气象雷达的现状及其发展趋势

晁斌

摘要：灾害天气会对人们的日常生活和生产造成极大的影响，甚至造成生命和财产损失。为了有效的控制和降低损失，应当对这种天气进行准确的监控。使用气象雷达能够实现对突发灾害性天气的提前预警和实时监测，具有重要的意义和价值。而随着科技的发展，气象雷达取得了一定的进展。为了推动其进一步发展，本文主要对气象雷达的现状及其发展趋势做出了分析。

关键词：气象雷达；现状；发展趋势

前言：我国大部分处于东亚季风性气候地带，同时幅员辽阔，横跨纬度较大，因而气候条件十分复杂。很多气象要素如风、降水、气温等，都会随时变化，并且有突然性特点，导致我国容易发生各种灾害性天气，同时灾害种类较多。这些灾害性天气将对人们的日常生活生产造成极大影响，造成巨大的经济损失。为了对灾害性天气进行有效的预防，采用气象雷达对天气变化加以监测，提前发现气候变化，及时采取应对措施，以降低灾害程度，减少损失。

1 气象雷达的基本现状

1.1 国内气象雷达的发展历程

我国气象雷达的发展历程，主要经历了三个阶段。首先是常规模拟气象雷达阶段，主要在20世纪60-70年代，天气观测网中由51部不同型号雷达构成，在人工影响天气作业、沿海台风联防、局部灾害性天气警戒等方面发挥了作用。但是和发达国家相比，在应用能力、技术水平等方面，存在着20-30年的差距。其次是数字化气象雷达阶段，主要在20世纪70-80年代，应用数字化气象雷达，对雷达回波强度信息等，通过计算机技术实现数字化处理，进而在预警、分析、监测中生产准定量，信息分析加工处理速度大大加快，雷达预警监测性能也得到了提升。最后是多普勒前期雷达阶段，主要在20世纪90年代至今，是随着国家需求增长，以及国外雷达技术发展的基础上产生的，同时也对相应的功能规格需求加以制定[1]。多普勒气象雷达的引用，极大的缩短了我国与发达国家的技术应用差距。

1.2 国外气象雷达的发展现状

国外气象雷达也经历了漫长的发展过程，例如，美国从1988年开始，积极开展气象现代化发展，建成了200座多普勒雷达站，对美国大陆及部分岛屿、海域实现了全覆盖。加拿大从1998年开始实施国家雷达计划，在人口稠密和灾害天气多发的地区，建立了数十座多普勒雷达站，对全国大部分人口实现了覆盖。欧盟的气象雷达主要是多个合作模式，气象雷达总数也超过了100座，并且各国之间建立了良好的合作，实现了气象资料交换共享，气象预报及防灾减灾能力大大提升。韩国布设了十余部气象雷达，分别是C波段和S波段，24h不间断监测，定时产生雷达拼图资料。日本也布置了数十部气象雷达，实现了覆盖全国的监测范围。

2 气象雷达发展的问题

2.1 发展程度有限

尽管我国气象雷达当前正在快速发展，但是总体来说，发展程度仍比较有限，没有组建起完善的区域雷达组网，也没有形成全国气象雷达组网。当前很多雷达站，现代化发展建设水平让较为有限，对于转折性、突发性的灾害天气，难以实现有效、连续、全程的监测，对于灾害性天气高效快捷的监测响应需求，也不能满足。

2.2 资源共享较差

在气象监测中，各个相关部门缺少共享机制，难以实现统一协调，在气象雷达站建设中，也没有充分考虑资源共享、整体组网。因此，我国气象雷达探测存在不统一的规范标准，不一致的資料数据格式、探测模式等，难以有效的统一处理资料。所以，对于有限的资源无法实现良好的共享，导致气象雷达发展受到了影响[2]。

2.3 研发应用不足

我国当前的气象雷达，自主研发能力较低，核心技术没有自主知识产权。在新一代气象雷达的研发应用当中，主要仍是对国外相关经验的跟踪模仿，因而和发达国家存在较大的差距，雷达气象产品应用系统中缺乏自主知识产权。对于雷达数据资料的质量控制、通化技术、反演、特种需求等应用的系统，也存在着一定的问题和不足。

