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撰文:江伟     2012年6月


机场范围上空出现风切变是造成航空意外的成因之一。自1990年代起不少现代化机场陆续安装了多普勒天气雷达以探测风切 变,为刚起飞和准备降落的航班提供风切变信息和预警,提升了航空安全。

机场升降区最强烈的风切变多由雷暴活动中的微下击暴流引起。成熟的雷暴中强烈而局部的冷空气突然下沉,在接触地面时向外扩散,形成微下击暴流,其带来的急 速风向和风速改变大大影响了飞机的浮力,因而对航班安全构成危险。关于微下击暴流和风切变的阐释,读者可以参阅天文台的小册子《风切变和湍流》[1]和 教 育资源的专题系列文章[2]

机场多普勒天气雷达的任务是探测机场范围的低空风切变,相比主要用来探测雨区发展和移动的天气雷达其技术更为先进。机场多普勒天气雷达利用多普勒原理[3], 探测雷达方向的径向风速。对于刚起飞和准备降落的航班来说,沿跑道方向的风速改变可能会影响飞机浮力,因此要有效监测影响机场升降区的风切变,机 场多普勒天气雷达须安装在跑道延伸的方向。对于香港国际机场来说,跑道的偏西方是海域,因此雷达必须安装在跑道的偏东方,即是大榄涌附近地方(见图一)。

微下击暴流的生命周期短,一般只维持约数分钟。在雷暴活跃期间,雷达须作频密扫描,以捕捉雷暴区气流的急速变化。同时,风切变的计算必须快捷准确,由电脑 系统自动进行才可及时把预警信息通知飞机师。因此机场多普勒天气雷达的雷达信号素质要求甚高,这包括精细的雷达波束,先进的软件以排除飞鸟、地形等对雷达 信号的影响,准确而高速转动的马达,以及可在雷暴期间仍能可靠地运作的设计等。

雷暴在香港是一种十分常见的天气现象,微下击暴流引起的风切变亦不时发生。随着香港机场的航空交通日益繁重,我们需要机场多普勒天气雷达作为机场的守护 者,以保障航班和乘客的安全。


图一
图一:大榄涌天气雷达站的位置

图二
图二:2012年4月16日大榄涌机场多普勒天气雷达图像显示
微下击暴流引起的风切变,风速转变达到约时速50海里。


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参考:

  1. 《风 切变和湍流》小册子, 香港天文台。
  2. 雷 暴引起的微下击暴流》,撰文:黄冠华,香港天文台教育资源电子通讯,第三 十一期(2011年9月)。
  3. 香港天气 雷达观测》,香港天文台。



最近修订日期: <2013年1月22日>