山西太原空管分局 山西 太原 030031

我國地處東亞季風(fēng)區(qū),其氣候類型屬于降水、溫差變化比較大且常伴有突發(fā)性天氣轉(zhuǎn)變,導(dǎo)致我國氣象災(zāi)害種類多且頻發(fā)。隨著我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,突發(fā)性氣象災(zāi)害對(duì)于人們的日常工作及生活帶來了一定的影響,也對(duì)我國的經(jīng)濟(jì)造成嚴(yán)重的損失。所以,為了有效降低突然氣象災(zāi)害所帶來的危害,天氣雷達(dá)成為目前監(jiān)測(cè)天氣變化的有利手段。天氣雷達(dá)被我國使用大概有50年左右,通過不斷的建設(shè)和發(fā)展,天氣雷達(dá)在監(jiān)測(cè)和預(yù)警方面有了很大的提高,為社會(huì)帶來了明顯的經(jīng)濟(jì)效益。

一、影響天氣雷達(dá)技術(shù)發(fā)展的原因

盡管我國天氣雷達(dá)技術(shù)已經(jīng)發(fā)展了很多年,也取得了一定的效果,但目前技術(shù)仍然與發(fā)達(dá)國家有一定的差距。這些問題在天氣雷達(dá)的發(fā)展建設(shè)中都需要給與高度重視,并逐漸解決,目前我國天氣雷達(dá)技術(shù)在發(fā)展過程中存在以下幾點(diǎn)問題：

(一)我國天氣雷達(dá)的組網(wǎng)構(gòu)建還不夠全面和完善,所有雷達(dá)站網(wǎng)建設(shè)和現(xiàn)代化水平還不能完全監(jiān)測(cè)到突發(fā)氣象變化,也不能對(duì)災(zāi)害性天氣進(jìn)行全程和連續(xù)的跟蹤,因此,目前天氣雷達(dá)的監(jiān)測(cè)技術(shù)還不夠快捷和高效[1]。

(二)天氣雷達(dá)資源共享技術(shù)不夠先進(jìn)。在天氣雷達(dá)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)自動(dòng)上傳至資源庫后,很多部門無法及時(shí)調(diào)取,整體缺乏統(tǒng)一協(xié)調(diào)的共享機(jī)制。最新數(shù)據(jù)無法從整體組網(wǎng)及資源庫中被及時(shí)調(diào)取,這將會(huì)導(dǎo)致很多突發(fā)氣象問題都不能及時(shí)被相關(guān)部門處理,這也是限制天氣雷達(dá)技術(shù)的快速發(fā)展原因之一[2]。

(三)目前,我國的天氣雷達(dá)研發(fā)團(tuán)隊(duì)能力不強(qiáng),缺乏一些核心技術(shù),導(dǎo)致我國很多天氣雷達(dá)技術(shù)都無法真正提高。目前,我國天氣雷達(dá)研發(fā)技術(shù)基本是向一些發(fā)達(dá)國家學(xué)習(xí)和模仿,但卻抓不住其他國家的核心技術(shù),導(dǎo)致我國的天氣雷達(dá)系統(tǒng)無法實(shí)現(xiàn)真正有效率的氣象監(jiān)測(cè)[3]。

二、天氣雷達(dá)的發(fā)展趨勢(shì)

(一)多普勒天氣雷達(dá)是天氣雷達(dá)的發(fā)展和趨勢(shì)。我國將進(jìn)一步研發(fā)和發(fā)展多普勒天氣雷達(dá)技術(shù),擴(kuò)展其探測(cè)功能,通過雙線偏振來獲取不同的氣象信息,并且還增加自動(dòng)識(shí)別和分析技術(shù),通過對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的分析來判斷降水的類型及天氣災(zāi)害的類型。此外,雙線偏振技術(shù)還能夠識(shí)別空中水汽凝聚的過程,提高監(jiān)測(cè)精度,估量出降水量及降水范圍。從技術(shù)和經(jīng)濟(jì)角度來看,雙線偏振多普勒天氣雷達(dá)系統(tǒng)是天氣雷達(dá)的新趨勢(shì),其目前主要應(yīng)用于對(duì)降水引起的災(zāi)害性天氣的監(jiān)測(cè)和實(shí)時(shí)預(yù)報(bào),此外,該技術(shù)還可以對(duì)臺(tái)風(fēng)進(jìn)行探測(cè),以此來獲得臺(tái)風(fēng)的相關(guān)數(shù)據(jù)和信息,大大提高了監(jiān)測(cè)效率[4]。

