新一代天气雷达在灾害性天气预警中的应用分析

新一代天气雷达在灾害性天气预警中的应用分析

发布时间：2022-07-06T09:09:22.132Z 来源：《中国科技信息》2022年第3月第5期作者：吴江罗桑顿珠王太阳仓决[导读] 那曲身处青藏高原的腹地，是全国天气发展的源头，是天气受地形影响最典型的地区，

吴江，罗桑顿珠，王太阳，仓决西藏那曲市气象局 852000 摘要：那曲身处青藏高原的腹地，是全国天气发展的源头，是天气受地形影响最典型的地区，也是灾害性天气频发之地。为了用新一代雷达准备天气预报和灾害警报，必须从气象雷达的观测入手。必须根据预测天气和防灾的需要发展观测方法。不同的预测对象需要通过不同的雷达数据处理方法进行处理，以突出预测对象的回波特性。对接近自然灾害的预测和警报的准备主要是在雷达回波分析的基础上进

行的，以雷达回波分析为基础。为了确定回波上的灾难性天气，有必要制定确定各种天气现象的标准和方法。主要的预测方法是外推法，但预测结果亦要求预测者根据预测经验作出最后结论。

关键词：新一代天气雷达；灾害性天气；预警应用引言

新一代天气雷达技术设备分布在全国各地，让各个地区的气象站观测质量有效提高，尤其是短期临近天气变化观测，为人民生活的便利和农业种植生产都做出很大的贡献。新一代天气雷达观测技术为我国气象事业收集了大量的可参考资料，新一代的天气雷达系统在其他辅助设备的帮助下能能够将观测天气的变化数据呈现为图像式，让气象观测人员的工作效率大大提高，在预防灾难性气候以及减少恶劣天气的能力中发挥很大的作用。新一代天气雷达凭借其大功率、高灵敏度和完全匹配的性能，可以大大提高雷达对大气降水测量的可靠性。同时，可探测到的降水量、降水演化、范围和强、弱降水量及降水分布。雨量定量测量是新一代气象雷达的重要任务之一，新一代气象雷达可以探测大气中各种天气结构。正面地表、沟槽线、台风、辐合区、哨位线、中气旋、对流风暴等气象系统。正是由于新一代气象雷达具备了上述探测能力，气象领域有多种应用。主要用于：天气预报和灾害预警、人工防雹作业控制、人工防雨作业控制、雷暴监测预报、降水量和洪水预报定量测量、航空保障、数值预报、气象学和气候学研究，新一代天气雷达探测的主要数据是反照率、多普勒速度和速度谱宽度。将采用不同的观察、数据处理和信息分析方法，用于不同的目的。本文介绍了新型天气定位器在天气预报和灾害预警中的应用。

1.新一代天气雷达在临近天气预报和灾害性天气预警中的观测方法

短期的天气预报主要是预测三个小时以内的天气变化，预测灾害性的气象变化时间在一小时以内，目前通过查阅资料发觉部分发达国家的重大灾害预警时间提前时间甚至不到半小时。进行短期预警天气工作的参考依据是新一代雷达技术观测资料，主要资料参考新一代天气雷达技术，其他的观测资料因为精确性和直观性作为次要参考；现在我国各地区运用的新一代天气雷达设备技术的分辨率已经超过其他的技术仪器，每五分钟一次立体扫描，开始扫描后仪器会抬高角度，大约接近二十度之时停止，扫描分轮次，前两轮的扫描转动两圈，首次扫描目的为扫描气象变化的强度，以仪器为中心点的周边范围五千米左右的气象变化强度，第二次的扫描是扫描速度气象变化的速度。不同的观测模式有不同的扫描轮次，上述的是以降水模式为举例，每次观测的所用时间大概在五分钟左右，调整到晴天模式进行完整的轮次扫描用时间是降水模式的双倍，这里举例的是其中部分功能，不包括新一代天气雷达功能的全部。考虑到我国国土广阔，国土地形分布不尽相同，复杂地形很多，很多地区反应新一代雷达系统对冰雹类灾害天气的误报情况较多，当前也在不断地改进相关问题。[1] 2.新一代天气雷达观测资料识别灾害性天气的方法 2.1暴雨识别方法

