最近，长江中下游地区多地出现暴雨天气。要紧紧“盯住”强降水特别是强对流天气，及时预报和预警，少不了一双双“眼睛”——天气雷达。

“对于强对流天气而言，没有比它更全面和快速的监测手段了。”中央气象台首席预报员张涛告诉记者，“分钟级、小时级的预报，雷达是最关键的技术手段，没有之一。”

看到天气系统的立体结构

或许，有人会问，我们不是有气象卫星吗？

“气象卫星的出现，确实让气象观测向前迈进了一大步。但它只能从上往下看，可以看见云顶，却看不到云的内部以及地面的情况。”张涛打了一个比喻，积雨云就像一把打开的伞，卫星只能看到“伞顶”的云砧，而作为“伞把”的云体，它是看不到的。

相对于天上的卫星，雷达一般建设在一定高度的地面上，以0.5至19.5度的视角“仰视”远方的天空。它不仅可以看到“伞把”，还可以看到天气系统的立体结构。

“雷达能探测到远处正在移动的雷暴云团及其内部结构，预报员据此可判断云团还有几分钟或者几小时到达，进而发布相关预警。”张涛说。

今年6月17日以来，我国南方持续出现强降水过程，多地降雨量突破历史极值。中国气象局气象探测中心的大屏上，一张颜色不断变化的动图，时刻吸引着大家的注意——这就是雷达图，也称雷达回波图。

天气雷达通过对全国各地降雨云团即时监测生成的产品，帮助预报员判断未来的天气变化。通过全国雷达组网拼图产品，预报员可以了解降水位置和大致强度等。图上的色标，代表着探测到的云团中雨、雪等降水粒子。蓝色、绿色、黄色、红色、紫色等不同颜色，代表着降水强度。

“颜色越红，表示降水强度越大。”中国气象局气象探测中心雷达应用室主任、正高级工程师吴蕾介绍，由雷达反演的1小时定量降水产品，以格点化展示估测降水量。如果某区域对应的色标值呈现出1小时≥25毫米，当地很可能就出现了短时强降水。

那么，雷达是怎么发现降水的？

吴蕾解释，水滴的大小和密度不同，对电磁波的散射能力不一样。天气雷达会主动朝着某一方向发射电磁波，当电磁波碰到降水时，雨滴便会散射电磁波，使雷达接收到回波信号。接收到的能量越大，通常就代表着天空中的雨越大。随着雷达技术的不断进步，天气雷达从发射单一水平方向极化的电磁波，升级为可同时发射水平、垂直极化电磁波的双偏振天气雷达，能监测到更多降水信息。

252部新一代天气雷达已建成

北京东南五环附近，竖立着一座50多米高的塔状建筑物，在周围低矮建筑中显得鹤立鸡群。这是北京市气象探测中心（北京市观象台）的北京国家天气雷达站。

（图为北京国家天气雷达站）

早在清朝康熙十六年（1677年），北京就开始有了晴、阴、雨、雪等天气现象的观测和记载。中国第一历史档案馆至今保存着雍正二年（1724年）至光绪三十年（1904年）北京呈报的《晴雨录》，记录时间跨度长达180年之久。

“今年，正值北京有连续气象观测记录以来的第300年。凭借300年的观测记录，北京市观象台成为世界气象组织认定的“百年气象站”中全球观测时间最长的气象站。”北京市气象探测中心主任、北京市观象台台长张宏基告诉记者。

今天的北京市观象台，早已摆托了几百年前的人工观测，用上了最先进的天气雷达——S波段双偏振多普勒天气雷达，于2006年开始业务运行。

“这是国际公认的强对流天气和强降水天气最为有效的监测工具。”北京市气象探测中心高级工程师王辉告诉记者，S波段天气雷达可以探测最远460公里半径范围内的降水云特征，以及最远230公里半径范围内的降水或云粒子的径向速度，在探测云降水粒子、冰雹、雷暴大风，甚至龙卷风等方面有较高的准确性和稳定性，满足对大范围天气系统的监测需求。

