新一代天气雷达对灾害性天气的监测能力分析及未来展望

　　摘要：自20世纪9O年代，我国开展大规模新一代天气雷达建设以来，已初步形成一个对大、中、小尺度灾害性天气监测的天气雷达业务网，并在防灾减灾中发挥了重要作用。本文分析了新一代天气雷达对灾害性天气监测能力的现状，并提出了对天气监测的未来展望。

　　关键词：新一代天气雷达;灾害性天气;监测能力;分析;展望

　　新一代多普勒天气雷达(以下简称“天气雷达”)可以有效地监测暴雨、冰雹以及龙卷等灾害性天气的发生和发展;同时还具有良好的定量测量回波强度功能，可以定量估算大范围降水;天气雷达除实时提供各种图像产品外，还可提供对多种灾害性天气的自动识别、追踪等产品。天气雷达在灾害性天气监测和预警方面发挥着不可替代的作用。天气雷达技术的应用极大地提高了各国气象和水文部门对极端灾害性天气的监测和预报能力，已成为世界各国构建业务雷达网之首选。

　　1新一代天气雷达灾害性天气监测能力现状

　　我国于1999年开始天气雷达组网建设，组网雷达分别由三个厂家生产的S和C波段组成，共分7种型号，即CINRAD/SA、SB、SC、CB、CC、CD和CCJ。截止2009年底，我国已完成136部雷达建设，覆盖全国30个省(市、区)，其中132部已投入业务运行或业务试运行。

　　我国受季风气候影响十分显著，每年进入汛期各种天气系统频繁在各地活动，是造成气象灾害的主要原因。对于不同尺度天气系统新一代天气雷达的探测能力是不同的。主要是由天气系统的水平尺度、垂直高度、发生发展、移动速度快慢以及内部结构所决定的。

　　新一代天气雷达不仅能够探测到目标物的回波强度、目标物位置，还可以给出目标物的平均径向速度和标准差。虽然从单部多普勒雷达取得的平均径向速度和速度谱宽，并不能直接表示降水区的流场分布，但是从径向速度分布的图象可以提取出一些有益的天气信息，例如龙卷风、下击暴流、暴雨等一些具有强烈风切变、旋转、辐合辐散等流场的信息。随着天气雷达不断更新换代，灾害天气的监测能力也不断增强。

　　现阶段单部雷达监测应用中无论在监测面积或水平尺度方面，均具有一定的限制性，难以满足被测对象空间位置精度要求，从而对灾害性天气监测起不到预期效果。针对这种情况，新一代天气雷达构建了功能强大的监测网络，确保了获取天气信息的完整性与全面性。与此同时，新一代天气雷达的各项技术也在不断更新与完善中，不仅可获取移动的速度信息，也能够在切变线的过程中完成属性等方面监测工作，满足数据分析要求，尤其在强降水等灾害性预报方面，从而获得准确的天气信号，提高天气预报的准确性。

　　完善的指标体系是保证评估的合理性、全面性和科学性的基础。为建立科学合理的天气雷达运行能力评估指标体系，必须了解天气雷达的工作特点，并且确立评估指标体系的设立原则。

　　天气雷达是用于警戒和预报中、小尺度天气系统(如台风和暴雨云系)的主要探测工具之一。目前，新一代天气雷达主要用于对与降水伴随的灾害性天气的监测和短时预报，而对于晴空探测、特别是获取晴空风场信息，将是多普勒天气雷达功能扩展的下一个目标。

　　2新一代天气雷达灾害性天气监测运行

　　对于以往的雷达监测系统，由于天气的变化比较快，因此在监测的过程中就会存在一定的难度。在此背景下，新一代雷达的出现及科学应用，有效解决了这些不足之处，主要在于：其监测系统通过升级和换代，观测的模式也形成了立体式的扫描形式，且扫描的范围也更大，在对位置的获取和分析能力有着显著的应用优势。同时，新一代天气雷达也可以通过对中、小的尺度的扫描，可能存在灾害的情况进行预测和分析，从天气状况的出现、产生、发展一直到结束等，开展全方位的监测与实时跟踪。除此之外，在新一代监测系统下还可以充分的掌握天气的变化以及移动的相关规律，可为后期开展天气预测奠定强大的基础。