利用雷达确定暴雨区，在一、二、三小时内累积雨量数据。最佳的大气降水标定站数据标定效果，大气雷达观测通常难以观测地层附近的回波强度，用暴雨方程识别暴雨，通过定量选择确定回波信号的特征，如最大回波强度、30dbz回波面积、回波峰值高度、风切变等，然后统计编制暴雨降水方程，暴雨结构区分暴雨、防风区域，这些是在多普勒天气雷达站速度图上发现的风场结构特征。为此，暴雨的准确估计为75%，一般提前2小时，因此可作为预测指标。

2.2冰雹识别方法

我国许多地方都有自己的冰雹识别方法，特别是在人工冰雹控制工作中，在全世界范围内积累了有益的识别经验。我们雷达站对冰雹云的大部分观测都是基于RHI扫描、众多冰雹云的识别指标和冰雹云的结构特征，冰雹云的结构是复杂的，不是某种模型可以完全概括。此外，地区和季节之间也有显著差异。但强回波中心在5km以上有一个共同特点，特别是在9~12km时，回波强度及其强度处于垂直梯度。在速度图上可以看到零速线，既有水平剪切，也有垂直剪切。[2] 2.3大风识别方法

如果径向速度大于16m，可以在径向速度图中看到强风的直观识别，但我们所说的是接近地面的风，在新一代天气雷达的径向速度图上所观察到的风不一定在地面上，所以有必要作进一步的修正。此外，强风识别还有以下几种方法：通过确定滑轮线来识别强风；根据回波的运动速度识别强风；通过确定产生强风的天气系统，可以通过以下方式检测强风，以湍流、台风等。

3.新一代天气雷达临近预报预警方法

在对回波信号进行分析的基础上，预报员已经对当前天气状况有了清晰的了解，并在此基础上可以编制临近预报和灾害预警，目前使用的预测方法如下： 3.1外推法

外推法是我们最常用的方法，这种方法需要随时更改，通常，确定某种通信方法的方法是根据每个区域的速度进行的。在此基础上，应根据经验改变预测，如单体的生成评估和去除运动的驱动、运动速度的改变、与声波的融合等需要考虑预测因素，预测人员的行业经验很重要。

3.2相似法

这种方法需要积累大量的数据来观察历史参考文献。根据声波生长和运动规律，从历史数据中找到相似的案例，并根据今天案例的演变进行预测。[3] 3.3台风的预报

我们应该首先确风眼位置，通常，风眼的位置是根据飓风的旋转定义的，强度通常是深度、超声波和风速以及移动速度。同时风暴的移动、速度、强度变化、地点影响以及未来的区域波及预测都至关重要。

3.4经验预报

在某些情况下，基于经验的预测是非常重要的。特别是系统的破坏、强度的变化和系统的合并和旋转。

3.5降水的定量估测及预报

目前有两个系统可用于大气降水量的量化和预测：雷达测量和预测系统。该系统获中国气象局科技进步二等奖，另一个系统基于上述系统将水文模型与雷达数据对流域径流的进一步预测相结合。

3.6通过同化雷达资料利用中尺度数值模式开展数值临近预报

目前，这项工作是国际气象领域的热点之一，我们正在进行广泛的研究。计算约有2-3年，预计将适用于气象事业。但数值预测结果只能用于预测参考，最后决策需要人工进行。[4]

结束语

本文到此说明一下目前国内的主要的预测方法是外推法，预测结果亦要求预测者根据预测经验作出最后结论。因此，需要分区分析回波的速度和运动方向。在进行预测时，应特别注意回波的分离和融合。有时似乎有两条数据线路，在移动过程中，其中两条线路连接在一起，造成恶劣天气，并再次使预报无效，各地气象站观测人员必须定期总结在预测方面取得的经验。

参考文献

[1]黄天福, 刘相, 林小杰, 刘莉娟, & 陈昌文. (2020). 六盘水新一代多普勒天气雷达应用检验分析. 气候变化研究快报, 9(5), 9.

[2]张杰, 贾汉奎, 张艳, & 王玉荣. (2013). 泰山新一代天气雷达在灾害性天气预警及服务中的应用. 山东师范大学学报(自然科学版), 000(0z1), 81-83.

[3]侯正俊, 潘多, & 王磊. (2018). 改进气象雷达titan算法在灾害性天气预警中的应用研究. 大气科学学报, 41(4), 8.

[4]刘霄云. (2016). 新一代天气雷达资料在气象灾害预报预警中的应用. 赤子(6X), 1.

作者简介：吴江（1974.08）男，土家族，贵州省松桃县，本科学历，电子信息副研六级，从事气象雷达及网络工作。