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低空风切变
西南空管局气象中心
徐海
2010年5月
主要内容
一、低空风切变的定义
二、产生低空风切变的条件
三、低空风切变对航空器的影响
四、低空风切变的探测
五、低空风切变气象服务
一、低空风切变的定义
低空风切变的定义
风切变：风速和
（或）风向在空
间的变化，包括
上升气流和下降
气流的变化
航空器对风切变的反应相当复杂，
与航空器类型、飞行阶段和风切变
的作用尺度有关
发生在低层（距地面500米）的风
切变严重影响航空器的起降，将发
生在这一气层中的风切变称为低空
风切变
二、产生低空风切变的条件
（一）强对流天气（阵风锋、下击
暴流、微下击暴流）
（二）锋面
（三）地面大风
（四）地形
（五）辐射逆温型的低空急流
（六）尾涡
（一）强对流天气
下沉气流阵风锋
雷暴中有强烈的下沉气流，到达地面后向四周散开，
形成强烈的冷性外流向四周传播
1、下击暴流与微下击暴流
下击暴流：距地面90米，下降速度
超过3.6米/秒的局地强下沉气流
微下击暴流：能够在地面诱发灾害
性水平大风的下击暴流，水平范围
0.4—4公里。下沉气流的速度更强
下击暴流
微下击暴流模型图
微下击暴流特点
空间尺度很小，常规业务观测系统完
全探测不到
生命史很短，一般10分钟内达到最强
强度大
伴有或不伴有降水
常与强雷暴相关，但任何对流云都可
能产生微下击暴流
微下击暴流生命史
下击暴流产生的灾害性大风
逆风增强-下沉气流-顺风增加
微下击暴流产生的低空风切变
2、阵风锋
雷暴中下沉气流到
达地面后向四周散
开，形成强烈的密
度较大的冷性外流
向四周传播。冷空
气的前端称为阵风
锋。
阵风锋
阵风锋特点
阵风锋通常在晴空中形成和传播
阵风锋在雷暴母体前大约20公里
处，飑线形成的阵风锋可远达35
公里
阵风锋特点（续）
经过时，气压涌升，温度骤降，地面
风向变化常常可达180°，阵风风速
能超过100km/h
暖空气足够湿润时，在阵风锋前沿会
产生一列光滑发亮的滚轴云，紧挨雷
暴底部并在雨带前方移动
阵风锋
阵风锋产生的风切变
顺风-逆风
（二）锋面
是不同温度、不同密度的气团的过渡区
两侧的风场不连续，本质上就是一个风
切变区
锋面附近的低空风切变
（三）地面大风
YEAR MONTH DAY
GMTTIM
E
WD WS GUST 纪要栏
2010 1 3 1850 300 10
2010 1 4 0050 330 10
2010 1 12 0450 330 15 20 330/20(04:13)
2010 1 20 1150 320 10
2010 1 21 1650 290 10 15
2010 1 22 0350 300 11 16
2010 1 24 1050 340 15 40/22(14:15)
2010 1 28 0650 300 10 15
2010 1 30 0550 310 10
2010 2 3 0750 300 10
2010 2 17 0350 340 12 17 330/18(04:42)
2010 3 11 1700 290 15 22
地面大风产生的风切变
（四）地形
在这些地理环境下的机场，常由于障碍物对气流的
引导、阻挡、绕流、和抬升等产生低空风切变
海陆风
冷
冷
暖
暖
海陆风产生的风切变
顺风—逆风
（五）辐射逆温型的低空急流
（六）尾涡
自空客380投入运行后，航空界更加重视尾涡对飞
行的影响，并开展了一系列的研究
三、低空风切变对航空器的影响
视频
空速
迎角
在一定迎角内，升力∝空速
2
×迎角
升力
风切变可同时影响迎角和空速，从而
影响航空器的升力，导致航空器的航
径改变
顺风切变（顺风增大或逆风减小） 航径降低
（undershoot effect）
逆风切变（顺风减小或逆风增大） 航径抬高
（overshoot effect)
侧风切变偏航、侧滑、滚转
微下击暴流对航空器的影响
逆风切变-下沉气流-顺风切变
微下击暴流对航空器的影响
阵风锋对航空器的影响
逆风切变，航径抬高
海陆风对航空器的影响
逆风切变，航径抬高
风速和风向的快速变化，将导致
飞机颠簸
四、低空风切变的探测
低空风切变的探测
（一）目视
（二）仪器探测
低空风切变告警系统（LLWAS）
终端区多普勒天气雷达（TDWR）
激光雷达
风廓线雷达
集成式低空风切变业务告警系统
（一）目视
向不同方向移动的邻近云层；
飑线前面的滚轴云；
强地面阵风；
机场周围指示不同方向的风袋；
对流云下方的下沉气流扬起的微尘；
阵风锋里扬起的微尘；
雨幡，特别是伴随对流云的；
标示驻波的荚状云；
