航空气象：气象雷达课件

,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,气象雷达,（3）39,气象雷达（3）39,航空气象：气象雷达课件,雷达探测基本知识,雷达探测的原理,雷达是以向空间发射电磁波，并检测来自目标的回波的方式来判断目标是否存在，以及目标的空间位置。,利用气象雷达不但可以测出降水区域，而且可以测出，机场附近及航线上的雷暴、降水的湍流与冰雹，使管制人员能够引导飞机安全飞过这些区域。,雷达探测基本知识 雷达探测的原理,气象雷达的种类：,1、天气雷达,又称测雨雷达，主要用于探测降水的发生、发展和移动，并以此来跟踪降水系统。工作波长3-5厘米，它能探测200 400km范围内的降水和积雨云等目标。测定其垂直和水平分布、强度、移动方向、速度和发展趋势。发现和跟踪天气图上不易反映出来的中小尺度系统。,气象雷达的种类：,2、测云雷达,主要用以探测未形成降雨的云层高度、厚度以及云中物理特性的气象雷达。由于云滴直径很小，所以测云雷达选用比较短的波长。,3、多普勒气象雷达,多普勒气象雷达是利用多普勒效应来测量云和降水粒子相对于雷达的径向运动速度，它除具有一般天气雷达的功能外，还可以测出各高度上的风向、风速、垂直气流速度、湍流和强的风切变、云雨滴谱。特别在监测雷暴、下击暴流、龙卷等航空危险天气方面十分有效。,2、测云雷达,多普勒效应是指物体辐射的波长因为光源和观测者的相对运动而产生变化，在运动的波源前面，波被压缩，波长变得较短，频率变得较高。,在运动的波源后面，产生相反的效应，波长变得较长，频率变得较低,多普勒效应是指物体辐射的波长因为光源和观测者的相对运动而产生,航空气象：气象雷达课件,航空气象：气象雷达课件,4,、机载气象雷达,是供飞行人员在飞行中探测航线上的积雨云、雷暴等危险天气的雷达。,4、机载气象雷达,只有物体具有导电能力，才能对雷达的电磁波产,生一定的反射，形成雷达回波,对降水区的探测：,水是一种导体，液态的水滴具有良好的导电性。,对于降雨区，雨滴的直径越大，该雨区所产生的雷达,回波越强。,干冰雹是指在0度线以上的冰雹，其表面是冻结,的。干冰雹所产生的反射回波只相当同样尺寸水滴的,五分之一，所以颗粒较小的冰雹区域所产生的反射回,波很弱，难于被雷达所检测。要能被一般雷达正常检,测，冰雹的直径要,一英寸（2.5厘米）,左右。,湿雪和湿冰雹由于表面有一层水膜，所以能形成,很强的回波。,只有物体具有导电能力，才能对雷达的电磁波产,降水区的反射特性与金属有明显差别，电磁波不,能穿过金属向前传播，对于空中的降水区域来说，由,于雨滴不能充满降雨空间，雨水的导电性也不如金,属，加上气象雷达所发射的电磁波的波长很短，因而,当雷达波由无雨区射向降雨区时，除了会在雨区界面,处反射一部份入射波能量外，雷达波仍可继续穿入整,个降雨区域从而产生不断的反射。,雷达波在穿透整个雨区而射向位于雨区 后面,的其他气象目标时，也同样会使这些较远的气象目,标产生各自的雷达回波，从而发现较远的气象目标。,降水区的反射特性与金属有明显差别，电磁波不,对湍流（乱流）的探测：,天气雷达是通过与湍流夹杂在一起的水滴反射雷达波时的多普勒效应而检测湍流的。,被湍流所夹带的水滴在反射雷达波时，由于其急速多变的运动特点，与一般降水区所产生的反射波明显不同，天气雷达正是根据这一特性来检测湍流的。,所以要注意：,直径较小的干冰雹，干的雪花、晴空湍流区不能被有效检测。天气雷达也不能直接探测晴空湍流区。,对湍流（乱流）的探测：,雷达显示,雷达显示器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。,天气雷达常用的显示方法有：,1,、平面位置显示（,ppI,）,电子束从屏幕中心向外作等速的径向扫描，显示出雷达站周围气象目标的分布。,2,、距离高度显示（,RhI,或高显）,它是用来显示气象目标的垂直分布。