ADS-B数据在航空气象服务中的应用

ADS-B数据在航空气象服务中的应用

随着科技的不断进步，航空气象服务也在不断创新。本文将介绍一种新型技术——广播式自动相关监视（ADS-B）系统，及其在航空气象服务中的具体应用。

什么是ADS-B？

ADS-B是一种用于支持空中交通管理的监视技术。它让飞机通过机载系统自动广播其位置、高度、速度和其他信息。ADS-B依靠卫星导航和机载航空电子设备，使其更加精确且高效。

ADS-B主要包括两个组成部分（图一）：

• ADS-B Out：飞机向地面站和附近的其他飞机广播其位置、高度、速度和其他飞行数据。
• ADS-B In：飞机接收来自其他飞机和地面系统的ADS-B信号，增强情境意识。

图一 ADS-B通信技术示意图

香港天文台的ADS-B接收器

香港天文台于2016年在大帽山天气雷达站安装了ADS-B接收器（图二），可以追踪约500公里范围内配备ADS-B的飞机。接收到的数据经处理后展示在综合显示界面上（图三）。

图二 大帽山气象雷达站的ADS-B天线（蓝色箭头）

图三 由香港天文台开发的综合显示界面上显示的飞机位置、航线及天气雷达影像

ADS-B数据如何支持航空预报员的工作？

ADS-B数据可以让预报员实时监测飞机数据，以支持天气风险的监测，并加强与航空用户关于潜在天气影响的沟通。航空气象预报员可以即时了解天气对飞机的影响，这对于他们每天向空中交通管制单位进行日常天气简报时非常有帮助。

ADS-B数据的应用：湍流检测和风速推导

除了实时飞机监测之外，ADS-B数据还支持航空气象服务另外两个主要应用：湍流检测和背景风的估算。受到湍流影响的飞机通常会显示突然变化的垂直速度及高度。我们可以通过分析飞机高度和位置的变化，识别湍流区域，获得更多关于湍流观测的数据。

结合二次监视雷达的Mode-S数据询问所得的数据（图四），可以推导背景风场资料。通过分析从ADS-B获得的飞机地面速度与真航迹角，与从Mode-S获得的真空速与真磁航向之间的差异，可以计算出不同高度的背景风速与风向（图五）。这些有用的风场观测可用于验证数值天气预报（NWP）模型，以及通过数据同化提升NWP模型的预报性能。

图四 二次监视雷达以Mode-S形式进行数据询问

图五 使用ADS-B数据和Mode-S数据推导背景风向量及其风速和风向

本文介绍了ADS-B数据在航空气象服务中的应用，展示了如何利用这些数据来提高航空安全和效率。随着技术的不断发展，ADS-B系统将在未来的航空气象服务中发挥越来越重要的作用。