多普勒天气雷达在人工影响天气中的应用

多普勒天气雷达在人工影响天气中的应

用

摘要：经济的飞速发展使人们对生活质量的要求越来越高，天气变化对人们

日常生活各方面产生影响，促使气象部门对天气预报展开升级优化。基于此，多

普勒天气雷达被广泛应用于天气预测以及人工影响天气工作中，多普勒天气雷达

可以进行精准气象预警、极端天气监控、获取精确天气数据等符合社会需求的气

象工作。本文通过阐述多普勒天气雷达工作原理，列举多普勒天气雷达对灾害性

天气进行监测和预警、对极端气象进行干预、实时性准确预报降水、采集详细风

场信息、手机监测、闪电强度和地域分布、人工防雹、航空天气预报中的应用、

天气雷达监测火情九项在人工影响天气中的应用

关键词：多普勒天气雷达；人工影响天气；应用

一、多普勒天气雷达工作原理

多普勒天气雷达的应用对气象工作具有重大意义，其对气象监测的准确性、

实时性，成为多个国家选择应用的核心因素。

（一）利用雷达电磁波进行定位

传统气象工作探测天气采取的主要工具是雷达，利用电磁波独特的物理性质

实现对天气变化的捕捉。电磁波在传播过程中遭遇雨滴，会出现吸收或散射现象，使电磁波出现非常规削弱。雷达会接收其中散射到其他地方的电磁波，通过电磁

波内含的振幅，对云雨的位置进行定位，在通过发射率因子和频谱宽度等数据测

算具体天气情况，以实现区域天气预报。

（二）电磁波在大气中的衰减

电磁波在大气中的传播会被云滴或者雨滴吸收、折射，随着传播区域的扩大

电磁波的损耗就越大，根据实践发现，电磁波束长度与其在大气中的衰减系数成

反比，电磁波衰减过多会直接形象雷达接收回波数据的准确性，是传统雷达探测

气象的难点。多普勒天气雷达，不仅克服电磁波衰减的影响，还利用电磁波在传

播过程中的散射，来实现对气象的监测，将感知重心放在天气对电磁波束的作用，实现采集高精度天气数据。

（三）电磁波在大气中的折射

电磁波在理想的真空状态下成直线传播，但气象探测过程中，空气充满介质，使得电磁波在大气中出现折射现象，折射的类型对雷达探测的结果具有直接影响，常见的折射类型有负折射和临界折射，不同的折射介质、折射波强、径向速度都

会对气象数据的采集造成影响，需要工作人员结合实际情况进行计算分析。

（四）多普勒效应

多普勒天气雷达的核心工作原理是多普勒效应，例如有一辆汽车在远处驶来，在较远的地方听行驶的声音，汽车的声音频率会随声波的压缩的增强，当汽车开

到身边时，汽车的声音就会因为声音的膨胀而降低。多普勒天气雷达就是将声波

现象带入到电磁波的使用中，以更高的电磁频率来监测电磁波往返的脉冲差值，

在通过工作人员的计算分析实现对目标天气的探测，同理可以利用电磁波脉冲差

值的变换，计算相关径向速度，以此来判断是否有极端天气出现。

二、多普勒天气雷达在人工影响天气中的应用

（一）利用多普勒天气雷达对灾害性天气进行监测和预警

灾害性天气对于人们日常生活和社会生产造成严重的损害，一直是气象部门

的监控重点，多普勒天气雷达通过电磁波的回波强度变化，实现对不同区域的实

际天气情况进行监测，当出现强对流天气的时候，电磁波回波强度增强，若同时

雷达的径向速度发生改变，就可以识别出极端天气对大气的扰流作用。多普勒天

气雷达可以将监测周期缩短，让气象人员迅速判断天气灾害等级，提前进行预警，做到灾害天气前置性处理[1]。

（二）利用多普勒天气雷达对极端气象进行干预

极端气象会对人类生命财产形成巨大威胁，常见的极端气象类型有龙卷风、

冰雹、强风等。气象局可以利用多普勒天气雷达在极端气象形成初期进行灾害预警，让人民群众提前进行防灾处理，多普勒天气雷达还可以实现在灾害过程中对

极端气象进行干预，实现科学化、即时性灾害处理。在遭遇极端气象时，多普勒

天气雷达根据气旋的不同、电磁回波长度对比进行区分具体灾害类型，采集出风速、灾害高度、灾害范围、持续时间等关键数据，利用这些数据进行针对性处理，结合各类型赈灾方法，有针对性的采取赈灾措施，实现最大程度降低极端气象对

人类生活的影响。

（三）利用多普勒天气雷达进行实时性准确预报降水

多普勒天气雷达可以在监测过程中将监测区域同一阶段的降水量绘制成雨水

分布图，结合该区域的回拨强度预估未来降水量，掌握多普勒天气雷达监测区域

的干旱情况。经过工作人员的数据分析计算，将降水量进行调配，对降水量较少

的区域采取人工降雨，以缓解该区域的干旱。多普勒天气雷达提供的实时降水信

息是非常准确的，对于短期降水和突发性降水，起止时间的预报，对人民群众非

常重要；水利部门可以根据降水预报结合河流管理和水平灌溉，最大程度收集雨水，分配至电力部门进行能源转换；交通运输部门可以根据降水预报，对公路、

铁路的运行车辆进行管控，减少因为雨水天气发生的交通意外；对建筑、园林等

特殊时段会受降水影响的部门可以根据降水预报，结合自身实际情况对降水进行

处理。多普勒天气雷达的迅速监测核和准确预报，对各行各业最大程度避免损害

或者最大程度利用水资源有重大意义。

（四）利用多普勒天气雷达采集详细风场信息

可持续发展的理念下，对于风这种自然资源的掌控至关重要，气象人员可以

通过多普勒天气雷达监测风的径向速度和分布范围。多普勒天气雷达回收电磁波

时可以采集电磁波在大气中折射的情况，根据折射数据的不同绘制风廓线图，风

廓线图包括详细的风场信息。将多普勒天气雷达采集的风力数据和风廓线图提供

给风力发电部门，可以提高风力发电部门的工作效率，结合详细的风向和风力等级，风力发电部门可以开展有针对性的设备调整，将风力发电设备角度、功率配

合实际风向、风速，实现对风力资源的最大化应用。