　　新一代天气雷达监测系统充分考虑了多普勒雷达的应用，在天气尺度以及气象灾害的内部结构监测的作用效果更加明显。这样就可以有效的获取更为丰富的气象内部流场信息，进而对以后的天气监测和预报提供清晰的数据报告，以便能够准确的判断出气象灾害。同时，因中、小尺度的灾害性天气监测是判断天气雷达的属性和特征的重要指标之一，因此在天气雷达性能评估过程中，需要充分考虑其在中、小尺度天气下的判断应用效果，尤其在暴雨天气方面。

　　在此背景下，新一代天气雷达在监测暴雨的过程中，可对暴雨的位置以及移动的速度等方面的信息进行分析和跟踪，尽可能的收集更为准确和全面的天气数据;然后对数据和信息进行判断，就可以更好的对暴雨所产生的地点、时间以及强度等加以预测。提前做出预报预警。此外，在新一代天气雷达运行的过程中，还可以对未来的暴雨天气进行有效的预测，包括其形成的时间、持续的时间以及暴雨的强度等，尤其在分析暴雨的雨团的持续性和运动的方向等方面具有十分重要的意义。

　　3新一代天气雷达灾害性天气监测能力展望

　　新一代天气雷达监测系统的使用范围相对比较广，尤其在科技和经济的发展下，其正处于不断的更新与换代过程，其中的技术含量也会越来越高：从最开始对天气信号的模拟，到如今可对信号进行实时的数字化传输。同时，随着GIS技术的应用和发展，未来天气雷达的性能以及预测的准确性将会更将凸显。

　　在未来实践中，新一代天气雷达的协同监测功能将会更加完善，但同步技术以及组网技术的应用还需进一步加强：在雷达网络系统的大规模构建下，大范围的天气系统以及空间结构就会得到同步，这样就会极大地提升雷达观测的准确性。通过对5G时代发展要求的考虑，通讯网络的更新也会加快天气监测的速度，数据的传输也会越来越快，并通过对协同监测以及GIS技术的信息整合利用，能够使新一代天气雷达具有更好的监测和预警能力。

　　农业论文投稿刊物：《南方农机》(双月刊)创刊于1970年，由江西省农业机械研究所、江西省农业机械化技术推广站、江西省农业机械学会主办。本刊是国内外公开发行，颇有南方特色的农机化技术刊物，以全面推介南方适用农业机械，大力普及实用农机科技为宗旨，谒诚为广大农村机手、农机生产和销售企业、基层农机工作者、农机科技人员服务。主要读者群为南方15省市各级农机工作者及广大农林机手、拖拉机驾驶员。涵盖面广、发行量大，是贵单位宣传企业形象、扩大知名度、特别是产品迅速占领市场、扩大市场份额的最佳媒体。

　　在促进新一代天气雷达发展中，还需要加强对双极化技术的创新与升级，进而提高雷达估测的精确度。在新一代天气雷达监测系统中，主要的一项作用就是对降水进行定量的评估，而其会被降水粒子的状态进行限制，在评估方面会存在一定的误差值。因此就需要利用双线偏振的相关技术，对这种误差加以纠正，这样就可以在以后的天气监测中降低误差，提高准确率。

　　未来在促进新一代天气雷达发展时，也需要加强对脉冲压缩的重视程度，目前天气雷达属于小型化与固态化的发展模式，其中固态化的发展也会成为以后天气雷达的发展趋势和目标。这就需要提高对脉冲压缩技术的应用效率，能够有效地接受并感知天气信号。同时还要对分辨力加以提高，这样才能够满足以后对天气监测的需求。在小型化的运行过程中，其可以让天气雷达更加轻便，使得脉冲得到拓宽，防止对大功率的使用，并且距离分辨率也会增强。

　　参考文献：

　　[1]张俊成,张军.新一代天气雷达灾害性天气监测能力分析及未来发展[J].南方农机,2018,49(10):194.

　　[2]徐永丰.新一代气象雷达对灾害性天气监测能力分析及展望[J].科技经济导刊,2018,26(06):68.

　　作者：刘圆渊1，石梦杰2