新一代天气雷达在临近天气预报中的应用

新一代天气雷达在临近天气预报中的应用

陈少凤 1 王雪娟 1 陈丽英 2 李萍 3

海南省琼中县气象局 海南琼中 572900 2.海南省气象局 海南海口 570100 3. 海南省澄迈县气象局 海南澄迈 571900

摘要：临近天气预报在人们的日常生活中起到了非常重要的作用，其可以帮助人们合理的规划日常，加强对灾害性天气的预防，降低天气对人类所造成的影响。通常在制作临近天气预报中都需要先观测天气雷达，分析雷达的回波，根据不同的回波状况去判断回波的基础以及其发展的趋势，有效的识别灾害性的天气。本文就新一代雷达进行介绍，分析新一代天气雷达在临近天气预报中处理数据的基本原则，提出新一代天气雷达在临近天气预报中的应用。

关键词:新一代天气雷达；临近天气预报；基本原则；应用

引言：

新一代天气雷达在临近的天气预报中的应用，能够有效的检测暴雨、台风等一些突发性的天气，为临近天气预报的精细化提供了有效的支持，为进一步提升天气预报质量奠定了基础。因此，必须要加强对新一代天气雷达的分析、了解和应用，以便于及时对临近的降水、冰雹、雷电等天气进行识别，为气象预报提供更为真实以及有效的数据。

1. 新一代雷达的基本介绍

在过去采用天气雷达探测天气时，会充分的利用一些目标物，比如云雨，借助其向雷达所发射的散射回波对空间位置、分布的强弱等进行观测。在21世纪初期新一代天气雷达系统出现，其开始在气象业务中使用，不仅能够测定降水粒子的一种径向速度，对降水云体的移动速度、风场、垂直气流等进行判断，还能够有效检测一些灾害性天气，比如暴雨、冰雹，对这些灾害性天气及时进行预警。除此之外新一代雷达还具有对回波强度定量测量的功能，大范围估测降水的定量。新一代雷达产品具有很多的功能，涵盖的内容也比较多，其中雷达产品所涵盖的除了基本产品之外，还包含导出产品。一般基本产品包含一些发射率因子、普款等等。导出产品会涉及到回波顶、组合反射率因子等^[1]。

2. 新一代天气雷达在临近天气预报中处理数据的基本原则

1. 分类回波原则

在观测临近的预报雷达时，需要对不同回波的特征进行了解。一般回波分为五种，第一种回波是清空回波，这类回波本身高仰角的范围比较小，低仰角的范围比较大，其分布点大多围绕在雷达附近，整体回波的强度小于20dBZ,整体正负速度分布比较典型，拥有较为清晰的速度图。第二种是清降水回波，这类回波的形状有块状、带状，也包含片状，整个移动的速度都呈现着一种规律化的特征，回波强度超过20dBz,但是如果降水的性质不同，那么，整体表现的差异也会较大。第三种地物回波，这类回波是由雷达周围的一些高建筑以及山脉阻挡之后所形成的，这类波形走向以及分布和整个山脉都是一致的，回波的强度比较大。第四种是超折射回波，其主要以杂波为主，整个回波的结构较为混乱，回波的强度也较大。如果抬高仰角，超折射回波就会呈现一种消失的状态。第五种是海浪回波，拥有分布较为规律的径向速度，其强度和整个海浪的高度之间呈现着一种正比例的关系，想要观察这类波形则可以采用负仰角的方式。

2. 图像的显示原则

通常图像在显示的过程中，回波的距离不同，其距离地面的高度也是存在差别的。比如，如果仰角不等于0度时，其所扫描出的圆锥面，通常会呈现出一个二维的平面图，这类图形即是扩大回波面积的一种效果。通常如果其仰角较高，其扩大的效应也会逐步增大。如果仰角是90度，那么即使是一条线也可以逐步展现成一个面。由此可见，只有当仰角等于0度时，其显示的面积和真实的面积才是一致的。因此，想要分析回波的面积，则需要先将图像还原为真实的图形。

3. 坐标的变换原则

为了确保预报地点的准确性，则需要确定好雷达以及地理坐标的合理变换。通常如果雷达坐标显示是0度至180度，那么其代表的就是地理坐标中的南和北，但如果雷达坐标显示90度到270度，却不能够将其作为东西向。观测仰角不同其所采用的背景图也应该进行变换，其需要匹配整个等距包角和观测回波，避免出现误差。

3. 新一代天气雷达在临近天气预报中的应用

1. 反射率因子产品在临近天气预报中的应用

反射率因子除了能够能够直观的展现降水的强度、回波变化、特征等，还能够清晰的识别层云、积云、锋面等一些基本的天气学。观测人员只需要利用反射率因子产品就能够判断整个回波的强度，并确定临近天气中是否存在冰雹、雷电等一些天气。同时，还能够判断出反射率因子随时间变化对未来发展的影响。如基本反射率产品可以有效估算并定位雨雪的强度、潜在的冰雹性、风暴的结构性等等。其主要指利用雷达体积扫描过程中，采用仰角方式显示回波强度的一种图像产品。其图像的等级可以划分为8和16这两大类，当观测模式发生改变后等级值也会做出改变。

2. 平均径向速度产品在临近天气预报中的应用

平均径向速度产品其所展现的是一个360度的扫描的径向速度，所谓的径向速度是指雷达径向上云雨粒子运动的分量。对这类径向速度进行测量能够了解整个风暴以及大气的结构，形成并调整整个高空的分析图，会极大的影响整个天气预报分析及其准确性。其和普通雷达的差别在于能够在径向上分量获取风矢，为临近天气预报提供有效的测量工具

^[2]。

3. 谱宽数据在临近天气预报中的应用

谱宽数据实际上就是度量速度的离散量，能够提供一些观测的平均径向的速度变化，比如速度样本、风切变等。除此之外，其还能够对定边界的位置进行确定，有效检查径向量，为临近天气预报的相关业务的有序开展提供一定的指导。

4. VIL在临近天气预报中的应用

VIL是垂直累积液态含水率的一种简称，其是指一类图像型的产品，在确定好的底面积的格点区域和液态水总量分布垂直的产品，有利于为临近的天气中的冰雹进行有效的避免和预防。其次还有利于对暴雨、暴风等灾害性天气进行判别。在过去判断冰雹的回波采用的通常是雷达的回波参数，对多种组织参数进行识别，比如单因子、多因子组合的阐述等，在对参数识别之后再结合回波形态的基本特征判断冰雹。而随着VIL的出现并在气象工作中的应用，VIL逐步成为当下对暴风、暴雨强度的有效判断，为一些恶劣性的天气进行预警。

结语:

新一代天气雷达在临近天气预报中的应用是对传统手段的一种创新，能够更有效地监测临近天气预报中存在的一些具体的天气特征以及数值。同时还能够对灾害性的天气，比如冰雹、暴雨等提前进行预警，其功能以及定位性更加的精准，对于我国的天气气象行业的发展而言具有重要的意义。

参考文献：

[1]吴宏伟.浅谈新一代天气雷达的日常维护与故障分析及排除[J].中小企业管理与科技(中旬刊),2020(06):88-89.

[2]李传柱.新一代多普勒天气雷达在人工影响天气中的应用[J].科技经济导刊,2020(01):114.

第一作者简介：陈少凤（1967—）女，汉族，本科，大气探测工程师，从事气象综合业务工作。