气象雷达：记录风云变幻的“CT扫描仪”

文／本刊记者 胡利娟

1月1日，作为北京冬奥会气象保障工程重点建设项目之一的河北省张家口新一代天气雷达正式运行，它将为冬奥会气象服务保障提供重要的信息支撑。

气象雷达作为实现“监测精密、预报精准、服务精细”的重要“利器”，在提高强对流天气监测能力、筑牢气象防灾减灾第一道防线中具有特殊地位。那么，我国为什么要广泛布设气象雷达？气象雷达能做什么？雷达资料是怎么用？

针对上述问题，中国气象局相关专家对此一一进行了解读。

重大赛事“标配”，气象服务保障举足轻重

“气象雷达在重大赛事、重大活动保障以及气象防灾减灾等气象服务保障中发挥着举足轻重的作用。”气象专家说，张家口新一代天气雷达观测范围可覆盖内蒙古、山西、河北、北京、天津等地，最大探测半径达460千米，能够有效识别降水粒子相态和大小，每6分钟更新一次数据，生成多种气象应用产品，是分析、预报京津冀乃至华北地区灾害性天气的重要基础设施。

据气象专家介绍，当有极端恶劣天气可能会影响比赛进程时，预报员可通过该雷达回波图判断极端天气的发生发展和影响，持续为北京冬奥组委科学安排赛事提供重要气象服务和信息支撑。此外，该雷达还可增强对京津冀地区上游降水天气发生、发展、演变的精细化监测及预报预警，为办好一届“简约、安全、精彩”的冬奥盛会贡献气象力量。

不仅是北京冬奥会，也在我国举办的其他重大活动中，天气雷达成为盛会顺利举办的重要支撑。2021年9月15日，第十四届全国运动会在陕西省西安市盛大开幕。在陕西省首部X波段双偏振相控阵天气雷达、两部激光测风雷达等新建观测设备的支持下，根据十四运会气象台预报，开幕式主办方巧打降水“时差”，将一场盛大的开幕式顺利呈现给观众。

“记录”风云变幻，预警预报灾害性天气

我国幅员辽阔，气象灾害种类多且多发频发，极端天气气候事件对农业、水资源、交通、能源、粮食和国防等安全带来了极大的威胁。如何有效地监测预警突发性和灾害性天气，是广大气象工作者的一项重大任务，而新一代天气雷达是对灾害性天气监测的一种有效探测设备。

雷达可对其探测范围内的台风进行“跟踪”和“扫描”，即进入雷达探测范围后，雷达的电磁波在空中接收到台风“信号”后，将信号通过内部语言返回到后方。这些信号汇总而成的信息，可以帮助技术人员“描绘”台风的“结构”。

“台风影响区域雷达可组网观测。”气象专家说，这就像多个“CT扫描仪”，每6分钟对台风进行一次全身扫描，每10分钟合成一张雷达台风拼图。这些扫描图和CT图，不仅可看台风“体型”，还可以“窥探”台风内部风雨结构。

2021年7月20日，河南省郑州市一小时降水量达201.9毫米。河南省气象台利用雷达定量降水估测产品，改进了短时临近定量降水估测和预报技术，在“7·20”特大暴雨预报预警中发挥了关键作用。

在冰雹、龙卷风等强对流天气探测方面，雷达也是一把好手。2017年9月8日，吉林省珲春市部分乡镇遭遇冰雹灾害，延吉雷达及时捕捉到了珲春北部对流；2012年4月30日16时30分左右，湖南省邵阳雷达也捕捉到了降雹单体，为人工防雹增雨提供了重要“线索”。

在一个个重要的时刻，雷达像是一个个忠实的“记录者”，成为事件调查以及灾后救助的重要帮手。但实际上，雷达功能尚未完全展示出来，其开发潜力巨大，应用场景也更加广泛。

“火眼金睛”时刻捕捉云雨水汽变化

雷达通过发射电磁波在大气中传播，遇到云滴、雨滴、空气分子等悬浮粒子时，入射电磁波会从这些粒子上向四面八方传播开来，其中一部分向后的散射波返回雷达，被雷达天线接收。雷达根据接收到的后向散射波的振幅、延迟、相位等信息得到雷达观测的基本数据，再经过产品算法处理生成各种二次产品，从而呈现在雷达屏幕上。

通俗地说，就是雷达发射出电磁波，这些电磁波就像无数“火眼金睛”紧盯着空中的云、雨、水汽等粒子，然后将这些粒子的信息牢记于心，并通过不同的内部“语言”反馈到后方。而在雷达后方，技术人员已经通过各种技术和方法，将不同的雷达“语言”制作成公式，翻译成给预报员或者公众能看懂的雷达回波图。

以天气预报为例，预报员需要根据卫星、雷达、地面站等各类探测资料，利用数值预报模式进行复杂运算，并结合个人经验对天气过程进行描述。雷达资料可以为预报员提供直观的降水信息，为判断降水强度、影响区域等提供支撑。

“对公众而言，经过‘翻译’的雷达产品——雷达回波图可以直观告诉大家在哪儿下雨，下多大的雨，下多久。”气象专家介绍说，打开中国气象局气象探测中心“天衡·天衍”APP，中国天气APP等，我们可以看到，最新的雷达回波图用不同颜色代表回波强度和降水强度，其中，红色黄色区域代表大到暴雨，绿色区域代表有小到中雨，蓝色区域为降水云系覆盖的区域。看似花花绿绿，但都分别代表着不同强度降雨，大家根据此回波图来安排自己的生产生活。

可以说，自从有了雷达和气象卫星的探测，没有一个台风能逃过气象工作者的眼睛。

多年来，雷达用不一般的业绩证明了它的“国之重器”地位和“支柱”作用。从新中国建立初期的气象雷达空白，到2021年由224部新一代天气雷达构成的世界最大的业务化运行气象雷达监测网，我国气象雷达实现了从“零”到“世界先进”的华丽蜕变。

据了解，“十四五”期间，按照我国400毫米降水线东侧地区基本覆盖、西侧地市级以上城市全覆盖的原则，将重点在西部复杂地形区人口聚集地、七大流域雷达观测空白区、东北农垦和林业保护区、西北农牧经济主产区、高山附近峡谷地带布设雷达，不断填补雷达探测盲区和空白。