前言：随着科学技术不断的发展，气象技术在多个方面都有了革新突破，多普勒天气雷达的应用在世界范围内为气象系统提供出重要的气象信息。本文对多普勒天气雷达在航空气象中的应用进行简单的介绍，并且将其与传统的雷达在天气预报方面进行对比，进而对多普勒天气雷达进行探究。
1影响飞机飞行安全的主要气象要素
1.1风
我国常年受到西伯利亚冷空气的影响，由于冬季气温偏低导致风向、风速变化比较大，而且伴随阵风，使操纵飞机变得非常困难。低空风切变是引发飞行事故的一大不安全因素，尤其是微下击暴流，国内外多起飞行事故都与之有关，当机场通告存在低空风切变时，严禁机组进行起飞和着陆。飞机制造厂商对飞机起飞、着陆阶段的风速、风向都有限制，当风向风速超过限制时禁止起飞和着陆。
1.2雷暴
雷暴常常伴随着闪电、大雨、冰雹、大风等强对流天气现象。雷暴的产生基础是强烈的对流天气、充足的空气与水汽扰动，从而形成积雨云。积雨云在累积的过程中，变得越来越强烈，且云高会超过1万m。积雨云中的强烈乱流会可能使飞机失控，造成意外事故的发生，如果飞机进入到积雨云中，强烈的气流就会导致飞机高度瞬间改变，这种突然并且猛烈的高度变化常常导致旅客受伤，甚至造成飞机结构损坏，飞行员如果不能尽快脱离雷雨天气就有可能造成更大的损伤。
1.3积冰
积冰现象会破坏飞机的气动外形，尤其是导致机翼上下表面的气流提前分离，出现升力下降阻力增加的情况，严重的情况下甚至可能导致飞机失速。积冰会对飞机的操纵性能造成影响，甚至会影响飞机上的相关设备，比如影响空速指示、燃油供应等。严重的情况下会导致飞机发动机停车，甚至出现机毁人亡的现象。如果机翼与涡轮风扇叶片积冰会导致飞机发生剧烈抖动，发动机进气道积冰会降低发动机的性能，风挡积冰会影响驾驶员的可视距离。
2多普勒天气雷达在气象预报中的应用
2.1在航空天气预报中的应用
航空飞行任务在很大程度上会受到天气因素的影响，会阻碍任务的完成进度，更甚于影响飞行安全，在航空经济效益方面，气象学起到重要作用。在美国50年代初就对气象做出大量的专业研究，对航空中的气象问题做出各种探讨，我国气象部门经过系统的学习与改进，在60年代装备天气雷达，在长期的使用过程中对于该系统不断的改良，应用现代化技术使雷达系统信息信息化，使雷达信号处理能力达到较高的水平。随着科学技术不断的发展，航空技术也在不断的进步，现代化气象雷达与地面的导航通讯系统进行呼应，多普勒雷达系统在恶劣天气尤其对于强对流天气的探测系统发挥着重要的作用，根据风向的影响，逆风顺风对于飞机着陆的影响，强对流天气对飞行的影响等多种恶劣天气，多普勒天气雷达的测量准确性对于灾害的预判起到了重要的作用，对飞行任务和和航空运输都起到了重要作用。
2.2湍流及其检测
多项研究表明，湍流天气一般会在暴雨区域产生，一般在暴雨区域的中等高度会产生极其强烈的湍流，但是在保育区域的上下风向以及顶部等区域，也存在产生湍流的可能性，因此遇到暴雨天气，对于航天飞行任务的相关人员来说，一定不能掉以轻心。
目前对飞行安全威胁最大的恶劣环境之一就是湍流。目前对湍流探测主要是依靠多普勒效应，由于湍流区域一般会夹杂一定的水滴等物质，并且移动的速度很快，由于风的影响，移动方向变化无常，这就会在湍流区域形成一个与雷达发射电磁波频率相差较大并且频谱宽度较宽的多普勒频谱，该频谱与一般降雨天气产生的反射回波差异很大，气象雷达正是根据这一固有的特性来实现对目标区域的探测。接收到反射回波后，通过一定的电路信号分析方法，可以实现相关频谱的检测与展示，进而判断湍流恶劣天气的存在。
