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空风切变警告失败率。系统再不断经改良，现在美国机场所用的系统称之为第三代低空风切
变警告系统（phase-III LLWAS)，该系统在跑道两端向外延伸三海里范围内有足够的测风传
感器，通常有12—16 个之多。系统能提供跑道向外延伸3 海里，离进场走廊300 米下区域
的风切变探测能力P
[4]，[5]
P。
LLWAS系统是由测风仪及处理器（离地面20—30 米）所组成，它用以探测并确认危害
性低空风切变，并将此实时信息提供给管制塔台管制员和机场气象台观测员，以便提供危害
性低空风切变，包括微下击暴流警报给机场正在降落或起飞的飞机。测风仪计量风向的精确
度为±3.0 度，可自动进行磁北校准，对介于0 到99 kts 的风速的测量精度为±2 kts 或
实际风速的±5 % (取较大值)，系统观测周期为10 秒。系统将风场资料转换成一个风的向
量(u，v)，指向风的去向，供危害性风切变探测分析算法P
[6]
P使用。测量的单位为米/秒，正v
值表示磁北方向，而正u值表示磁东方向。系统利用任意三点（需符合三角形夹角不得小于
25 度和任二点距离需介于1—5 公里之间的测风仪资料，算出此三角形里的辐合辐散场，再
与其他三角形递归运算，得出起降区低空风切警报信息。当测风网内探测到跑道方向顺风或
顶风值超过预定参数值(单位为kts)的低空风切变情况时，系统发布风切变警告。这由飞机
因环境风场造成的增减速程度来定，飞机顺风从15 kts至29 kts或顶风大于 15kts的时候
称作风切变，减速大于29kts时称作微下击暴流P
[6]、[7]
P。若有两个风切变/微下击暴流同时出
现，系统以最严重者的强度和最接近飞机的起降位置编发警告。
虽然LLWAS 系统具有时效性强，虚报率低和可以业务化的优点，但是由于测风仪和处理
器安装有一部分需要在机场围界以外，给安装选址、维护和保养带来较大难度。
1.4 激光雷达
激光雷达（LIght Detection And Ranging (LIDAR) System），采用类似于激光测距机
的原理与构造研制，是一种工作在从红外到紫外光谱段的探测系统。通常，把利用激光脉冲
进行探测的称作脉冲激光雷达，把利用连续波激光束进行探测的称作连续波激光雷达。
用于探测风切变的激光雷达是一种基于多普勒效应的眼安全的红外线多普勒雷达，安装
在一个环境掩体内，能在少于5 分钟内产生达到10 公里高度的本地垂直风廓线，在10 分钟
内半径扫描到16 公里，风速精确度0.5 米/秒。在晴朗天气下能测出至少8 公里远的风场情
况，也可以对飞机尾涡进行探测、跟踪和测量，还能监测烟雾效应，主要可以对风切变、阵
风锋和紊流做出危险警报P
[8]
P。
激光雷达能在晴天和干燥的环境下进行风场的探测，相比多普勒雷达和风廓线仪设备优
势比较明显，但是它在降水的环境下信号衰减比较强，而且用于机场低空风切变业务运行刚
刚开始，由于投入业务的使用还比较少，还缺少一些具体应用经验的积累。
1.5 集成的业务化风切变警报系统
集成的业务化风切变警报系统一般由LLWAS和机场多普勒雷达构成，已在美国几十个机
场实施，效果明显P
[9]、[10]
P。
还有就是将风廓线仪、激光雷达、机场多普勒雷达和基于LLWAS算法的自动观测系统测
风仪构成的业务风切变警报系统，这在我国香港有着很好的应用P
[11]、[12]
P。
除此之外，我们还展望利用最新中小尺度数值预报模型，加强各类近时资料的同化，结
合观测实际，建立本地预报风切变模型，从而将探测和超短时预报相互结合，提高风切变告
警服务的质量。如美国军方已在从事这方面的实际运行。
1.6 各类低空风切变探测设施设备比较
下面，我们通过各类低空风切变探测设施设备比较表对各类低空风切变探测设施设备比
较和分析：
4
表1 各类低空风切变探测设施设备比较表
低空风切变探测设施设备 优点 缺点
机场多普勒天气雷达 探测较大范围风场
应用成熟，有可借鉴的方法和
模型
晴天不能使用
风场反演算法不确定
分辨率随着距离变差，安装位置要
求高
需要专业人员
风廓线仪 晴天可用
探测垂直风切变有优势
雨天效果差
单部不能反演整个风场
需要前期经验积累
低空风切变预警系统 成熟，业务化程度高
操作简单
安装位置选择和保护困难
激光雷达 晴天可用
安装要求相对简单
雨天效果差
应用少，缺少可借鉴的方法和模型
集成的业务化风切变警报系统 全天候、全方位测量
产品可信度高
造价昂贵
技术含量高造成维护成本大
通过对上述一些用于业务的探测风切变设施设备和手段的分析，我们认为，目前情况下，
对于风切变多发和飞行密度很大的地区引入低空风切变告警系统、建设激光雷达、机场多普
勒雷达和建立本地探测及预报风切变模型是有效探测风切变不可或缺的手段。
2 低空风切变的预报
研究本地风切变发生的天气学背景，可以为建立预报风切变模型和加强低空风切变警报
的服务质量提供很好的基础。
2.1 上海地区低空风切变情况分析
表2 是1998 年----2001 年发生在上海浦东和虹桥机场的低空风切变的情况
表2 上海浦东和虹桥机场的低空风切变情况（1998 年----2001 年）
日期 时间（UTC） 地点 发生高度或阶段 飞机状态
98/07/26 09P
20
P 虹桥 250 英尺 降落
00/01/25 13P
07
P 浦东 200 英尺 降落
00/02/18 09P
34
P
浦东 100 米 降落
00/02/18 10P
15
P
虹桥 200 英尺 降落
00/06/10 07P
45
P
浦东 450 米 降落
00/08/16 06P
20
P
浦东 着陆 降落
01/02/26 05P
03
P
浦东 280 米 降落
01/03/14 12P
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