雷达，即利用无线电发现并测定目标位置、距离、运动速率和方向的电子系统，最早由德国工程师许尔斯梅尔在德国物理学家赫兹于19世纪80年代后期证明了无线电波的基础上，最先制作出来并用于导航。1922年，意大利工程师马可尼进一步研究将无线电波反射现象用于探测目的。之后，由于雷达在战事中的特殊意义，使得雷达技术在英、美、德等国家获得飞快发展。雷达用于大气探测虽然只有50年左右的历史，但由于它在各种天气现象的快速鉴别中显示出了不可替代的作用，受到世界上大多数国家和包括世界气象组织在内的气象、水文和相关学科的国际组织的高度重视，近几十年来呈高速发展的态势，其中美国天气雷达网的发展最具代表性。

　　美国最早的雷达数据网在上个世纪50年代建立。1954年，CPS-9雷达（X-波段，3-cm波长）在美国空军投入使用，这是美国最早专门用于气象监测的雷达。之后，换代为美国第一代气象业务雷达（WSR-57D雷达，设计为S-波段，10-cm波长）。美国目前的国家天气雷达系统的建设，即由WSR-88D雷达组成的美国下一代雷达网（NEXRAD），是从1988年到2000年美国天气局实施的气象现代化项目中的重要组成部分，它覆盖了美国大陆国土以及部分沿海海域和岛屿。2000年美国下一代雷达网项目全面完成时，包括了158部业务雷达，雷达间的最大距离为250海里，美国下一代雷达网的设计服务期约20年。

　　虽然美国现代化雷达网进入了相对稳定的服役观测期，但是在美国下一代雷达网建设的末期，即20世纪90年代末，许多专家就开始考虑WSR-88D以后的雷达换代问题。专家们指出，WSR-88D可能是业务化的天气监视雷达的最后一代。这是因为雷达需要占用重要的电磁波谱段，而且雷达资料并不能提供即使是陆地范围的均匀覆盖。为了保护珍贵的无线电电磁波带宽资源，专家们估计雷达将向多功能、服务各种用户的方向发展，即气象探测只是未来地基雷达阵网的多种性能的一个方面。专家们认为，多用途雷达的关键问题，是能否对大多数天气现象进行有效的探测。在这方面，如果不考虑观测地点和操作控制等问题，这种多用途雷达基本上是可行的。2002年春，美国下一代雷达网的3家主持机构，即美国商务部的NOAA（国家大气和海洋管理局），美国交通部的联邦航空局和美国国防部的空海军指挥部，通过项目管理委员会，要求美国下一代雷达网的技术指导委员会制订针对整个NEXRAD系统的发展战略计划，计划的内容要涉及雷达系统和国家雷达网两个方面，要求技术指导委员会在已有的5年发展计划的基础上，给出在2007—2020年的时间框架内，天气监视雷达功能上可能的改进。依据此计划，指导NEXRAD系统在其设计服务期的最后15—20年的改进。计划尤其关注NEXRAD向后续系统平稳过渡的科学基础的制订，预测雷达系统在2020—2025年，也就是WSR-88D雷达服务期以后的布设。

　　最近，指导委员会基于向选择的25位天气雷达专家开展的问卷调查的结果和委员会的分析，提出了美国雷达未来发展可能的方向和建议。首先，作为雷达开发和换代问题的首要原则，WSR-88D雷达在其剩余的服役期的各种改进，应该与后续系统有很好的衔接。而后续系统可能是全新的雷达，也有可能是换代产品，例如用相阵列天线替代目前的机械扫描抛物面天线。但无论怎样，都要从用户获得的雷达资料角度上，保持前后的一致性。目前，一些可能的能够平稳过渡的平行技术包括：多（双）静态多普勒雷达技术、相阵列天线、脉冲压缩和反复采样等。目前的NEXRAD系统存在的主要欠缺，是对低层覆盖有限，其多种原因都和雷达的空间距离较远有关。加大雷达密度是最好的解决办法，同时，还可以在一些情况下增加更低高度角扫描。

　　换代雷达应该考虑未来的雷达网能够形成大小雷达相结合的布局，即包括相对少量的、提供区域覆盖的大型雷达，辅助以大量的着眼于边界层的短程雷达。这一模式也将影响到目前的雷达使用和管理的方式，尤其是雷达运作已经与国家安全紧密相关的情况下更是如此。从根本上说，这种转变需要三方统一协调各自雷达的更新，由“集中管理”向“集中操作”转变。在雷达数据的质量方面，用户不仅要求雷达数据本身具有高质量，而且还要求提供资料质量指标作为资料整体的一部分，而对这些资料质量指标的要求，随着雷达应用领域的多样化已经成为必然。这一点在非气象领域尤其重要。例如航空部门，雷达网资料完全自动化处理，并直接提供给导航人员、空管人员等最终用户。这时要求雷达的元数据集包括雷达性能质量方面的工程数据，也要包括气象数据可靠性和准确性的信息。完备的元数据，还对资料同化、资料再分析和气候应用具有关键意义。（来源于2004年6月22日《中国气象报》 作者：贾朋群 胡英）