风廓线雷达数据处理与应用研究

罗栋粱

（民用航空中南地区空中交通管理局气象中心，广东 广州 510403）

引言：风廓线雷达是一种新型的高空探测设备，能够实现无人看管，并实施持续性的观测活动，和普通的探测方法相比，风廓线雷达监测出来的数据分辨率高，且种类丰富，该种探测技术的优势特征也进一步扩大了风廓线的用途，应用范围较广，在航天、军事、航空、气象等领域中都有所涉及。

一、风廓线雷达数据处理

（一）数据收集

风廓线雷达的数据处理流程主要包括以下几个流程，信息收集、数据传输至共享服务器、探测中心接收共享文件中的信息数据、统计计算数据信息、发布数据产品、发布数据状态。其中信息中心利用气象局的网络系统全面采集所有风廓线雷达站中的日常监测数据，具体可以分为业务数据和状态数据，隔六至十分钟进行一次循环，大概能够采集数据4.5兆左右，并将其传输到共享平台当中。信息收集单元中还设置有文件提取模块，主要是针对共享文件中的基础信息和文件目录进行综合分析，将满足相关规则的信息转移到下一项模块当中。其中的文件分析模块能够结合已经结束定义的文件规则，实施解析工作，随后将分析结束的数据传输至数据库内，如果出现非法数据，便能由相应的解析模块进行处理。

（二）数据处理分析

状态处理过程中具体包括以下几项需处理信息和功能：（1）数据提取，由提取设备采集当下的状态信息，随后将其传送至数据验证模块当中；（2）数据质量验证，能够验证当下状态数据的可靠性；（3）数据处理功能，主要是对传输过来的数据信息进行分析处理，根据相关规则整理状态信息。

在导入探测数据后，便能对输入的数据信息实施定时处理，分析传递过来的数据，根据标准算法处理探测数据，随后加工为产品文件。

（三）数据展示

数据展示即能够将状态数据通过展示系统清晰地呈现出来，发布数据产品，统计探测数据等，为用户了提供查询服务。如可以查看相应的报警信息，主要包括故障报警信息和普通报警信息，通过地图中的背景标示提供相应的提示信息，在点击背景中的标示后，便能查看相关信息界面。巡查观测站的基础信息，通过点击地图中的测站标示便能测查测站信息，比如经纬度、区站号、站址等信息。监控显示方式主要是地图的形式，将整个地图作为背景，不同的设备使用不同色彩。在多样图形的坐标点中，能够通过点击操作挑选基站，监控设备实际运行信息。

二、风廓线雷达数据应用

（一）风廓线雷达的二次开发和应用

单独设置的风廓线雷达呈现出的大气风场垂直分布直接产品对于认知、掌握中小尺度的天气系统具有积极的作用，能够帮助对系统的物理结构进行深入研究，但是单独设置的风廓线雷达诞生的监测产品仅通过一个点中的风场垂直构成研究天气系统结构的物理变化特征，因此研究结果存在一定的不确定性。在风廓线雷达数量超出三个时，便可以形成一种小型的区域监测网络，利用相应的组网信息，可以研究大气风场的内部垂直层结构，掌握天气系统影响强度和高度。

（二）风廓线雷达信息在天气预报和强对流天气中的应用

风廓线雷达相关应用业务当中，使用最为频繁的是水平风廓线信息，大气水平风场中的风廓线垂直数据资料可以对气旋配合国境和高空槽过境状况进行直观、便捷地指示，对冷暖空气交汇、中低空气流强弱、风场垂直切变、大气中的冷暖平流等空间结构进行系统分析[1]。

（三）对台风内部进行垂直监测的应用

利用风廓线雷达能够对台风登陆过程中的降雨垂直结构和风场内部结构实施系统性、多角度、多产品的分析。比如在苏拉台风登陆的过程中，移动式的风廓线雷达在登陆点附近采集到了其登陆前后的变化资料数据，通过对有效数据进行计算分析发现台风登陆过程中的探测高度是4.8千米，而风廓线雷达的台风登陆阶段，其探测水平明显提高[2]。风廓线雷达检测出来的垂直结构资料信息，能够通过水平风速、垂直速度和信噪比等因素对台风登陆过程中的风场变化进行综合分析。结果发现，在风眼过境时，风向从原来的偏北风转化成一种偏南风向，同时风向的改变是从高空逐渐向下转变的。通过分析台风的风场结构，能够对其风雨影响、传播路径、演变发展等气象预报提供可靠支撑。

三、未来展望

随着科技的持续发展，新型风廓线雷达逐渐在社会各个领域中推广开来，进而扩充了气象资料，能够提升气象预报的整体水平。但从整体的研究层面来看，还处于一种初级发展环节，在较为复杂的天气变化状态中需要进行深入的探索和研究。风场信息数据的整体质量能够对数据应用状态产生直接影响，目前在没有建立起全面的质量监控体系，在消除影响较大的杂波干扰、剔除风场干扰数据等方面还需要加强改进，特别是要对风廓线雷达检测中非均匀降雨的影响进行重点研究。风廓线雷达的降雨低模式反射率为降雨垂直结构探测中的风廓线雷达打好了基础，为了进一步扩大风廓线雷达的应用范围，应该对降雨反射率的低模式和高模式反演进行重点研究，健全反射率结构。风廓线雷达中的数据信息在一定程度上增加了对于高空风场的研究，但还需要进一步强化各个风廓线雷达站点之间的数据联系，同时为数据验证工作提供有效渠道，为后续工作的顺利进行打好基础。

结语：综上所述，我国地域面积较广，因此气候条件也呈现出多样化特征，各地气象灾害各不相同，新型风廓线雷达的出现，能够提升我国对于气象灾害的预警能力，保证风场数据的准确性和可靠性，进而提高了风场数据的利用效率，但从目前的实际发展状况来看，还有较大的发展空间。