什么是多普勒雷达？S波段又是什么意思？

多普勒雷达就是利用多普勒效应进行定位、测速、测距等工作的雷达。一般的天气雷达根据电磁波的散射回波强度来测定对流天气系统空间位置、强弱分布、垂直结构等。利用多普勒效应和技术，气象工作者可以通过分析降水回波的频移特征，了解降水是在靠近还是在远离雷达，判断降水云体的移动速度、风场结构特征、垂直气流速度等，能够更有效地监测暴雨、冰雹、龙卷等灾害性天气的发生和发展。

波段则指的是雷达发射的电磁波波长，如S波长为10厘米，C波长为5厘米，X波长为3厘米。不同的波段，探测范围和效果不一样。

目前，我国已建成以多普勒技术为主导的新一代天气雷达252部，其中S波段137部、C波段115部。S波段雷达探测范围较大，主要分布在强降水和台风发生频率相对较高的沿海地区，以及其他主要降雨区域；C波段雷达适合探测强度相对弱的降水，主要分布在降水相对较低的内陆地区。近年来，为弥补新一代天气雷达的探测盲区，我国开始建设X波段天气雷达。X波段天气雷达虽然探测距离短，但体积小、分辨率高、布设方便，正好可以进行低空补盲和加密探测。

以北京地区为例，经过多年建设，形成了S波段雷达大范围警戒监测、X波段雷达精细探测的多波段天气雷达网，对灾害性天气进行全天候、全时空协同监测。这个网，由11部天气雷达组成，包括2部S波段和9部X波段天气雷达。而且，为了有效监测北京上游地区天气系统的发生发展，在上游河北省境内布设了3部X波段天气雷达。有了这些雷达，可以获取降水粒子类型三维信息识别、冰雹三维信息识别、任意区域面雨量估算、三维风场反演、冬季降水类型识别等监测产品，以及短时强降水、雷暴大风和冰雹1小时预警产品。

争分夺秒识别灾害性天气特征

6月27日下午1时许，天气雷达监测到河北张家口一带有雷雨云，由西北方向往东南方向移动。随后，北京市气象台发布雷电蓝色预警信号：至27日20时，北京大部分地区有雷阵雨天气，局地短时雨强较大，并伴有7级左右短时大风。

“从当时的雷达图上看，可以确定的是，它一定会影响北京西北部山区，如延庆。但翻过山区再往南，雷雨云也有可能会消散掉，在不断地生消演变。”张涛解释。

目前，冰雹、雷暴大风、短时强降水、龙卷等天气过程，大多是由天气雷达识别出来的。基于雷达观测到的降水粒子的形态、运动速度等，再通过科学分析，可以监测和识别灾害性天气的发生、发展特征，保障公众生命财产安全。

“天气雷达并非对未发生的事情做预报或展望，而是对已发生的天气现象做出报警和预警，因而在针对极端天气的短时预警中，天气雷达会发挥更重要的作用。”张涛指出。

今年4月27日，广州市白云区发生强龙卷天气过程。龙卷是一种高度旋转、小尺度的灾害性天气，由于带动空气旋转，龙卷风会在雷达上显示出一个“钩形”。当天14时06分起，广州雷达监测到该市花都区有超级单体发展，出现钩状回波、中气旋等特征；14时42分，超级单体移动至白云区钟落潭镇，龙卷涡旋特征持续报警；15时，收集到龙卷实况。也就是说，雷达探测让龙卷识别的时间提前了约18分钟。

18分钟看似不长，但对于防灾减灾来说，一分一秒都必争！

“天气雷达可以监测和识别灾害性天气的发生、发展特征。我们一直以来持续改进强对流的识别算法，坚持‘人民至上、生命至上’理念，做好气象短临服务支撑，防范气象风险。”吴蕾说。

（作者：光明日报全媒体记者陈海波 责任编辑：张林）