【天文台科普】天氣不似預期?探測機場範圍風切變全靠呢台雷達

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(原文取自天文台網頁,大小標題、引言及內文,經過香港01編輯修訂)

機場範圍上空出現風切變是造成航空意外的成因之一。自1990年代起不少現代化機場陸續安裝了多普勒天氣雷達以探測風切變,為剛起飛和準備降落的航班提供風切變信息和預警,提升了航空安全。

機場升降區最強烈的風切變多由雷暴活動中的微下擊暴流引起。成熟的雷暴中強烈而局部的冷空氣突然下沉,在接觸地面時向外擴散,形成微下擊暴流,其帶來的急速風向和風速改變大大影響了飛機的浮力,因而對航班安全構成危險。關於微下擊暴流和風切變的闡釋,讀者可以參閱天文台的小冊子《風切變和湍流》[1]和教育資源的專題系列文章[2]。

機場多普勒天氣雷達的任務是探測機場範圍的低空風切變,相比主要用來探測雨區發展和移動的天氣雷達其技術更為先進。機場多普勒天氣雷達利用多普勒原理[3],探測雷達方向的徑向風速。對於剛起飛和準備降落的航班來說,沿跑道方向的風速改變可能會影響飛機浮力,因此要有效監測影響機場升降區的風切變,機場多普勒天氣雷達須安裝在跑道延伸的方向。對於香港國際機場來說,跑道的偏西方是海域,因此雷達必須安裝在跑道的偏東方,即是大欖涌附近地方(見圖一)。

圖一:大欖涌天氣雷達站的位置(香港天文台提供)

微下擊暴流的生命週期短,一般只維持約數分鐘。在雷暴活躍期間,雷達須作頻密掃描,以捕捉雷暴區氣流的急速變化。同時,風切變的計算必須快捷準確,由電腦系統自動進行才可及時把預警信息通知飛機師。因此機場多普勒天氣雷達的雷達信號素質要求甚高,這包括精細的雷達波束,先進的軟件以排除飛鳥、地形等對雷達信號的影響,準確而高速轉動的馬達,以及可在雷暴期間仍能可靠地運作的設計等。

雷暴在香港是一種十分常見的天氣現象,微下擊暴流引起的風切變亦不時發生。隨着香港機場的航空交通日益繁重,我們需要機場多普勒天氣雷達作為機場的守護者,以保障航班和乘客的安全。

圖二:2012年4月16日大欖涌機場多普勒天氣雷達圖像顯示微下擊暴流引起的風切變,風速轉變達到約時速50海里。(香港天文台提供)

原文:淺談機場多普勒天氣雷達

作者:香港天文台江偉

參考

1. 《風切變和湍流》小冊子, 香港天文台。

2. 《雷暴引起的微下擊暴流》,撰文:黃冠華,香港天文台教育資源電子通訊,第三十一期(2011年9月)。

3. 《香港天氣 雷達觀測》,香港天文台。



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