天氣雷達在氣象防災(zāi)減災(zāi)中發(fā)揮的作用分析

張建宗，候 銳，唐 磊

（1.山西省靈石縣氣象局，山西 靈石 032300；2.山西省祁縣氣象局，山西 祁縣 030900）

近年來，各國氣象組織高度關(guān)注氣象雷達技術(shù)，這是因為該技術(shù)能夠有效實現(xiàn)天氣氣象信息的預(yù)測，使人們做好應(yīng)對災(zāi)害性天氣的預(yù)防措施，降低不良天氣對生命財產(chǎn)安全造成的損害程度，同時，該技術(shù)極大的提高了我國氣象防災(zāi)減災(zāi)的能力。

1 天氣雷達發(fā)展現(xiàn)狀

美國是世界上最早開始研究天氣雷達的，并與八十年代末進行批量生產(chǎn)，以組建天氣雷達網(wǎng)。美國所研發(fā)的多普勒天氣雷達在提升探測能力的基礎(chǔ)上能夠有效獲取風(fēng)場信息。而NEXRAD業(yè)務(wù)布網(wǎng)的鋪設(shè)顯著提高了對暴雨、龍卷風(fēng)形成前奏和機場附近的沖擊暴流等惡劣天氣的預(yù)報能力。同時，美國不斷改進數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，并積極引入雙線偏振技術(shù)來改進NEXRAD網(wǎng)。加拿大則于1988年開始實現(xiàn)了對海岸線上氣象災(zāi)害嚴重地帶的多普勒雷達部署，使得龍卷的預(yù)測效率顯著增加，并實現(xiàn)了對風(fēng)暴位置和級別的精準(zhǔn)預(yù)測。而歐洲國家則采用聯(lián)合布網(wǎng)的方式來構(gòu)建雷達網(wǎng)，實現(xiàn)對歐洲大面積降水和風(fēng)廓線的有效監(jiān)測，并通過監(jiān)測數(shù)據(jù)對天氣氣象和水文模式等進行精準(zhǔn)評估，提高自然災(zāi)害的預(yù)防能力。

2 天氣雷達在氣象防災(zāi)減災(zāi)中的應(yīng)用

2.1 雙基地雷達技術(shù)

雙基地雷達技術(shù)是在單基地雷達技術(shù)上產(chǎn)生的，其顯著區(qū)別在于接發(fā)信號的地質(zhì)不同。雷達分布形式以離散型為主，大致包括地發(fā)和地收、地發(fā)和空收、空發(fā)和地收等多種形式。其中應(yīng)用最為廣泛的就是地發(fā)和地收的形式，這是因為這種接發(fā)信號的方式準(zhǔn)確度更高，成本更低。雙基地雷達技術(shù)接發(fā)信號不一致的方式也為雷達形式的選用提供了更廣闊的空間，為天氣信息的獲取提供了更多的方式，提高天氣信息的準(zhǔn)確性。雙基地雷達技術(shù)在農(nóng)村地區(qū)應(yīng)用最多，主要應(yīng)用于對大風(fēng)和雷電天氣的預(yù)測，這樣能夠有效保障農(nóng)業(yè)種植根據(jù)天氣信息做好災(zāi)害預(yù)防工作，降低災(zāi)害性天氣對農(nóng)作物的影響。雙基地雷達技術(shù)在應(yīng)用過程中，只需要少數(shù)人進行操作維護，成本和維護費用相對較低。但是該技術(shù)不能準(zhǔn)確的探測出較弱的氣象回波，這是雙基地雷達技術(shù)最大的弊端。

2.2 雙線偏振雷達技術(shù)

雙線偏振雷達技術(shù)主要用于判斷降水類型和識別降水目標(biāo)。該技術(shù)的分類和識別功能主要是基于不同降水粒子具有不同的人射電磁波極化散射特性的理論。雙線偏振雷達技術(shù)能夠精確觀測到水平線偏振波、垂直線偏振波、水平反射率因子、相關(guān)系數(shù)、比差分傳播相移、差分反射率等參數(shù)，這樣就能獲取到降水粒子體態(tài)、空間取向、降水分布等信息，進而實現(xiàn)對冰雹大小、閃電動態(tài)的識別，精準(zhǔn)預(yù)測到天氣發(fā)展動向。