,雷达显示,地面雷达回波的识别,降水回波的识别：,层(波)状云降水回波特征：,在平显上（PPI）层状云降水回波的范围较大，呈绿色比较均匀的片状，边界发毛，破碎模糊。（见附图21）在高显（RHI）上，层状云降水回波高度不高，顶高一般约5-6公里随地区和季节有所不同。回波比较平坦，没有明显的对流单体突起。（见附图22）,对流云降水回波特征：,在平显上,，对流云降水回波呈块状，尺度较小，从几千米,到几十千米，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。（见附图23）,地面雷达回波的识别降水回波的识别：,航空气象：气象雷达课件,在高显上,，对流云降水回波呈柱状，底部及地，顶部较高，中心是黄色和红色。,一些强烈发展的 单体，回波顶常呈现为砧状或菜花状。,还有一些强烈发展的对流云在成熟阶段降水还未落到地面前，常呈纺锤状，中间为明亮的红色。,在高显上，对流云降水回波呈柱状，底部及地，顶部较高，中心是黄,混合性降水絮状回波：,混合性降水的回波常表现为层状云降水回波和积状云降水回波的混合。它往往与高空低槽、低涡、切变线和地面静止锋等天气形式相联系，回波外形呈絮状。常是连阴雨天气的征兆。,在平显上，它的回波表现为范围较大，回波边缘呈现支离破碎，没有明显的边界，回波中夹有一个结实的团块，为黄色和红色。（见附图25）,混合性降水絮状回波：,（4）雹云回波特征：,由于雹云的云体庞大高耸。云内含水量较大因此,在雷达显示器上表现为强度很大，边缘格外分明的块,状回波。（见附图26）,指状,钩状,扇形边缘,U形缺门上升气流流入一侧,（4）雹云回波特征：指状钩状扇形边缘U形缺门上升气流流入一侧,（,5,）其他类型降水回波,1,、雪的回波,:,由于冰晶和雪片对微波的散射能力比水滴小很多，对微波的衰减作用也较小，因此雪的回波通常比连续性降水回波弱。,（5）其他类型降水回波,2,、冻雨回波：,冻雨回波就 象春季的层状云降水回波，结构均匀，呈丝条状，有的地方还有一些小的块状，回波较强,3,、沙暴中的降水回波,当沙暴天气伴有微量降水时，在雷达屏幕上就会有回波，其特征具有混乱的蜂窝状结构。这种结构反映大气极不稳定，上升，下降气流特别紊乱，回波的空洞区说明该处有强烈的上升运动，带起沙尘造成沙暴，而回波区是下降气流造成的微弱降水区。,2、冻雨回波：,雷达综述图,是天气雷达系统探测到的，用一定形式的天气现象的图形,描述，可表现出降水区、单个的雷暴单体，雷暴单体的廓线和,雷暴活动区,雷达综述图的主要内容,1、雷达回波区用,黑色实线,表示,2、恶劣天气监视区用,虚线,围起来的范围表示，表示该区域内有强烈雷暴或龙卷,3、降水区有关的回波的顶高和底高用数字表示，横线上为顶高、下为底高，单位为100英尺（30米）,雷达综述图,4、回波强度用等高线的形式绘出，雷达图形上强度的,6个等级合并为3条周线,（1）第一条周线代表12级回波，既弱到中度回波，轻到中等降水,（2）第二条周线34级回波，较强和强回波，较大和大降水,（3）第三条周线56级回波，很强和极强回波，强烈和极强降水,5、雷达回波移动方向用箭头表示，若是雷暴单体，,其移动速度用箭头前的数字表示，单位KT，而回波线,或回波区的移动速度用矢量表示，一条短线10KT，,半条短线为5KT,6、其余说明见图12-4,4、回波强度用等高线的形式绘出，雷达图形上强度的,航空气象：气象雷达课件,机载气象雷达,现代飞机上的气象雷达均为彩色气象雷达，它可以用来探,测航路上的雷雨、湍流、冰雹等恶劣天气域，飞行员根据气象,雷达所提供的平面位置显示象，可以及时操纵飞机沿安全的路,径避绕各种危险区域。,机载气象雷达的体积小、重量轻。,机载气象雷达探测的是，航路前方，及左右扇形区域内的天气，并能显示出气象目标的平面分布图像，及它们相对于飞机的方位。,彩色气象雷达用象征性的颜色来表示降雨率不同的区域。大雨区为红色，表示该区域有一定的危险性,机载气象雷达 现代飞机上的气象雷达均为彩色气象雷达,中雨区为黄色，是人们常用提醒注意的颜色,小雨区为绿色，其意为安全。