基于多普勒风激光雷达PPI观测的西宁曹家堡机场低空风切变风结构空间演变与检测验证

《Atmosphere》：Two-Dimensional Identification of Low-Level Wind Shear at a Complex-Terrain Airport Using Doppler Wind Lidar Observations

　　

摘要

低空风切变（LLWS）对运行在复杂地形机场的航空器构成重大危害，此类机场附近的风场可能迅速变化。本研究利用3°仰角多普勒风激光雷达（DWL）平面位置显示器（PPI）观测资料以及组合切变识别算法（CSIA），考察了西宁曹家堡国际机场（ZLXN）低空风切变相关风结构的空间演变。CSIA结合径向速度的距离向和切向梯度来识别增强梯度区域。2021年5月29日的一次对流事件表现出快速发展的辐散性外流，而2021年11月1日的一次冷锋诱发事件则展现了与冷空气入侵相关的传播性切变边界。在这两种情形中，所识别的区域均与径向速度不连续面以及飞机报告的低空风切变遭遇的大致位置和时间相吻合。在2019—2023年间收集的66份飞行员报告中，有61份被保留用于验证，其中49份被检测到，得到基于报告的检测概率 POD_PIREP 为80.3%（95%聚类自助法置信区间：69.2%–89.8%）。对于对流相关、冷锋诱发、向下动量传输相关以及其他事件，观测到的 POD_PIREP 值分别为93.9%、83.3%、66.7%和28.6%。这些结果支持基于PPI识别低空风切变相关径向速度结构，但并未确立总体运行告警性能。