西峰新一代天氣雷達搬遷前后運行及應用情況對比分析

田華，趙振昌，王燕凌，郭桐

西峰新一代天氣雷達搬遷前后運行及應用情況對比分析

田華，趙振昌，王燕凌，郭桐

（甘肅省慶陽市氣象局，甘肅 慶陽 745000）

近年來，隨著城市經濟社會快速發展，早期建設在城鎮的雷達站周圍高層建筑物越來越多，雷達探測環境遭受破壞的情況日益嚴重，已經形成大范圍探測盲區，直接影響著氣象災害監測預報預警工作的有效開展，影響雷達觀測資料的完整性和準確性。甘肅省慶陽市西峰新一代天氣雷達2018年進行了臺站搬遷，通過搬遷前后雷達系統運行情況比較和資料應用情況對比分析，提出了臺站搬遷對雷達系統影響和保障措施，供需要搬遷的臺站參考。

天氣雷達；搬遷；應用情況；保障措施

1 西峰新一代天氣雷達概況

西峰新一代天氣雷達坐落于慶陽市西峰城區，2004-12建成投入業務運行后，對提高慶陽及周邊地區的災害性天氣監測預警能力和人工影響天氣的指揮水平發揮著十分重要的作用。但是近年來隨著慶陽市城市建設步伐明顯加快，雷達探測環境日益惡化，根據慶陽市氣象局2015年調查情況統計，西峰雷達水平探測方向遮擋范圍達到170°以上，最高遮擋仰角達6°以上，在雷達可探測范圍內，慶陽市行政區域將近2/3的區域被遮擋，成為探測盲區，給強對流天氣的監測預警及預警信號的發布造成了很大困難。

2018-05西峰雷達進行臺站搬遷，雷達系統整機搬遷至郊外，距離市區15 km。2018-06通過專家組驗收正式運行。通過2年多的業務運行，與搬遷前對比，統計雷達故障發生次數，分析雷達運行情況和雷達資料應用情況，得出搬遷對雷達業務的影響，并提出保障措施。

2 雷達系統運行對比分析

雷達搬遷后故障發生次數明顯增多，統計發現，2015—2018-04雷達總共發生故障14次，2018-06搬遷后運行至2020-10，雷達共發生硬件故障23次，軟件故障4次，雷達故障發生率較搬遷前明顯增加。

通過分析雷達參數實際測量和故障發生原因，總結出雷達搬遷后存在以下幾個典型故障。

發射機系統故障頻繁。發射監控分機經常性出現“燈絲過流”“缺相故障”“IGBT過流”故障現象，根據故障狀態和參數測量對比分析得出，“燈絲過流”是燈絲偏磁分級提供的速調管燈絲電流過高引起的；“缺相故障”是速調管三相軸流風機的三相電壓或電流值輸入缺相所造成的；“IGBT過流”屬于高壓故障，充電控制板分機中驅動板檢測到賦能開關IGBT電流過高。綜合判斷，相關器件運行時間已較長，此次搬遷途中整機難免出現顛簸，造成了器件損耗，性能隨之出現下降，更換了三相軸流風機、充電控制板、燈絲偏磁分機后雷達發射系統運行有較大改善。

終端采集機與RVP8通訊中斷現象頻發。起初發生中斷后，將RVP8重啟后系統運行正常，但是持續時間不長又會發生中斷，維護人員最初更換兩者之間的數條通信線路，但故障仍存在。因RVP8屬于進口機器、國家級備件，臺站檢測、維修存在較大困難，因此向國家局申請更換RVP8，更換之后通過運行發現再無此故障發生，廠家人員與臺站保障人員分析，因此設備存在大量精密元器件，臺站搬遷過程中對某些精密元件造成影響。

雷達時常掉高壓。雷達系統正常運行時，突然出現高壓中斷不能正常運行，需要關掉雷達電源，重啟雷達后雷達可以正常運行。臺站保障人員通過不斷分析和排查，發現高壓機柜里的變壓器上方線路出現老化、銅絲暴露現象，導致線路出現打火現象，引起三相電波動，導致監控系統故障報警。針對此故障，臺站隨即更換了雷達機柜里的數條老化線路。

發射功率下降。雷達搬遷后通過周維護測量發射功率，平均在220 kW左右，達不到指標要求（≥250 kW），通過廠家技術人員和臺站保障人員的多次參數測量，更換相關備件后，發現發射功率還是達不到指標要求，廠家相關專家分析，與雷達系統整體性能下降有關。

對比雷達搬遷前后運行情況發現，雷達系統經過搬遷后，整體性能下降，加之雷達已連續運行多年，搬遷途中考慮到外界因素影響，雷達部分器件、線路出現老化，故障率高，故障維修難度大、成本高，維修周期長，進而影響了雷達的整體運行效能。

3 雷達資料應用對比分析

西峰新一代雷達于2018-05搬遷后運行以來，徹底解決了由于北部嚴重遮擋導致的回波顯示不全等問題，在汛期區域性暴雨過程中，雷達回波顯示完整，給預報員和人影作業人員帶來了極大便利，起到了良好的指示作用。近3年來在短時、臨近天氣預報、冰雹、暴雨等災害性天氣識別，重大社會活動氣象保障服務等方面發揮了重要的作用。