2.4 技术保障滞后

在气象雷达发展中，技术保障方面存在着较大的问题，相对较为滞后，难以满足实际发展要求，也不能适应雷达系统建设速度。目前，我国已经在全国范围内进行新一代气象雷达建设，但是在业务保障、技术管理方面，仍没有建立起有效的体系。在雷达技术支持、雷达维护维修等方面，能力建设较为滞后，不能为气象雷达的发展提供充足的保障和动力[3]。

3 气象雷达的发展趋势

3.1 气象雷达的技术特点

在新一代气象雷达中，技术水平得到了有效提高，同时也体现出了很多新的特点。探测精度高、探测能力强，采取了9m的天线直径，将波束宽度控制在10以下，取得了更高的分辨率和探测精度。采用了两种不同的脉冲重复频率，对暴雨及台风等天气检测距离延伸，对龙卷涡旋、流云等天气是识别监测距离增加。实时标校系统先进，雷达站建设中仔细校准标定雷达参数。在日常运行当中，也会进行自动监测校准，使雷达对回波强度测量准确性大大提高。地物杂波抑制能力强大，对异常传播、地物杂波等带来的污染能有效抑制，是产品质量大大提高，保证了测量数据的准确性[4]。产品算法先进，探测分析系统智能，同时谱宽数据、平均竞相速度、反射率因子等都有细分辨率和高灵敏度。对先进客观算法加以应用，短时间内能够得出多种分析产品。软件支持丰富，可综合处理获取的信息，对灾害性天气自动识别和追踪。

3.2 气象雷达的发展趋势

在气象雷达的发展趋势上，基于目前的大气科学研究重点，主要在于研究和应用更短空间尺度中小尺度气象学，以及更长时间尺度气象学，所以在气象雷达未来发展中的一段时期内，仍然会以多普勒气象雷达为主要趋势，对多普勒气象雷达技术将进一步发展，使探测功能得到扩展。未来的发展中，可将相控技术引用于天线垂直波束，形成多波束，进而对微下击暴流等准确监测预警。我国常见的灾害天气主要是冰雹、短时强降水、暴雨等，所以在未来的发展中，进一步强化X和C波段双线偏振雷达偏振参量误差的分析，并对误差影响监测精度的情况等进行研究[5]。气象雷达未来的发展将对探测功能扩展和精度的提升更加重视，在新技术领域研究中取得突破，促使雷达计算能力、信号处理能力大大提高。对多普勒风场反演技术将更加深入的研究，充分进行应用，风场信息由定性向定量转化，通过单多普勒气象雷达反演技术加以实现。

4 结论

气象监测对于人们的日常生活有着重要的意义，能够提前发现灾害天气，进而及时采取应对措施，最大限度的降低损失。气象雷达是实现气象监测，监测预警灾害天气的重要途径。而就我国当前的气象雷达发展现状来看，与国外一些发达国家之间，仍存在着一定的差距。基于此，在未来的发展当中，气象雷达的主要发展趋势下，必将进一步提高气象监测的精度和范围，更有效的监测和预警灾害天气，降低损失。

参考文献：

[1]李春升，王伟杰，王鹏波，等.星载SAR技术的现状与发展趋势[J].电子与信息学报，2016，38（1）：229-240.

[2]何炜琨，吴仁彪，王晓亮，等.风电场对雷达设备的影响评估与干扰抑制技术研究现状与展望[J].电子与信息学报，2017，39（7）：1748-1758.

[3]刘黎平，胡志群，吴翀.双线偏振雷达和相控阵天气雷达技术的发展和应用[J].气象科技进展，2016，6（3）：28-33.

[4]唐顺仙，吕达仁，何建新，等.天气雷达技术研究进展及其在我国天气探测中的应用[J].遥感技术与应用，2017，32（1）：1-13.