漏斗云；
龙卷
滚轴云
雨幡
（二）仪器探测
低空风切变告警系统（LLWAS）
终端区多普勒天气雷达（TDWR）
激光雷达
风廓线雷达
集成式低空风切变业务告警系统
低空风切变告警系统（LLWAS）
原理探测效果
1、利用安装在机场周围的测风仪探测近地面风场
09
27
辐散
辐合
站-站之间
的风差异
2、基于测量的地面风，使用LLWAS算法
推算出地面风切变和下击暴流的存在
Alphanumeric Display Mode / 文字显示模式
Map Display Mode
地图显示模式
Archive Display / Replay
文档显示/ 重放
3、风切变告警信息产品
多普勒天气雷达
探测到的阵风锋
终端区多普勒天气雷达（TDWR）
5 公分微波
Raindrop,
Ice, snow,
hail
探测雷暴和降水条件下的风切变
激光雷达
用于探测晴空条件下的风切变
Sea breeze front
Background
flow
Sea Breeze
风廓线雷达
提供高时空分辨率的探空资料
可以探测和监视与低空急流有关
的风切变
可以探测地形诱导的风切变
不适合探测对流性风切变
2007年3月12日九黄机场风廓线
集成式低空风切变业务告警系统
设备名称优点缺点
低空风切变
告警系统
1、业务化程度高
2、操作简单1、安装位置选择和保护困难
终端区多普勒天
气雷达
1、探测较大范围风场
2、应用成熟，有可借鉴的方
法和模型
1、晴天不能使用
2、风场反演算法不确定
3、安装位置要求高
4、需要专业人员
风廓线雷达1、晴天可用1、单部不能反演整个风场
2、雨天效果差
3、需要前期经验积累
激光雷达1、晴天可用
2、安装要求相对简单
1、雨天效果差
2、造价较高
集成的业务化
风切变警报系统
1、全天侯、全方位测量
2、产品可信度高
1、造价昂贵
2、技术含量高，维护成本大
低空风切变探测设备优缺点
五、低空风切变气象服务
起降阶段的航空器空中报告
专用风切变探测设施或系统
地面直接目视观测
基于综合气象信息编制的预报
注： 由于缺乏探测低空风切变的设
备，在大多数机场，风切变信息主要基
于航空器空中报告
机场低空风切变资料，来自
低空风切变气象服务
（一）机场天气报告中的低空风切变
情报
（二）低空风切变警报
（三）低空风切变告警
（四）预报
（一）机场天气报告中的低空风切变情报
当确实证明风切变存在时，气象部门将
把风切变情报加入到本场例行和特殊报
告、METAR和SPECI中（作为补充情报）
METAR ZBAA 120530Z 33013MPS
CAVOK M11/M23 Q1029 WS ALL RWY
NOSIG=
（二）低空风切变警报
当观测或预期出现：
在跑道上空500米以下对进近、起飞的航空器
可能造成不利影响的风切变；
对跑道上进行着陆滑跑或起飞滑跑的航空器
可能造成不利影响的风切变。
相关气象部门必须提供风切变警报
注：当明显是由局地地形造成跑道上空500米以上出现风切变时,则
不受500米的限制。
首都机场气象台发布的风切变警报
2010年01月12日07时37分（UTC），
目前本场西北风10-14米/秒，阵风
16-18米/秒，预计夜间本场维持西北
风9-12米/秒，阵风15-18米/秒，管
区及本场有风切变和中度以上颠簸；
明天上午本场西北偏西风7-10米/
秒，下午转小。
（三）低空风切变告警
使用自动地基风切变探测设备探测
风切变的机场，可以发布由这些系
统生成的风切变告警。
低空风切变告警
低空风切变告警报文示例
09A MBA 35k- 3MF
跑道名称告警类型强度位置
Eva 555跑道，微下击暴流告警、35节空
速损失、距离跑道端3英里
（四）产生低空风切变天气的预报
预报低空风切变极其困难——风
切变时空尺度小，缺乏有效探测
手段
目前可行的途径是预报可能产生
风切变的天气现象的出现
风切变气象服务规章标准文献
《国际民用航空公约》附件3《国
际航空气象服务》
国际民航组织《低空风切变手
册》（Doc. 9817）（民航局空管
局已组织完成翻译工作，将于今
年下发）
民用航空气象标准
谢谢！
本文引用了国内外多种文献和资料，
在此一并致谢！
本文仅供内部学习使用，文中涉及文献、资料,
知识产权归原作者所有，如需引用，请征求原
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发表于 2010-8-15 20:51:55
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发表于 2010-9-24 15:16:08