雷达对目标物体的探测均是基于物体自身能够反射雷达波的特点：湿冰雹是通过表面的水对雷达波进行反射，进而使雷达检测到目标；湍流能被探测到，是由于其区域内包含大量的水滴与杂质，这些物质依然能对电磁波造成反射，进而接收回波，判断出湍流天气。因此，当湍流区域内如果不存在一定数量的雨滴时，则该区域将不具备电磁波的反射能力，即很难被雷达检测到。
依据美国国家气象局的分类标准，速度变化在6-12m/s的湍流称之为中度湍流，飞机上载有的雷达门限是5m/s，即低于中度湍流的变化速度，而中度湍流及其以上程度的湍流都能够在飞机自身的雷达上显示。
2.3在降水方面的使用
多普勒雷达系统能够在区域内提供较高的实时降水信息，这种短期降水和降水起止时间的预报是十分有意义的，但是由于不同国家地区的气候特点有所差异，所以公众对于其需求是不同的，但是其测量数据可被有关部门作为参考。⑴对于政府部门而言，可以根据预测数据做好防灾措施，有效的减少人民的财产损失；⑵水利电力部门对于河流流域管理和水平灌溉方面，精确的预报和降水覆盖区的详细资料可以最大程度的收集雨水，分配至发电灌溉方面，可以有效的进行调节，高效的利用水资源；⑶民航部门对于机场附近的的空气流向与下击暴流的预报可以确保航空安全；⑷交通运输部门可以将其运用在铁路公路运输方面，因为某种程度的降雨会导致交通运输出现较大的安全隐患，因此在运输路段的短时天气预报对社会的发展具有一定的意义；⑸更例如在某些特殊行业，在特定时段对于建筑业、园林、园艺等，短时的天气预报是非常有必要的。目前技术的发展能够使雷达的原始测量数据能够快速的到达用户手中，使用雷达进行早期预报，警报能有效的避免安全事故与财产损失，在人民的生活和经济活动中最大限度的利用空中水资源是十分有意义的。
2.4对冰雹区域的探测
冰雹天气是极其恶劣的天气，严重影响飞行任务的安全，冰雹的形成、相关的密度等一系列物理特性，与形成时的大气参数密切相关，并且变化多端，本文不再讲述，主要介绍其对气象雷达的影响。
在航空气象方面，当正在下降的冰雹遇到上升的暖空气时，会使冰雹的表面产生一层薄薄的水膜，形成湿冰雹，前文说到，在发射雷达确定之后，雷达接收到的电磁波强度取决于目标本身对电磁波的反射强度。冰雹表面的水膜，会对电磁波产生一定的反射与折射，随着冰雹的逐渐变大，反射的强度也就越来越大，因此对于冰雹天气，当冰雹的形状越大时，雷达越容易发现该天气区域。
当然，自然会存在另外一种表面没有水包围的干冰雹，此类冰雹对雷达波的反射能力相对较弱，根据相关研究，同样的尺寸，湿冰雹所产生的电磁波反射强度是干冰雹的五倍左右，并且颗粒小的冰雹很难被气象雷达发现，当冰雹的外形尺寸逐渐增大，直径接近雷达电磁波波长的十分之八时，才可以更有效的被雷达发现，然而对于目前工作频率段的气象雷达，要想检测到此类天气，需要冰雹的直径达到2.5cm，因此对干冰雹的雷达探测工作依然任重道远。
结束语：
随着科学技术的发展及飞行安全的需要，多普勒雷达系统已经在全国多个机场投入使用，使天气预报更加精确，有效降低了灾害天气对飞行安全带来的损失。多普勒天气雷达系统作为一种有力的探测工具, 能够对中、小尺度灾害性天气系统 发生、发展、演变趋势和相应的风场进行监测并作出预报和警报, 能够提供很多的预报产品, 最大限度减少生命财产的损失, 为社会经济建设服务。
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