2.3 相控陣天氣雷達技術(shù)

相控陣天氣雷達技術(shù)的典型優(yōu)勢在于具有較高的氣象目標(biāo)探測能力和較高時間分辨率下獲取天氣信息。一般情況下，雷達需要在六分鐘內(nèi)才可以完成14層掃描，而相控陣雷達技術(shù)通過高速轉(zhuǎn)換波束，在1分鐘的時間內(nèi)就可以實現(xiàn)全空域的掃描，顯著提高了掃描效率。同時，由于該技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)對陣列天線中的輻射單元的獨立控制，能夠在很大程度上降低不同單元之間的相互干擾，使得輻射單元所接受到的信號得到相位相加處理，并進入到總部接收機中被放大和過濾，經(jīng)相應(yīng)處理后所實現(xiàn)的觀測效果會更為精準(zhǔn)。此外，相控陣天氣雷達技術(shù)由于具有較強的抗干擾能力，因此能夠捕捉到較為微弱的天氣信息。但是，該技術(shù)的應(yīng)用成本較高，不能形成系統(tǒng)化的組網(wǎng)和業(yè)務(wù)化，因此，該技術(shù)的應(yīng)用范圍極為有限，而不能得到廣泛的推廣和應(yīng)用。

2.4 風(fēng)廓線雷達技術(shù)

風(fēng)廓線雷達技術(shù)主要用于大氣氣象信息的預(yù)測。通常情況下，大氣的變化速度較快，且大氣環(huán)境中存在大量的湍流，這些因素都會影響雷達信號的正常接收和發(fā)送，造成信息信號存在不同程度的偏差。而風(fēng)廓線雷達技術(shù)利用無線電波信號不受湍流散射影響的特性有效改善了信號的回收效率，使得氣象預(yù)測的信息準(zhǔn)確可控。同時，該技術(shù)還能夠根據(jù)接收信號實現(xiàn)對湍流強度、運動方向和運動速度等參數(shù)的獲取，進而充分了解到高空氣流的速度和擴散特點。因此，風(fēng)廓線雷達技術(shù)可以有效用于大風(fēng)天氣預(yù)測，使人們能夠及時有效的應(yīng)對臺風(fēng)預(yù)警，做好疏散和轉(zhuǎn)移工作。

2.5 機載雷達技術(shù)

機載雷達技術(shù)是多普勒雷達系統(tǒng)的一種，是在多普勒雷達系統(tǒng)的基礎(chǔ)上再加載不同波長和探測能力的機載系統(tǒng)，這樣能夠?qū)崿F(xiàn)對風(fēng)和微物理學(xué)信息的獲取。其主要原理就是在同一架飛機的前后位置安裝相應(yīng)的天線，這兩個天線對同一個例子的運動情況進行測量，進而獲取到粒子的運動速度等參數(shù)。機載雷達技術(shù)是一種高水平雷達技術(shù)，具有良好的測量效果。最關(guān)鍵的是，該技術(shù)能夠應(yīng)用在極端惡劣的天氣環(huán)境下，并能夠預(yù)測到雷達網(wǎng)不能覆蓋的區(qū)域。但是機載雷達技術(shù)的應(yīng)用成本較高，不適用于日常使用，否則應(yīng)用成本過高。該技術(shù)一般是在關(guān)鍵危機時刻使用。同時，機載雷達技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)近距離觀測，這也是該技術(shù)的獨特優(yōu)勢，顯著增加了技術(shù)的適用性。但是需要注意的是要保證飛機的飛行距離控制在合理安全的范圍內(nèi)。

3 結(jié)語

綜上所述，天氣雷達在氣象防災(zāi)減災(zāi)中發(fā)揮著重要的作用。在當(dāng)前社會經(jīng)濟高速發(fā)展的背景下，天氣雷達技術(shù)也不斷創(chuàng)新改革，朝著新型化、科學(xué)化和精細化的方向發(fā)展，將技術(shù)的實用價值發(fā)揮到最大程度，為社會民眾提供強有力的技術(shù)支持。