天气雷达防雹观测技术的探讨

吴萍 邓志强

摘 要： 本文介绍了阿克苏人工防雹工作中使用的新一代多普勒天气雷达和X波段双偏振多普勒天气雷达的防雹观测技术，探讨如何使用雷达实时观测模式结合雷达产品应用识别雹云，对人工防雹工作中如何综合应用雷达观测技术方法有借鉴作用，可提高阿克苏天气雷达精细化观测冰雹云能力。

关键词： 雷达观测技术;方法;产品应用

【中图分类号】S16 【文献标识码】A 【DOI】10.12215/j.issn.1674-3733.2020.40.164

1 天气雷达观测技术在阿克苏人工防雹中重要性

阿克苏地区是南疆重要粮、棉产区，冰雹是当地最常见自然灾害，给地区农业生产造成很大损失。由于冰雹云是中小尺度天气，常规气象观测难以捕捉到其发生发展和演变全过程，阿克苏两部天气雷达在探测中小尺度天气尚具有高时效、真实性、准确率、多维特点优势，可有效监测中小尺度天气系统产生、发展、成熟和消亡全过程，快速高效获取雹云回波强度、速度、位置、形态、移向、移速等与雹云相关信息，为人影防雹作业提供有应用价值数据，对人工防雹作业预警、部署、决策至关重要。

2 阿克苏人工防雹工作雷达观测技术

2.1 阿克苏人工防雹工作雷达观测技术介绍

利用天气雷达监测冰雹天气（中小尺度）过程，能准确了解雹云生消情况，是冰雹等灾害性天气预报和人工影响天气理论研究以及各种气象灾害预警、评估、预防方法的主要基础应用。目前阿克苏在人影防雹工作中主要使用X波段双偏振多普勒天气雷达进行雷达实时（固定仰角平面扫描PPI、固定方位垂直扫描RHI）观测，同时运用阿克苏新一代多普勒天气雷达（国家天气雷达组网）雷达体扫（全方位、多仰角、立体式）观测，结合两部雷达观测数据产品综合分析防雹作业，实现人影防雹指挥作业。

2.1.1 X波段双偏振多普勒天气雷达的观测技术

冰雹天气具有运动尺度较小、突发性、局地性、生命短特点，对雷达观测时效性、实时性要求高。阿克苏防雹工作主要采用X波段双偏振多普勒天气雷达实时（PPI、RHI）扫描模式观测，可及时有效观测到防雹作业目标云体回波形态、位置、强度和云体垂直结构、云内粒子双偏振参数变化，用于分析雹云不同发展阶段回波强度、垂直结构和偏振特性之间关系，对判别雹云特征、对流云能否持续发展、监测跟踪识别冰雹云和识别有冰雹区域、及时发现防雹作业时机和部位选取等十分有用。如根据双偏振多普勒天气雷达实时（PPI、RHI）模式扫描观测，可及时观测目标云体并获取云体回波顶高、强中心强度、负温度层厚度、强回波中心高度及云内霰粒子密度分布等指标，参照雹云判别因子经验关系，分析目标回波，准确识别降水回波类型，提前对防雹作业预警，判断作业指标（回波外形结构上具有钩状、指状、V 形缺口、穹隆回波、强回波墙等特征;回波顶高>9km;强同波（30dbz）顶高>7km;回波强度>50dBz），得出有效防雹作业判断。我站双偏振雷达实时（PPI、RHI）扫描模式，补充了新一代雷达体扫描方式的观测采样时间长、垂直结构产品分辨率较低的缺点。

2.1.2 新一代多普勒天气雷达观测技术

阿克苏人工防雹工作中，使用新一代多普勒天气雷达采用连续体扫描模式实时观测，全方位、立体地显示云体回波强度、速度、谱宽，及时了解云体强度和流场结构，有效监测中小尺度天气系统产生、发展、成熟、消亡全过程，结合新一代雷达二次产品应用，进一步分析冰雹云产生条件和演变规律，判断云体未来发展状况。如对于观测飑线、阵风锋等短时强对流天气监测，用雷达体扫观测技术识别和追踪冰雹云发展、演变过程十分有效。豐富的雷达产品（R强度、V速度、CR组合反射率、VIL垂直累积液态水量、STI风暴跟踪信息、STP风暴总累积降水量等）能反演出雹云发展过程变化，及时做出预警信息，判断对流云能否持续发展、判别防雹作业时机，补充了我站双偏振雷达实时（PPI、RHI）扫描观测采样连续性差、立体空间采样不足缺点。

3 阿克苏人工防雹作业雷达观测方法

3.1 防雹作业中雹云早期识别的雷达观测方法

雷达要在冰雹形成初期识别雹云“初始回波”，甄选雹云初始回波时，依据位于0℃层附近初始回波及回波强度<30DBZ初始回波，还有回波顶高变化快慢作为对雹云早期作业判别指标。阿克苏防雹工作使用新一代天气雷达连续体扫跟踪观测发现冰雹云初始回波，雷达产品“CR”（快速获取不同高度强度中心位置、高度值）有效判别雹云初始回波，结合双偏振雷达实时扫描（RHI）对同一块目标云回波跟踪，分析发展演变过程中垂直结构变化，有效筛选出防雹作业目标云初始回波，提前进行防雹作业预警。

3.2 防雹作业过程雷达观测方法

雹云识别为多参数识别问题，使用雷达观测技术识别和追踪强对流云发展、演变过程，并通过雷达精细化观测分析，才能判断防雹作业所需参数指标。如雷达观测到初始回波后，对初始回波不同部位进行垂直结构的RHI（变换不同仰角）扫描追踪观测、分析发展演变情况，再结合这两部雷达产品（R、V、CR、VIL、CS、偏振参数相态产品等）特点和功能，及时加入风场信息（最大上升气流速度高度、SWS强天气切变及速度分析、CS组合切变分析）和云内粒子相态变化信息（霰粒子变化量、密度部位等）综合分析，可发现对流云体不同发展阶段演变及雹云识别特征确定为作业目标云，再结合当时气象条件要素（0℃层和-20℃层高度、温度、水汽条件等）观测数据综合判别，才能定性揭示对流云发展演变，确定是否为雹云和降雹可能性，推演出可靠天气预警、预报信息（移动方向及速度，降雹落区、强度、冰雹大小、降水等），最后判断是否实施防雹作业，发布作业时间、部位及作业量等指令。雷达精准观测是防雹作业中重要基础应用，为预警部署方案设计和防雹作业部位、时机精细化分析等提供可靠科学依据。

4 小结

本文根据雹云形成条件、科学防雹雷达观测要求和防雹作业指挥经验，总结雷达观测与雷达产品综合应用分析技术方法，指导阿克苏人工防雹中冰雹天气预警、判别冰雹云和防雹作业，减少人影作业盲目性。随着天气雷达技术不断发展，应当加强科研力度，使冰雹云雷达观测更具科学性，提高科学防雹社会和经济效益。

参考文献

[1] 符洪天.雷达观测在防雹作业中的应用[J].南方农业，2016（3）.

[2] 杨帆.多普勒雷达在气象观测中的应用探讨[J].现代信息科技，2019（8）.