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空風切變警告失敗率。系統再不斷經改良，現在美國機場所用的系統稱之為第三代低空風切
變警告系統（phase-III LLWAS)，該系統在跑道兩端向外延伸三海里范圍內有足夠的測風傳
感器，通常有12—16 個之多。系統能提供跑道向外延伸3 海里，離進場走廊300 米下區域
的風切變探測能力P
[4]，[5]
P。
LLWAS系統是由測風儀及處理器（離地面20—30 米）所組成，它用以探測并確認危害
性低空風切變，并將此實時信息提供給管制塔臺管制員和機場氣象臺觀測員，以便提供危害
性低空風切變，包括微下擊暴流警報給機場正在降落或起飛的飛機。測風儀計量風向的精確
度為±3.0 度，可自動進行磁北校準，對介于0 到99 kts 的風速的測量精度為±2 kts 或
實際風速的±5 % (取較大值)，系統觀測周期為10 秒。系統將風場資料轉換成一個風的向
量(u，v)，指向風的去向，供危害性風切變探測分析算法P
[6]
P使用。測量的單位為米/秒，正v
值表示磁北方向，而正u值表示磁東方向。系統利用任意三點（需符合三角形夾角不得小于
25 度和任二點距離需介于1—5 公里之間的測風儀資料，算出此三角形里的輻合輻散場，再
與其他三角形遞歸運算，得出起降區低空風切警報信息。當測風網內探測到跑道方向順風或
頂風值超過預定參數值(單位為kts)的低空風切變情況時，系統發布風切變警告。這由飛機
因環境風場造成的增減速程度來定，飛機順風從15 kts至29 kts或頂風大于 15kts的時候
稱作風切變，減速大于29kts時稱作微下擊暴流P
[6]、[7]
P。若有兩個風切變/微下擊暴流同時出
現，系統以最嚴重者的強度和最接近飛機的起降位置編發警告。
雖然LLWAS 系統具有時效性強，虛報率低和可以業務化的優點，但是由于測風儀和處理
器安裝有一部分需要在機場圍界以外，給安裝選址、維護和保養帶來較大難度。
1.4 激光雷達
激光雷達（LIght Detection And Ranging (LIDAR) System），采用類似于激光測距機
的原理與構造研制，是一種工作在從紅外到紫外光譜段的探測系統。通常，把利用激光脈沖
進行探測的稱作脈沖激光雷達，把利用連續波激光束進行探測的稱作連續波激光雷達。
用于探測風切變的激光雷達是一種基于多普勒效應的眼安全的紅外線多普勒雷達，安裝
在一個環境掩體內，能在少于5 分鐘內產生達到10 公里高度的本地垂直風廓線，在10 分鐘
內半徑掃描到16 公里，風速精確度0.5 米/秒。在晴朗天氣下能測出至少8 公里遠的風場情
況，也可以對飛機尾渦進行探測、跟蹤和測量，還能監測煙霧效應，主要可以對風切變、陣
風鋒和紊流做出危險警報P
[8]
P。
激光雷達能在晴天和干燥的環境下進行風場的探測，相比多普勒雷達和風廓線儀設備優
勢比較明顯，但是它在降水的環境下信號衰減比較強，而且用于機場低空風切變業務運行剛
剛開始，由于投入業務的使用還比較少，還缺少一些具體應用經驗的積累。
1.5 集成的業務化風切變警報系統
集成的業務化風切變警報系統一般由LLWAS和機場多普勒雷達構成，已在美國幾十個機
場實施，效果明顯P
[9]、[10]
P。
還有就是將風廓線儀、激光雷達、機場多普勒雷達和基于LLWAS算法的自動觀測系統測
風儀構成的業務風切變警報系統，這在我國香港有著很好的應用P
[11]、[12]
P。
除此之外，我們還展望利用最新中小尺度數值預報模型，加強各類近時資料的同化，結
合觀測實際，建立本地預報風切變模型，從而將探測和超短時預報相互結合，提高風切變告
警服務的質量。如美國軍方已在從事這方面的實際運行。
1.6 各類低空風切變探測設施設備比較
下面，我們通過各類低空風切變探測設施設備比較表對各類低空風切變探測設施設備比
較和分析：
4
表1 各類低空風切變探測設施設備比較表
低空風切變探測設施設備 優點 缺點
機場多普勒天氣雷達 探測較大范圍風場
應用成熟，有可借鑒的方法和
模型
晴天不能使用
風場反演算法不確定
分辨率隨著距離變差，安裝位置要
求高
需要專業人員
風廓線儀 晴天可用
探測垂直風切變有優勢
雨天效果差
單部不能反演整個風場
需要前期經驗積累
低空風切變預警系統 成熟，業務化程度高
操作簡單
安裝位置選擇和保護困難
激光雷達 晴天可用
安裝要求相對簡單
雨天效果差
應用少，缺少可借鑒的方法和模型
集成的業務化風切變警報系統 全天候、全方位測量
產品可信度高
造價昂貴
技術含量高造成維護成本大
通過對上述一些用于業務的探測風切變設施設備和手段的分析，我們認為，目前情況下，
對于風切變多發和飛行密度很大的地區引入低空風切變告警系統、建設激光雷達、機場多普
勒雷達和建立本地探測及預報風切變模型是有效探測風切變不可或缺的手段。
2 低空風切變的預報
研究本地風切變發生的天氣學背景，可以為建立預報風切變模型和加強低空風切變警報
的服務質量提供很好的基礎。
2.1 上海地區低空風切變情況分析
表2 是1998 年----2001 年發生在上海浦東和虹橋機場的低空風切變的情況
表2 上海浦東和虹橋機場的低空風切變情況（1998 年----2001 年）
日期 時間（UTC） 地點 發生高度或階段 飛機狀態
98/07/26 09P
20
P 虹橋 250 英尺 降落
00/01/25 13P
07
P 浦東 200 英尺 降落
00/02/18 09P
34
P
浦東 100 米 降落
00/02/18 10P
15
P
虹橋 200 英尺 降落
00/06/10 07P
45
P
浦東 450 米 降落
00/08/16 06P
20
P
浦東 著陸 降落
01/02/26 05P
03
P
浦東 280 米 降落
01/03/14 12P
　
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