如在2018-07-10區域性暴雨過程中，雷達回波顯示完整，起到了良好的指示作用。預報員從西峰雷達的PPI上可以看出，2018-07-10暴雨雷達回波強度最強為40 dBz，大片面積的回波強度較小，是以層狀云為主的混合降水回波。平均徑向速度場上，過程中速度零線存在正S風隨高度順轉有暖平流。從雷達圖分析可以看出，暴雨強度回波特征為層積混合云降水回波，強度不強但維持時間較長，徑向速度圖上可以反映出暖平流和暴雨輻合運動發展的變化過程，后期有冷鋒過境典型形式。此次過程國家測站及區域自動站中有22站次出現短時強降水，其中19：00—20：00共出現7站次短時強降水，20：00—21：00出現6站次短時強降水。結合2018-07-10T19：00—21：00地面站資料來看，較強降水的落區和西峰雷達高反射率區域較為一致，集中在環縣東部—慶城西部及中部—鎮原北部一帶。

但是根據慶陽市氣象臺、人影辦入汛以來雷達應用情況反饋，搬遷后的雷達衰減較為明顯，在某些弱對流或小范圍強對流過程中指示作用不強。通過以下2個天氣過程個例分析可以看出：①2019-06-07午后到夜間，鎮原、環縣局地出現了冰雹及短時強降水。16：22的西峰雷達上顯示，鎮原西部存在小范圍強回波，最大強度位置處在其西南部，強度為40 dBz，回波邊緣破碎，不成體系，強度僅為10～30 dBz。而在同時次的寶雞雷達上，該對流單體的強度明顯較強、影響范圍明顯較廣——對流中心位于鎮原平泉一帶，中心最大回波強度為55 dBz。這與當日鎮原冰雹的實況較為吻合。對照地面降水資料來看，16：00—17：00雷達回波對流單體的位置——鎮原平泉出現了23.6 mm短時強降水，附近的郭原也有15.0 mm的較強降水。但對于出現在鎮原三岔33.8 mm、慶城土橋30.9 mm、寧縣平子24.3 mm的短時強降水，從西峰、寶雞兩部雷達上均未能監測到對應的回波。②2019-06-12T15：00前后，環縣西部部分地方出現了較強降水。從14：52西峰雷達上看，環縣境內西北部為零散的片狀回波，小南溝附近最大強度為40 dBz，毛井附近最大回波強度為50 dBz，兩塊回波間斷明顯、不成體系。而在14：47固原雷達上，顯示的回波強度和范圍均較明顯，邊界較為清晰，小南溝及毛井附近強回波連成一線，形成了一條較短的東北—西南向帶狀回波；環縣西北部南湫附近也有35 dBz的小團回波。這與14：00—15：00環縣小南溝（17.9 mm）、劉園子煤礦（15.6 mm）、南湫（10.6 mm）一帶的較強降水基本一致。在16：13西峰雷達圖上，可以看到鎮原西部—環縣南部強回波已經形成了一條較明顯的帶狀回波，最大強度55 dBz。

通過以上雷達資料應用情況分析得出，西峰雷達對近距離的對流云監測效果仍然較好，但是對遠距離的慶陽邊緣，由于衰減較強，監測效果不理想，業務人員在利用雷達監測研判災害性天氣發生發展時，西峰雷達不能有效發揮其作用，也因此對隴東區域強對流天氣的監測極為不利。

4 搬遷保障措施

雷達整機搬遷是一項耗時、耗力的項目工程，所以在雷達搬遷前需要制訂特別詳細的搬遷方案，通過前期實地調研，與廠家技術人員溝通，制定了《西峰新一代天氣雷達搬遷方案》，并需要做好以下準備工作：新雷達樓所需水、電到位，電梯通過驗收正常運行；檢查雷達機房已裝修好，機房電源、接地、防雷、綜合布線等功能正常；雷達新站址和舊站址之間的光纖網絡必須連接順暢，最好電信和聯通兩條光纖將新站聯入舊站的數據機房；配電室的發電機組能正常運行，油、冷卻液儲備充足，市電停電后保證整個新雷達站供電正常；雷達機房必須配備UPS、消防設備、溫濕度監測儀、空調等；設備搬遷后的機柜擺放位置、設備連線要按照要求設計好，最大程度地保證搬遷的科學有序性；準備搬遷工作所需的設備、材料、工具等物品。在設備拆除、運輸、吊裝過程中盡可能排除一切外界因素，減少雷達器件、線路受外力影響，在雷達調試階段，對雷達系統進行一次全方位檢查，48 h拷機運行，更換參數不穩定、不精準的器件和老化線路，確保雷達運行環境處于良好狀態。還有重要的一個環節就是要制訂《雷達搬遷應急處理預案》，需要考慮到設備搬遷過程中發生碰撞、損壞、部件脫落等類似意外情況以及設備搬遷安裝后，雷達傳輸資料等相關業務無法正常傳輸等情況，做好相應的應急處理工作。

5 結束語

通過對雷達搬遷前后系統運行情況、產品資料應用情況分析對比，雷達搬遷后有效解決了遮擋問題，在天氣過程監測預警中也發揮了重要作用，但搬遷后雷達整機性能出現下降、雷達資料應用性差、預報監測效果不理想的問題。雷達搬遷對雷達系統會造成一定影響，在搬遷時按照規定流程做好每一個環節工作，同時也需要廠家和臺站專家給予一定的技術保障，能夠及時發現問題、解決問題，將故障降到最低，提高新一代天氣雷達的社會效益和經濟效益。

［1］馬勝萍.氣象雷達維護與維修［M］.北京：氣象出版社，2014.

［2］趙瑞金，趙現平，董保華，等.CINRAD/SA雷達故障統計分析［J］.氣象科技，2006（3）：344-348.

［3］李強，劉永亮.新一代天氣雷達發射機故障個例診斷與分析［J］.氣象水文海洋儀器，2010（2）：109-110，113.

TN959.4

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2021.08.066

2095－6835（2021）08－0162－02

田華（1990—），男，大學本科，慶陽市氣象局西峰天氣雷達站助理工程師，研究方向為新一代天氣雷達觀測及保障維護。

〔編輯：王霞〕