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天气雷达:“千里眼”六十年掠影

来源:中国气象报社   发布时间:2010年03月17日15:37
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我国研制生产的第一部703测台风雷达

  

  我国的天气雷达走过了一条从引进、消化吸收、研制、再改进到自主研发具有中国特色天气雷达的曲折道路,经历了从早期703、711型电子管体制的天气雷达以及713、714、716A型半导体化天气雷达,到第一代714CD型脉间相参多普勒天气雷达和现在大量使用集成电路、固态电路、可编程信号处理的具有全相参多普勒功能的现代化的新一代天气雷达的发展过程。

  

西沙714雷达台天线及雷达塔楼外景图

  

  天气雷达应用和雷达气象学领域从最初模拟化、定性分析技术,发展到数字化、定量化综合分析。雷达产品由单一的气象回波强度发展到基本产品(强度、速度、谱宽)和导出产品,多达70多种。实现了灾害性天气自动识别和自动产生天气警报的能力。

  

合肥新一代天气雷达(CINRAD/SA)塔楼

  

  按照我国216部布网雷达规划,已经完成了146部新一代天气雷达的布设工作,全相参脉冲多普勒天气雷达在全国范围投入了业务运行,多参数雷达、多基天气雷达、双极化多普勒天气雷达等新型天气雷达开始进入科学实验阶段,机载和星载天气雷达已开始进入预研,同时多波束快速扫描第四代天气雷达技术(相控阵)已通过技术可行性研究进入业务试验阶段,我国天气雷达技术和应用领域进入了一个崭新快速发展时期。

  

784厂LLX06CDR型车载移动一维相扫平面裂缝阵天线相控阵天气雷达

  

  新一代天气雷达采用全相参技术体制,即雷达系统的发射信号、本振信号、相参信号和定时器的触发脉冲具有确定的相位关系,这样可以通过测量接收回波相位变化得知回波的移动速度和移动方向,相比常规天气雷达,在测定云和降水回波强度的同时,应用多普勒技术还可获取大气风场和湍流信息。

  

全国新一代多普勒天气雷达布局图

  

  未来天气雷达探测技术的总体发展趋势是:从地基雷达探测到空基、天基雷达探测;从单基探测到多基探测;从单一参数探测到多参数探测;从低时空分辨率探测到高时空分辨率探测;从单站探测到全网的综合探测。同时,由于网络技术的快速发展,未来的雷达网布局趋势呈现出大小雷达和移动化雷达相结合的特征,以获取无缝隙、均匀覆盖的雷达资料,提高降水估算、强风暴识别、辐合线监测和边界层风场估算的能力。同时在气象产品生成、目标特性(相态)识别、灾害性天气预报等应用水平也将再上一个新台阶。

  

 

2006年8月10日06:31:55桑美台风速度场监测图(温州新一代天气雷达)

  

  从二次世界大战后雷达技术引用到气象部门至今已有60多年历史,目前约有1000部以上的天气雷达布设在全世界各地,用于监测强对流天气和洪水监测预报,是气象部门监测、预警突发灾害性天气的有效手段之一。随着近几年中国新一代天气雷达投入业务运行,我国短时临近天气预报水平上了一个新台阶,极大地满足了社会对冰雹、龙卷、突发强降水、台风等灾害性天气临近预警需求。2007年7月3日16时42分江苏省高邮市天山镇发生了龙卷风,南京新一代天气雷达从16时18分已监测到龙卷风可能发生的信息,并提前半小时左右发出预警服务。2006年8月10日温州新一代天气雷达对“桑美”台风成功进行了无缝隙监测和预警服务。

  

2007年7月3日16:42高邮市天山镇龙卷的监测预警图(南京新一代天气雷达)

  

  现已建成的多普勒天气雷达预测强对流灾害性天气的短时预报准确率比原来至少提高3%~5%,时效能提前几十分钟到数小时,为政府各部门及人民群众采取准确、及时的防范措施提供了科学依据,每年减少经济损失上千亿元。新一代天气雷达除在灾害性天气预警预报、人工影响天气和云水资源利用发挥着越来越重要作用外,还在军事保障、防汛抗洪、航空安全保障、兵团与农垦的防灾减灾、林业生态建设与保护海洋环境等领域起着重要作用。

  随着我国自动气象站、雷达雨量校准站、乡镇雨量站大批量布设以及激光雷达、风廓线雷达、毫米波雷达等新型雷达投入业务使用,我国雷达资料应用开始向广度和深度发展,为精细化天气预报(准确、及时、定量、定点)提供了有力地支撑,我国天气雷达资料应用开始步入发达国家先进水平行列。

(来源:《气象知识》2009年第5期,作者:柴秀梅等  责任编辑:徐丽娜)

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