天气雷达在气象防灾减灾中发挥的作用分析

时间：2024-05-23

张建宗，候锐，唐磊

（1.山西省灵石县气象局，山西灵石 032300；2.山西省祁县气象局，山西祁县 030900）

近年来，各国气象组织高度关注气象雷达技术，这是因为该技术能够有效实现天气气象信息的预测，使人们做好应对灾害性天气的预防措施，降低不良天气对生命财产安全造成的损害程度，同时，该技术极大的提高了我国气象防灾减灾的能力。

1 天气雷达发展现状

美国是世界上最早开始研究天气雷达的，并与八十年代末进行批量生产，以组建天气雷达网。美国所研发的多普勒天气雷达在提升探测能力的基础上能够有效获取风场信息。而NEXRAD业务布网的铺设显著提高了对暴雨、龙卷风形成前奏和机场附近的冲击暴流等恶劣天气的预报能力。同时，美国不断改进数据网络结构，并积极引入双线偏振技术来改进NEXRAD网。加拿大则于1988年开始实现了对海岸线上气象灾害严重地带的多普勒雷达部署，使得龙卷的预测效率显著增加，并实现了对风暴位置和级别的精准预测。而欧洲国家则采用联合布网的方式来构建雷达网，实现对欧洲大面积降水和风廓线的有效监测，并通过监测数据对天气气象和水文模式等进行精准评估，提高自然灾害的预防能力。

2 天气雷达在气象防灾减灾中的应用

2.1 双基地雷达技术

双基地雷达技术是在单基地雷达技术上产生的，其显著区别在于接发信号的地质不同。雷达分布形式以离散型为主，大致包括地发和地收、地发和空收、空发和地收等多种形式。其中应用最为广泛的就是地发和地收的形式，这是因为这种接发信号的方式准确度更高，成本更低。双基地雷达技术接发信号不一致的方式也为雷达形式的选用提供了更广阔的空间，为天气信息的获取提供了更多的方式，提高天气信息的准确性。双基地雷达技术在农村地区应用最多，主要应用于对大风和雷电天气的预测，这样能够有效保障农业种植根据天气信息做好灾害预防工作，降低灾害性天气对农作物的影响。双基地雷达技术在应用过程中，只需要少数人进行操作维护，成本和维护费用相对较低。但是该技术不能准确的探测出较弱的气象回波，这是双基地雷达技术最大的弊端。

2.2 双线偏振雷达技术

双线偏振雷达技术主要用于判断降水类型和识别降水目标。该技术的分类和识别功能主要是基于不同降水粒子具有不同的人射电磁波极化散射特性的理论。双线偏振雷达技术能够精确观测到水平线偏振波、垂直线偏振波、水平反射率因子、相关系数、比差分传播相移、差分反射率等参数，这样就能获取到降水粒子体态、空间取向、降水分布等信息，进而实现对冰雹大小、闪电动态的识别，精准预测到天气发展动向。

2.3 相控阵天气雷达技术

相控阵天气雷达技术的典型优势在于具有较高的气象目标探测能力和较高时间分辨率下获取天气信息。一般情况下，雷达需要在六分钟内才可以完成14层扫描，而相控阵雷达技术通过高速转换波束，在1分钟的时间内就可以实现全空域的扫描，显著提高了扫描效率。同时，由于该技术能够实现对阵列天线中的辐射单元的独立控制，能够在很大程度上降低不同单元之间的相互干扰，使得辐射单元所接受到的信号得到相位相加处理，并进入到总部接收机中被放大和过滤，经相应处理后所实现的观测效果会更为精准。此外，相控阵天气雷达技术由于具有较强的抗干扰能力，因此能够捕捉到较为微弱的天气信息。但是，该技术的应用成本较高，不能形成系统化的组网和业务化，因此，该技术的应用范围极为有限，而不能得到广泛的推广和应用。

2.4 风廓线雷达技术

风廓线雷达技术主要用于大气气象信息的预测。通常情况下，大气的变化速度较快，且大气环境中存在大量的湍流，这些因素都会影响雷达信号的正常接收和发送，造成信息信号存在不同程度的偏差。而风廓线雷达技术利用无线电波信号不受湍流散射影响的特性有效改善了信号的回收效率，使得气象预测的信息准确可控。同时，该技术还能够根据接收信号实现对湍流强度、运动方向和运动速度等参数的获取，进而充分了解到高空气流的速度和扩散特点。因此，风廓线雷达技术可以有效用于大风天气预测，使人们能够及时有效的应对台风预警，做好疏散和转移工作。

2.5 机载雷达技术

机载雷达技术是多普勒雷达系统的一种，是在多普勒雷达系统的基础上再加载不同波长和探测能力的机载系统，这样能够实现对风和微物理学信息的获取。其主要原理就是在同一架飞机的前后位置安装相应的天线，这两个天线对同一个例子的运动情况进行测量，进而获取到粒子的运动速度等参数。机载雷达技术是一种高水平雷达技术，具有良好的测量效果。最关键的是，该技术能够应用在极端恶劣的天气环境下，并能够预测到雷达网不能覆盖的区域。但是机载雷达技术的应用成本较高，不适用于日常使用，否则应用成本过高。该技术一般是在关键危机时刻使用。同时，机载雷达技术能够实现近距离观测，这也是该技术的独特优势，显著增加了技术的适用性。但是需要注意的是要保证飞机的飞行距离控制在合理安全的范围内。