我國天氣雷達的發展和趨勢

山西太原空管分局 山西 太原 030031

我國地處東亞季風區,其氣候類型屬于降水、溫差變化比較大且常伴有突發性天氣轉變,導致我國氣象災害種類多且頻發。隨著我國社會經濟的發展,突發性氣象災害對于人們的日常工作及生活帶來了一定的影響,也對我國的經濟造成嚴重的損失。所以,為了有效降低突然氣象災害所帶來的危害,天氣雷達成為目前監測天氣變化的有利手段。天氣雷達被我國使用大概有50年左右,通過不斷的建設和發展,天氣雷達在監測和預警方面有了很大的提高,為社會帶來了明顯的經濟效益。

一、影響天氣雷達技術發展的原因

盡管我國天氣雷達技術已經發展了很多年,也取得了一定的效果,但目前技術仍然與發達國家有一定的差距。這些問題在天氣雷達的發展建設中都需要給與高度重視,并逐漸解決,目前我國天氣雷達技術在發展過程中存在以下幾點問題：

(一)我國天氣雷達的組網構建還不夠全面和完善,所有雷達站網建設和現代化水平還不能完全監測到突發氣象變化,也不能對災害性天氣進行全程和連續的跟蹤,因此,目前天氣雷達的監測技術還不夠快捷和高效[1]。

(二)天氣雷達資源共享技術不夠先進。在天氣雷達監測數據自動上傳至資源庫后,很多部門無法及時調取,整體缺乏統一協調的共享機制。最新數據無法從整體組網及資源庫中被及時調取,這將會導致很多突發氣象問題都不能及時被相關部門處理,這也是限制天氣雷達技術的快速發展原因之一[2]。

(三)目前,我國的天氣雷達研發團隊能力不強,缺乏一些核心技術,導致我國很多天氣雷達技術都無法真正提高。目前,我國天氣雷達研發技術基本是向一些發達國家學習和模仿,但卻抓不住其他國家的核心技術,導致我國的天氣雷達系統無法實現真正有效率的氣象監測[3]。

二、天氣雷達的發展趨勢

(一)多普勒天氣雷達是天氣雷達的發展和趨勢。我國將進一步研發和發展多普勒天氣雷達技術,擴展其探測功能,通過雙線偏振來獲取不同的氣象信息,并且還增加自動識別和分析技術,通過對監測數據的分析來判斷降水的類型及天氣災害的類型。此外,雙線偏振技術還能夠識別空中水汽凝聚的過程,提高監測精度,估量出降水量及降水范圍。從技術和經濟角度來看,雙線偏振多普勒天氣雷達系統是天氣雷達的新趨勢,其目前主要應用于對降水引起的災害性天氣的監測和實時預報,此外,該技術還可以對臺風進行探測,以此來獲得臺風的相關數據和信息,大大提高了監測效率[4]。

(二)多普勒天氣雷達對下擊暴流,微下擊暴流都有很好的檢測能力,但因為這種天氣的現象生命史比較短,一般只有1、2分鐘,所以目前比較可行的技術就是在天氣雷達上面安裝天線垂直波束相控技術,通過形成多波束來讓多普勒雷達對天氣方位角進行全方位的掃描和獲取低層大氣中三維立體的風場數據信息。相控陣多普勒天氣雷達技術是采用跳躍式電掃描波束和天線方向圖形狀的自適應控制,這種控制技術可以縮短掃描和資料收集時間,提高獲取資料的分辨率,有助于人們在短時間內處理突發改變的天氣狀況。但因為相控陣雷達比較昂貴,所以我國在短時間內還無法實現全面的組網和業務化運行[5]。

(三)在我國,雙線偏振天氣雷達還處于研發應用階段,是將該技術作為新一代天氣雷達未來的發展方向及對組網構建的應用補充。我國主要的氣象災害類型有：暴雨、冰雹、臺風等,所以加強雙線偏振天氣雷達可以減少對氣象災害的誤差分析,提高整體監測效率。雷達信號的衰減問題一直是影像雙線偏振天氣雷達的重要因素,經常會在降水估測時,收到衰減影響,從而引起比較大的誤差。但因為雙線偏振天氣雷達所具有的特點,很多發達國家都加強了臨近預報和強風暴等氣象災害的預測報警工作,也對雙線偏振天氣雷達信號的衰減及降水估測誤差進行的研究和改善,有效了避免了誤差導致的數據分析錯誤等問題[6]。

(四)我國天氣雷達未來的發展趨勢是要在雷達系統中提高監測精度,擴展監測范圍及增強探測功能。通過與計算機網絡技術的融合,天氣雷達能夠自動將監測數據上傳到互聯網中,計算機接收數據后自動對數據進行整合分析,有效的減輕距離和速度模糊技術,通過菜樣技術和脈沖壓縮技術來優化數據分析的準確性。

(五)目前,為了提高天氣雷達的監測精度,縮短估算時間,需要對多普勒風場反演技術加強研究。多普勒天氣雷達目前備受關注,但科學家在研究當中并沒有將風場信息進行充分利用。如果想要將風場信息進行利用,則需要將其由定性變為定量,只有將風場信息定量,才能有效的研發出多普勒天氣雷達的反演技術。在西歐的一些國家,他們已經確定了下一代天氣雷達的業務技術體制,而俄羅斯也加大了多普勒天氣雷達的研發工作。因此,我國也需要加快研發步伐,促進我國天氣雷達的更好發展。

結束語

綜上所述,我國幅員遼闊,為了有效的監測災害性天氣,及時的為相關部門提供準備的天氣變化信息。隨著我國社會經濟的快速發展,人們經濟生活水平的提高,人們對氣象服務提出了更高的需求,所以為了全球氣候變暖帶來的突發性災害天氣,我國需要進一步研究天氣雷達,提高監測精確度,縮短監測時間。此外,還需要提高重大災害性天氣預警能力,為我國的生態環境及人們的生活提供安全保障。