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《氣象雷達新技術及其應用思路研究》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內(nèi)容在應用文檔-天天文庫。
1、氣象雷達新技術及其應用思路研究陳海堅（海南省三亞市氣象局，572000）摘要：本文基于筆者多年從事氣象雷達的相關工作經(jīng)驗，以氣象雷達技術的發(fā)展及其在防災減災中的應用為研究對象，分析了氣象雷達新技術的特點，全文是筆者長期工作實踐基礎上的理論升華，相信對從事相關工作的同行有著重要的參考價值和借鑒意義。關鍵詞：氣象雷達，偏振雷達，機載雷達，相控陣氣象雷達近幾十年來呈高速發(fā)展的態(tài)勢，受到世界上大多數(shù)國家和包括世界氣象組織在內(nèi)的氣象、水文和相關學科的國際氣象組織的高度重視。特別是多普勒天氣雷達技術的應用，使獲取更多的大氣運動狀態(tài)信息成為可能
2、，極大地提高了各國氣象和水文部門對極端災害性天氣的監(jiān)測和預報能力，已成為世界各國構建業(yè)務雷達網(wǎng)之首選。此外，以美國和歐洲國家為主的研究機構和大學開展了各種特種雷達的研制和開發(fā)，如雙線偏振雷達、激光雷達、風廓線雷達等，這些雷達大多數(shù)處于試驗階段或主要用于大型外場試驗。但它們所具有的目前業(yè)務雷達網(wǎng)無法達到的性能，大大提高了對大氣系統(tǒng)的認識水平。同時新型雷達的研制和試驗，對于改進業(yè)務雷達信號和產(chǎn)品的處理水平，探索今后業(yè)務雷達網(wǎng)的發(fā)展方向也做出了非常有益的貢獻。本文首先闡述了國外發(fā)達國家氣象雷達的發(fā)展現(xiàn)狀，然后分別簡要介紹雙(多)基地天氣
3、雷達、雙線偏振雷達、相控陣天氣雷達、激光天氣雷達、風廓線雷達等新型雷達探測大氣的原理及其在氣象中的應用。1氣象雷達發(fā)展現(xiàn)狀美國在80年代初開始研制全相干脈沖多原普勒天氣雷達，1988年開始批量生產(chǎn)，并由此組成的美國下一代天氣雷達網(wǎng)(NEXRAD)作為美國氣象現(xiàn)代化的重要組成部分開始實施。WSR-88D多普勒天氣雷達不僅提高了探測能力，還具備了獲取風場信息的功能，并提供了豐富的監(jiān)測和預警產(chǎn)品。2000年NEXRAD業(yè)務布網(wǎng)完成，包括了158部業(yè)務雷達，分布在美國本土以及近海和島嶼，雷達間的最大距離為250海里。NEXRAD網(wǎng)的布設，
4、大大提高了對災害性天氣，尤其是暴雨的預報能力，對龍卷形成前奏-中尺度氣旋和機場附近的下?lián)舯┝鞯淖R別具有特殊的能力。上世紀末，美國開始NEXRADOpenSystem的改進工作，重點在雙線偏振技術的引入和數(shù)據(jù)網(wǎng)絡結構的改進。計劃在2010年完成WSR-88D雷達的雙線偏振雷達改造。加拿大自1998起的6年時間內(nèi)完成了“國家多普勒雷達計劃”，主要沿人口密集、災害性天氣頻發(fā)并造成巨大災害的海岸線布設了30部多普勒雷達，其中11部多普勒雷達是完全新建的，其余19部則是原有的常規(guī)雷達翻建成具有多普勒雷達功能的。雷達的有效探測距離為240km
5、，多普勒模式下為120km。目前加拿大正在進行將多普勒模式下的作用距離加大到240km的技術開發(fā)。雷達網(wǎng)的建成，使得對龍卷的預報從幾乎不可能到提前15~20min，對風暴位置和雨雪量級做出了比以前更為準確的預報。歐洲國家由于國土緊密相連，采取聯(lián)合方式建立雷達網(wǎng)，使雷達探測資料在天氣預報中得到充分利用。從1970年代后期，歐盟COST-72(CooperativeinScienseandTechnologyProject72)項目開始實施并持續(xù)了6年，至1980年代中后期的COST-76項目，歐洲形成了世界上兩大雷達網(wǎng)之一，共有13
6、0多部雷達，其中一半具有多普勒雷達能力，并建立了風廓線雷達網(wǎng)，進行歐洲大面積降水監(jiān)測和風廓線觀測。COST717項目的主要目的是對先進的雷達信息進行評估、演示和記錄，如將徑向速度、垂直風廓線、反射率、估算出的降水等作為參數(shù)，對數(shù)值天氣預報和水文模式進行評估。2氣象雷達新技術2.1雙線偏振雷達為了識別降水目標、區(qū)分不同的降水類型，人們采用多參數(shù)雷達進行天氣研究，其中雙偏振雷達是人們常采用的技術之一，它是根據(jù)不同的降水粒子對入射電磁波極化散射特性不同對降水類型進行識別和分類的。雙線偏振天氣雷達能交替發(fā)射和接收水平和垂直的線偏振波，與常
7、規(guī)天氣雷達相比，除能測量水平反射率因子ZH外，還可以測量差分反射率ZDR、比差分傳播相移KDP、相關系數(shù)ρHV(0)、退偏振比LDR等，從而了解降水粒子的形狀、相態(tài)、粒子譜分布、以及粒子的空間取向等，在提高定量測量降水精度、識別冰雹并確定冰雹的大小、區(qū)分冬季降水類型、識別風暴中的閃電活動、確定飛機結冰條件等方面具有廣泛的應用。雙線偏振天氣雷達對云雨時空變化的連續(xù)觀測，可明顯提高對水成物形成的微物理過程的理解，提高降水強度的估測精度，改善雷達測量單點和流域的降水強度和降水總量的效果。雙線偏振雷達探測的云和降水的ZH和ZDR可用于確定
8、降水粒子的滴譜分布，R(KDP)方法不受發(fā)射機和接收機的標定誤差影響，對雨滴譜分布的變化不敏感，并可用于探測異常傳播效應等。通過數(shù)值計算和觀測數(shù)據(jù)統(tǒng)計表明，R(KDP)的累積誤差在10%~20%之間，R(ZDR，KDP)的誤差略好或相似于R(KDP
