相控陣天氣雷達(dá)業(yè)務(wù)的起步與實(shí)踐

相控陣天氣雷達(dá)業(yè)務(wù)的起步與實(shí)踐隨著技術(shù)上的不斷完善，天氣雷達(dá)已成為監(jiān)測(cè)天氣變化最受依賴的技術(shù)手段之一，特別是對(duì)一些發(fā)展強(qiáng)烈的天氣過(guò)程，如臺(tái)風(fēng)、暴雨、龍卷、颮線等，雷達(dá)在監(jiān)測(cè)的系統(tǒng)性、連續(xù)性、結(jié)構(gòu)性等方面都顯示出優(yōu)勢(shì)。最初的天氣雷達(dá)是從探測(cè)云中水滴回波強(qiáng)度開(kāi)始的，雷達(dá)發(fā)出的電磁波遇到不同類(lèi)型的水滴會(huì)形成強(qiáng)度上有差異的回波反射，通過(guò)對(duì)這些回波的識(shí)別可以判斷降雨的強(qiáng)弱。在強(qiáng)度識(shí)別的基礎(chǔ)上，考慮到水滴會(huì)隨著風(fēng)不斷移動(dòng)，利用多普勒頻移原理，又增加了雷達(dá)測(cè)量徑向風(fēng)速的功能。再進(jìn)一步，通過(guò)雷達(dá)同時(shí)發(fā)出不同位相的波速，可以對(duì)水滴的特性做出判斷，如形狀、相態(tài)等，即雙偏振技術(shù)。雙偏振技術(shù)不僅具有對(duì)探測(cè)物分析識(shí)別能力，還有助于提高探測(cè)精度和減輕回波衰減的特點(diǎn)以上提到的技術(shù)，盡管還有不少問(wèn)題需要研究解決，有些功能特性有待于進(jìn)一步開(kāi)發(fā)，但在氣象業(yè)務(wù)中已在不同程度上得到應(yīng)用，并取得明顯效果。從技術(shù)發(fā)展角度看，下一步該如何走呢？可以看得見(jiàn)的目標(biāo)應(yīng)是相控陣技術(shù)了。目前業(yè)務(wù)上使用的雷達(dá)采用的是面掃描方式，即沿著某一角度發(fā)射無(wú)線電波，雷達(dá)旋轉(zhuǎn)一圈，就可以獲取一個(gè)面的天氣信息，通過(guò)變換雷達(dá)的仰角，最終完成體掃，一個(gè)體掃大約需要幾分鐘的時(shí)間。若采用相控陣技術(shù)，雷達(dá)可以根據(jù)設(shè)定好的不同角度同時(shí)發(fā)射電磁波，完成一個(gè)體掃只需1分鐘左右，時(shí)間分辨率可以成倍提高。進(jìn)一步發(fā)展還可以同時(shí)向不同方向發(fā)射，時(shí)間分辨率就更高了。顯然，采取相控陣技術(shù)可以使對(duì)天氣系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)連續(xù)性更強(qiáng)，時(shí)間分辨率更高，對(duì)于一些發(fā)展強(qiáng)烈，但生命史較短的天氣系統(tǒng)更為有效。如果通過(guò)不同探測(cè)波段的雷達(dá)配置，使空間探測(cè)分辨率也得到提高，效果則更佳。最近，廣東省氣象局在開(kāi)展X波段雙偏振相控陣天氣雷達(dá)的組網(wǎng)試驗(yàn)，使用的是珠海納睿達(dá)科技有限公司的產(chǎn)品，通過(guò)實(shí)際運(yùn)行檢驗(yàn)，已取得效果，108秒完成一個(gè)體掃，水平探測(cè)分辨率為30米，垂直方向0-30度17層電子掃描。通過(guò)將探測(cè)到的回波與風(fēng)場(chǎng)資料與原有系統(tǒng)的信息進(jìn)行比較，可以發(fā)現(xiàn)對(duì)一些短周期、高強(qiáng)度天氣過(guò)程識(shí)別能力有了明顯提高。目前的布設(shè)主要在廣州附近，已有三部雷達(dá)投入運(yùn)轉(zhuǎn)，計(jì)劃在珠海、深圳、東莞等地進(jìn)一步擴(kuò)展，可以監(jiān)測(cè)到更大范圍，與已建的S波段雙偏振雷達(dá)實(shí)現(xiàn)互補(bǔ)，構(gòu)成高低分辨率、遠(yuǎn)近距離探測(cè)結(jié)合的新型天氣雷達(dá)網(wǎng)，無(wú)疑對(duì)天氣預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)的支撐會(huì)得到提升。目前的試驗(yàn)還僅是初步嘗試，對(duì)雷達(dá)指標(biāo)的評(píng)估與規(guī)范，對(duì)探測(cè)數(shù)據(jù)的加工與處理，對(duì)各類(lèi)軟件的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用等，都還有很多工作要開(kāi)展，但這一推進(jìn)是很有意義的，有助于對(duì)目前常造成