龙卷风探测雷达研制及业务化应用研究

■ 何建新 张福贵 周红根 李峰 张建云

（1 成都信息工程大学；2 中国气象局大气探测重点开放实验室；3 江苏省气象探测中心；4 中国气象局气象探测中心；5 中国华云气象科技集团公司）

“龙卷风探测雷达研制及业务化研究”（2018YFC1506100）属于国家重点研发计划“重大自然灾害预警及防范”项目，项目由成都信息工程大学牵头主持，南京大学、南京信息工程大学、中国气象科学研究院、中国气象局气象探测中心、国家气象中心、江苏省气象探测中心、安徽省大气探测技术保障中心、北京敏视达雷达有限公司、南京恩瑞特实业有限公司多家单位共同承担。项目主要完成4 大项研究任务，力争在龙卷精细化探测装备研发及观测方面取得突破。

研究内容

关键技术

(1)研制三部雷达

●C 波段相控阵天气雷达，体扫时间分辨率缩短至90s，并于2019年8 月在苏北高邮地区完成部署。

●X 波段相控阵双偏振天气雷达，波束宽度0.7°，实现-32dB 的超低副瓣。

X 波段双偏振相控阵雷达

●移动式双偏振天气雷达，采用格里高利天线同时发射/接收3 个波束。

适应性改造的X 波段相控阵雷达

格里高利雷达天线

(2)组建三重网络

●组建了龙卷雷达探测网，发展协同观测技术，识别与跟踪天气过程特征演变，快速自动地调整各雷达扫描策略，获取敏感区域多角度精细化回波信息。

●发展了相控阵天气雷达数据压缩技术，确保数据传输与存储的实时性。

三重网络布局

龙卷雷达组网站点

(3)研究三个问题

●我国典型龙卷的多尺度、精细化涡旋结构特征。

●龙卷生消演变与多尺度环境场的作用机制，包括龙卷初始涡旋的形成和结构演变，及其与母体风暴中对流尺度系统结构的关系和相互作用。

●成熟龙卷的精细化涡旋结构及其母体风暴动力、热力结构。

龙卷模拟结构演变图

龙卷初始涡旋精细结构与活动规律

(4)面向业务应用的三个步骤

●实现了基于深度学习的雷达龙卷特征识别算法。

●龙卷监测预警软件安装于国家气象中心，开展(仿真)业务试验。

●成功实现6.12 高邮、7.22 宿州龙卷监测预警。

6.12 龙卷灾情调查

2020 年6 月12 日项目部署的雷达网观测到龙卷