别与国外某型激光测风雷达以及同时段航空器报告结果做对比，评估本文算法的切变识别能力。试验结果表明，本文算法可以有效监测到激光测风雷达探测范围内的低空风切变，命中率可达88%以上。
低空风切变 激光测风雷达 航空安全 low-level wind shear laser wind radar civil aviation safety
针对民航机场风切变探测与预警, 研制了一种三维激光测风雷达, 采用全光纤脉冲相干探测体制, 结合独特的二维光电扫描球结构, 以及新的下滑道扫描策略, 以实现下滑道迎头风与侧风切变的同时测量.2018年3月至11月, 利用该雷达在多种工作模式下对攀枝花机场上空及周边大气风场与风切变进行了探测试验.在3月至5月大风季节期间, 机组报告的风切变均成功被雷达探测.对一次典型个例进行分析, 验证了所研制的三维激光测风雷达在地理气候复杂的高原机场风切变探测的有效性.
激光测风雷达 低空风切变 民航机场 下滑道 侧风 迎头风 Wind lidar Low level wind shear Civil aviation airport Glide path Crosswind Headwind
1 中国海洋大学 信息科学与工程学院 海洋遥感研究所, 山东 青岛 266100
2 青岛海洋科学与技术国家实验室 区域海洋动力学与数值模拟功能实验室, 山东 青岛 266237
3 青岛镭测创芯科技有限公司, 山东 青岛 266000
介绍了低空风切变及其预警的研究工作、相干多普勒测风激光雷达反演风场算法以及计算下滑道逆风廓线算法.进一步分析了2015年冬季和2016年春季北京首都机场低空风切变观测实验中所观测到的风切变案例, 利用多种测量模式开展案例中风切变的监测, 并对风切变观测结果进行了验证.实验结果表明, 短距相干多普勒测风激光雷达多种测量模式均可能有效探测低空风切变.
低空风切变 相干多普勒激光雷达 逆风廓线 航空安全 low-level wind shear coherent Doppler lidar headwind profiles civil aviation safety
中国海洋大学信息科学与工程学院海洋遥感研究所, 山东 青岛 266100
低空风切变极易对起降过程中的飞行器、风力发电机的结构产生破坏性影响。简要介绍了低空风切变及风切变的危害,详细介绍了相干多普勒激光 雷达的工作原理和低空风廓线反演算法,以及利用风廓线、风矢量图、风速梯度图等观测数据提取风切变的方法。分析了2015年春季北京首都机场 低空风切变个例发生的气象条件和风切变强度。实验结果表明相干多普勒测风激光雷达能有效探测分析低空风切变。
低空风切变 相干多普勒激光雷达 风廓线 low-level wind shear coherent Doppler lidar wind profiles
1 中国民航大学 天津市智能信号与图像处理重点实验室，天津 300300
2 民航气象技术研究所，天津 300300
3 香港天文台，香港 999077
提出了一种新的基于斜坡检测的激光雷达低空风切变预警算法,该算法将下滑道扫描与单双斜坡检测相结合。首先，把下滑道扫描方式下获取的激光雷达径向风速投影到下滑道上，进行数据重构。其次，对逆风风廓线进行单斜坡及双斜坡梯度变化的检测并以国际上规定的低空风切变阈值及风切变强度因子判别公式判断风切变。使用香港天文台实际激光雷达数据进行了实验验证，结果表明新方法能够检测出单斜坡未能检测出的风切变。该方法是有效的，对于提高风切变的预警率有重要意义。
斜坡检测 低空风切变 激光雷达 下滑道扫描 ramps detection low-level wind shear lidar glide-path scanning 红外与激光工程
2016, 45(1): 0106001