,湍流区为紫色或品红色,，提醒飞行员避绕。,由于,湍流,中水滴急速多变的运动，会使反射的回波产生明显的多普勒效应，它于,一般降水,所产生的回波有很大的不同，按照美国国家气象局的分类标准，将速度变化在612米/秒之间的湍流定义为中度湍流，机载气象雷达能显示中度以上的湍流，其检测门限为5米/秒。,中雨区为黄色，是人们常用提醒注意的颜色,航空气象：气象雷达课件,航空气象：气象雷达课件,机载气象雷达除了可以探测航路上的危险气象区域外，还可用于观察飞机下方的地形，发现航路上的突立山峰等障碍以及用作雷达导航信标等。,下降的冰雹遇到较暖的上升气流时就会在其表面形成一层薄的水膜，对入射的雷达波产生有效的反射。另一类冰雹是没有包裹水层的干冰雹，,对雷达波的反射能力很差，不容易被机载气象雷达所探测。,机载气象雷达除了可以探测航路上的危险气象区域外，还可用于,机载气象雷达的基本工作方式,1、准备（STBY）方式,这是雷达在开机以后必须经历的一个 过度状态。按下STBY工作键，雷达的 接受机即正常工作，但发射机处于加温准备状态，须待70S.如果开机后立即按下其他工作方式键，系统也会自动进入准备状态，不会进入所选择的工作方式，此时显示器上会显示WAIT（等待）字样。,2、自检（TEST）方式,可以对雷达系统的性能状态进行快速全面检查。在空中和地面都可选用自检方式。如果系统性能正常，屏幕上会显示出规则的彩色自检图形；如发现系统存在故障时，显示屏上的自检图形即消失，同时显示所检查出的故障组件通告信息。（见附图29）,机载气象雷达的基本工作方式,3、气象（WX）方式,雷达工作于气象方式，降雨率不同的区域在屏幕上用不同的色彩表示出来。但一般肉眼可见的云区是不产生雷达图象的，即机载气象雷达不能探测不降雨的云区,4、湍流（TURB）方式 按压湍流方式键，屏幕将显示湍流区的紫色(品红色)图象，其他雨区的红、黄、绿色图象不显示。有的也可合二为一显示。,5、轮廓（CYC）方式,显示器上所提供的也是空中气象目标的平面分布图像。所不同的是这时屏幕上的红色图象将会按每秒一次的间隔闪烁-半秒显现半秒消失，所消失的红色图象区呈现为一个黑洞，提醒飞行员注意那些较强的红色降雨区。,3、气象（WX）方式,6,、,地图（,MAP,）方式,雷达处于地图方式时，显示器上会用不同的颜色,显示出飞机前下方扇形区域中的地形。观察城市、山峰,、河湖、海岸线等，地形轮廓的彩色地图，可以帮助飞,行员判明飞机当前的地理位置及飞机的实际航向。在缺,少地面导航设备的荒凉地区，也可以利用气象雷达所提,供的地图来进导航。,6、地图（MAP）方式,与气象目标一样，地貌图象的颜色也是象征性的。,绿色：江、河、湖、海,黄色：陆地,红色或紫色：大型城市,平坦的大地回波很弱，一般不能形成显示图象，,丘陵，山地由于具有起伏不平的反射面，其回波能量明显高于平地，因而可以显示出清晰的轮廓图形。,与气象目标一样，地貌图象的颜色也是象征性的。,飞机高度比较低的时，或在飞机下滑进近时，,飞机前方突出的山峰也会被雷达波束照射到，在荧,光屏上形成鲜明的图象，此外在相邻高度层上飞行,的大型飞机，一般也能形成目标回波，使飞行员及,时察觉。,气象雷达这一特性，在雾天，低云层等能见度差的情况下，或夜航的飞机以及地形杂的山区飞行的飞机具有重要意义。,飞机高度比较低的时，或在飞机下滑进近时，,利用气象雷达回避各种恶劣天气区域时,1,、应回避一切在屏幕上显示为红色和紫色的区域，尽量与这些区域保持,20,海里以上的距离，一些不夹带较多雨粒的湍流区会存在于较大降雨区以外的地方。,2,、在两块雷暴云之间穿越时距离不应小于,5070KM,3,、在巡航高度较高时，应经常下俯天线以保持对低高度雷暴的监视。在低高度飞行时，应常上仰天线，以避免误入高层雷暴的下方。,利用气象雷达回避各种恶劣天气区域时,使用机载气象雷达的注意事项,(1)机载气象雷达是一种天气雷达，它只