多普勒雷达在气象观测中的应用探讨

多普勒雷达在气象观测中的应用探讨

朱自超

太原市气象局，山西 太原 030082

摘要：气象观测是气象工作的重要内容，气象观测的结果是否准确有效不但影响天气预报工作而且还会直接对农业、交通、环境保护等行业产生影响。为此必须加强气象观测工作，采用先进的技术进行气象预测。其中多普勒雷达技术作为新型雷达探测技术，将其应用在气象观测中可有效提高气象观测的效率和质量。基于此，本文将结合多普勒雷达的技术含义和组成、以及工作原理等对其在气象观测中的具体应用进行分析探讨。
关键词：多普勒雷达；气象观测；气象预警

1多普勒雷达概述

1.1多普勒雷达的含义

多普勒雷达又叫做脉冲多普勒雷达，利用了多普勒效应实现对目标运动位置和运动速度监测和预测。多普勒雷达主要由距离波门装置、单边带滤波器、检测滤波装置和主波束杂波抑制电路构成。用在气象监测工作中，其常规设备是定向发射装置和定向接收装置。该技术的应用指标为波长、发射功率、脉冲波束宽度和接收灵敏度等。利用多普勒天气探测仪实时回波不仅可以对短时天气、对流天气以及意外突发天气等进行预测，还能及时了解后面的气象变化。具有分辨率高、自适应波形、可重复使用且抗干扰能力强的优点，主要用在气象监测和军事监测中。其中气象预测一般只是针对已经发生的变化并在短时间内提供准确的观测信息，想要准确及时地开展气象观测就必须熟练掌握观测技术和业务内容，严格按照规章制度开展工作。

1.2多普勒雷达的作用原理

多普勒雷达实际应用原理是，利用雷达传输的多普勒频率，按照大小监测雷达的运动速度，然后根据脉冲发射和接收时间差监测目标对象的距离。同时可利用频率过滤法确定目标对象的多普勒谱线。将该技术应用到气象监测中，主要工作原理是，利用吸收的雷达发射电磁波和散射的结果观测天气变化，能根据天气系统的变化特征结合雷达观测到的数据能及时准确地预测天气情况。

2多普勒雷达在气象观测中的应用

2.1在强对流天气监测中的应用

将多普勒雷达应用到强对流天气观测中，利用多普勒雷达回波预测对流天气的类型和气象灾害，实际操作时根据雷达回波结合相关技术描述对流速度分布，然后判断强对流天气的类型。在上述判断的基础上进行准确及时的气象灾害预测。以台风天气为例，利用该技术识别回波，并根据回波数据判断天气类型。对于冰雹、雨雪等天气，利用该技术设备监测对流中强烈上涌的气流，利用降水回波监测判断是否会出现持续的降水，并对可能形成的气象灾害进行合理判断。结合这些数据制定有力的预防措施，对于降低自然灾害影响、减少成本支出具有十分显著的作用。

2.2在地表数据测定和反馈中的应用

利用多普勒雷达开展地表数据测定和反馈工作时，雷达蒸发器保护设备会在遇雨的情况下发生腐蚀而影响设备的使用。所以需要改进蒸发器设备，减小汽化帽的体积，并在实际观测中利用多普勒雷达回波强度、波长和方向、蒸发器出水量等进行雨桶覆盖。在对流天气，尤其在冰雹、强暴雪等极端天气，为减少极端天气对设备的影响，可利用多普勒乐达回波效果及时预测冰雹等极端天气出现的时间和强度。在夏季天气炎热的情况下，地表安装的温度计塔可能出现故障问题，或因温度太高而出现测量失误，为确保气象观测的准确和对地表设备的保护，必须将温度计放置在阴凉的地方并采取相应的降温保护措施。

2.3在降水观测中的应用

多普勒雷达在气象观测中进行降水观测从而确定降水参数是重要应用内容，多普勒雷达回波和降水观测之间的关系是，多普勒回波的强度可用来预测降水量和强度。在实际工作中，可结合多普勒雷达观测站的观测数据和多普勒雷达回波的强度等数据，结合降雨云团分析结果及时准确地判断该区域的降水情况，并根据判断的结果分析可能产生的影响然后进行编码，将报告发送给气象部门，气象部门确定降水参数并根据所有这些信息采取预防措施。而在雷雨天气地表土壤温度计温度快速下降，也同样要做好保护措施以免在突然降温的情况下以及在雷击和雨水冲击的影响下而降低观测的准确性。

2.4雷达回波编码

将多普勒雷达应用到地区气象检测中，不但可及时观测气象变化而且当出现周边降水回波时可立即对其进行详细检测，判断回波的变化趋势、速度和强度等，并对即将到来的天气进行预测，做好天气编码并发报。现阶段，重要天气编发概率还是很低，一旦出现强回波的情况并已对当地观测站产生影响的情况下，必须及时开展对当地冰雹、雨雪等极端天气的观测，对这些重要气象情况做好编码和报告工作，编发工作的规范化包括规范发报编码、规范符号内容以及仔细校核发报的方向等，使气象观测工作能有效开展，能及时准确且安全的完成编码处理工作。
3相关思考及分析

通过上述分析，多普勒雷达在气象观测中的应用，可以利用其回波数据及时准确地判断天气类型并预测可能产生的气象灾害、影响范围和程度等，为气象部门的预防工作提供可靠依据。在实际工作中，还要注意的问题是，首先对于严重的强对流极端天气，比如出现强烈降雨也会影响观测的效果和安全性，这时需要结合影响观测站的观测范围、回波强度以及传播速度和方向等确定是否需要人工降雨以免降水堆积或因发生雷暴而影响观测判断的结果。在发生雷暴时要根据雷暴发生的开始位置和行进路径进行准确判断，并做好详细的记录和分析。其次，必须加强对多普勒雷达观测站的建设工作才能确保其他后续工作能顺利展开。在雷达观测站建设时，也难怪仔细检查观测参数并定期校准，这是确保雷达信号准确有效的关键。另外在观测站实际运行中还要对其相关设备开展检修维护工作，避免因设备故障问题而影响观测站的运行效率和稳定性，也为提供可靠的观测服务、提升多普勒雷达的观测质量提供基础保障。

4小结

综上所述，多普勒雷达是一种以电磁能波为基础的发射工具，该技术设备的适应性很强、稳定性和准确性较好，所以在哪怕特别复杂的地势地形条件和复杂多变的天气环境下也能开展准确的气象、地表等数据的收集、预测和编码、记录、反馈发报等工作。在未来，随着技术的进步以及工具开发的不断完善，在气象观测领域利用多普勒雷达，可发挥更高效的作用，有利于推动气象事业的发展。

参考文献：

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