通遼新一代天氣雷達(dá)天線抬升前后探測(cè)環(huán)境對(duì)比分析

趙曉杰，宋玉紅，范志力，張建航

(通遼市氣象局，內(nèi)蒙古 通遼 028000)

通遼新一代天氣雷達(dá)(CIDRAD/CB)，海拔高度177m，經(jīng)度122°15′39″E，緯度43°37′13″N，于2007年9月投入業(yè)務(wù)運(yùn)行，隨著近十多年城市化進(jìn)程速度加快，雷達(dá)站周邊高樓四起，雷達(dá)天線饋源距地面88m的高度已不再符合新一代天氣雷達(dá)觀測(cè)規(guī)定，以雷達(dá)大修技術(shù)改造建設(shè)項(xiàng)目為契機(jī)，擬在原址基礎(chǔ)上將天線底座抬升高度以改善探測(cè)環(huán)境，提高雷達(dá)數(shù)據(jù)的完整性和準(zhǔn)確性。

1 探測(cè)環(huán)境保護(hù)區(qū)分析

國(guó)內(nèi)雷達(dá)一般采用VCP21梯掃模式，通遼新一代天氣雷達(dá)為CINRAD/CB型號(hào)，其波束寬度在1°左右，最低工作仰角為0.5°。根據(jù)《氣象探測(cè)環(huán)境保護(hù)規(guī)范-天氣雷達(dá)站(GB31223-2014)》規(guī)范要求天氣雷達(dá)站一級(jí)保護(hù)區(qū)內(nèi)不應(yīng)有任何障礙物，二級(jí)保護(hù)區(qū)雷達(dá)工作在最低仰角時(shí)，固孤立障礙物遮擋容限值一般取值為0.25°，周邊所有遮擋物的總遮擋方位角在5°以內(nèi)[1,2]。一級(jí)保護(hù)區(qū)和二級(jí)保護(hù)區(qū)對(duì)遮擋障礙物都有明確的高度限制。

通遼市常年處于西風(fēng)帶的控制之下，主要天氣系統(tǒng)來向?yàn)槲鞣剑ㄟ|新一代天氣雷達(dá)無地形阻擋，但有5處高樓遮擋(見表1)，建筑物主體高度均高于88m，在0.5°仰角雷達(dá)基本反射率產(chǎn)品顯示，金葉家園、城市之星累計(jì)遮擋方位角為6°；根據(jù)公式計(jì)算可以知道金葉家園、城市之星、鑫達(dá)大廈屬于一級(jí)保護(hù)區(qū)限定高度，對(duì)0.5°、1.5°仰角回波均有遮擋；蒙泰大廈、金融大廈位于二級(jí)保護(hù)區(qū)限制高度。雷達(dá)天線抬升前其限制高度均在遮擋物主體高度之下；雷達(dá)天線抬升6m后，除鑫達(dá)大廈以外，其他幾個(gè)建筑物主體高度均低于限制高度。

表1 通遼雷達(dá)天線抬升前后限制高度分析

2 凈空環(huán)境分析

根據(jù)天氣雷達(dá)探測(cè)環(huán)境保護(hù)規(guī)范，如果將雷達(dá)天線原址抬升6m，天線距地高度將達(dá)到94m。從圖1可以看出通遼地勢(shì)平坦無任何地形阻擋，只存在幾處高大建筑物阻擋，雷達(dá)天線抬升后東北一處最嚴(yán)重的高樓遮擋遮蔽角(鑫達(dá)大廈)從2°左右下降到1°左右，0.5°仰角累計(jì)遮擋方位角降為4°，1.5°仰角遮擋方位角降為1°，雷達(dá)天氣系統(tǒng)來向無任何遮擋，觀測(cè)環(huán)境明顯改善[3]。

圖1 通遼雷達(dá)天線抬升前后遮蔽角圖對(duì)比

3 一次降水過程分析

通過對(duì)通遼市新一代天氣雷達(dá)2020年9月3日16∶00時(shí)大范圍降水過程的0.5°仰角一次梯掃基數(shù)據(jù)進(jìn)行解析，分析該站雷達(dá)波束阻擋情況。從圖2可以看出雷達(dá)周邊仍存在多處波束阻擋，基本都是近處的高大建筑物阻擋，不存在地形阻擋，雷達(dá)回波反映的實(shí)際狀況和凈空環(huán)境數(shù)據(jù)分析的結(jié)果基本吻合。

圖2 一次大范圍降水過程分析

天線抬高后遮擋仰角降低，遮擋范圍明顯減小，基本符合新一代天氣雷達(dá)探測(cè)規(guī)范中方位連續(xù)阻擋低于5°的要求，雷達(dá)回波連續(xù)性不影響雷達(dá)數(shù)據(jù)的正常使用，能夠滿足日常氣象決策服務(wù)的需求。

4 結(jié)束語

筆者從探測(cè)環(huán)境保護(hù)區(qū)和凈空環(huán)境條件兩方面入手，對(duì)通遼新一代天氣雷達(dá)天線抬升后探測(cè)環(huán)境進(jìn)行評(píng)估分析，得出如下幾個(gè)結(jié)論：①雷達(dá)天線抬升6m后，周邊幾個(gè)主要建筑阻擋物的實(shí)體高度大部分都處于限制高度以下，探測(cè)環(huán)境改善明顯。②從凈空環(huán)境上來看，雷達(dá)天線抬升后，除鑫達(dá)大廈的遮蔽角超過0.5°，其他遮擋物的遮蔽角情況均符合新一代探測(cè)環(huán)境要求。③鑒于通遼新一代天氣雷達(dá)周邊城市化進(jìn)展情況，若需徹底解決高大建筑物對(duì)該站雷達(dá)波束的阻擋，應(yīng)重新選擇適合的雷達(dá)站址，進(jìn)行遷站。