(二)多普勒天氣雷達(dá)對(duì)下?lián)舯┝?微下?lián)舯┝鞫加泻芎玫臋z測(cè)能力,但因?yàn)檫@種天氣的現(xiàn)象生命史比較短,一般只有1、2分鐘,所以目前比較可行的技術(shù)就是在天氣雷達(dá)上面安裝天線垂直波束相控技術(shù),通過形成多波束來讓多普勒雷達(dá)對(duì)天氣方位角進(jìn)行全方位的掃描和獲取低層大氣中三維立體的風(fēng)場(chǎng)數(shù)據(jù)信息。相控陣多普勒天氣雷達(dá)技術(shù)是采用跳躍式電掃描波束和天線方向圖形狀的自適應(yīng)控制,這種控制技術(shù)可以縮短掃描和資料收集時(shí)間,提高獲取資料的分辨率,有助于人們?cè)诙虝r(shí)間內(nèi)處理突發(fā)改變的天氣狀況。但因?yàn)橄嗫仃嚴(yán)走_(dá)比較昂貴,所以我國在短時(shí)間內(nèi)還無法實(shí)現(xiàn)全面的組網(wǎng)和業(yè)務(wù)化運(yùn)行[5]。

(三)在我國,雙線偏振天氣雷達(dá)還處于研發(fā)應(yīng)用階段,是將該技術(shù)作為新一代天氣雷達(dá)未來的發(fā)展方向及對(duì)組網(wǎng)構(gòu)建的應(yīng)用補(bǔ)充。我國主要的氣象災(zāi)害類型有：暴雨、冰雹、臺(tái)風(fēng)等,所以加強(qiáng)雙線偏振天氣雷達(dá)可以減少對(duì)氣象災(zāi)害的誤差分析,提高整體監(jiān)測(cè)效率。雷達(dá)信號(hào)的衰減問題一直是影像雙線偏振天氣雷達(dá)的重要因素,經(jīng)常會(huì)在降水估測(cè)時(shí),收到衰減影響,從而引起比較大的誤差。但因?yàn)殡p線偏振天氣雷達(dá)所具有的特點(diǎn),很多發(fā)達(dá)國家都加強(qiáng)了臨近預(yù)報(bào)和強(qiáng)風(fēng)暴等氣象災(zāi)害的預(yù)測(cè)報(bào)警工作,也對(duì)雙線偏振天氣雷達(dá)信號(hào)的衰減及降水估測(cè)誤差進(jìn)行的研究和改善,有效了避免了誤差導(dǎo)致的數(shù)據(jù)分析錯(cuò)誤等問題[6]。

(四)我國天氣雷達(dá)未來的發(fā)展趨勢(shì)是要在雷達(dá)系統(tǒng)中提高監(jiān)測(cè)精度,擴(kuò)展監(jiān)測(cè)范圍及增強(qiáng)探測(cè)功能。通過與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的融合,天氣雷達(dá)能夠自動(dòng)將監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)上傳到互聯(lián)網(wǎng)中,計(jì)算機(jī)接收數(shù)據(jù)后自動(dòng)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行整合分析,有效的減輕距離和速度模糊技術(shù),通過菜樣技術(shù)和脈沖壓縮技術(shù)來優(yōu)化數(shù)據(jù)分析的準(zhǔn)確性。

(五)目前,為了提高天氣雷達(dá)的監(jiān)測(cè)精度,縮短估算時(shí)間,需要對(duì)多普勒風(fēng)場(chǎng)反演技術(shù)加強(qiáng)研究。多普勒天氣雷達(dá)目前備受關(guān)注,但科學(xué)家在研究當(dāng)中并沒有將風(fēng)場(chǎng)信息進(jìn)行充分利用。如果想要將風(fēng)場(chǎng)信息進(jìn)行利用,則需要將其由定性變?yōu)槎?只有將風(fēng)場(chǎng)信息定量,才能有效的研發(fā)出多普勒天氣雷達(dá)的反演技術(shù)。在西歐的一些國家,他們已經(jīng)確定了下一代天氣雷達(dá)的業(yè)務(wù)技術(shù)體制,而俄羅斯也加大了多普勒天氣雷達(dá)的研發(fā)工作。因此,我國也需要加快研發(fā)步伐,促進(jìn)我國天氣雷達(dá)的更好發(fā)展。

結(jié)束語

綜上所述,我國幅員遼闊,為了有效的監(jiān)測(cè)災(zāi)害性天氣,及時(shí)的為相關(guān)部門提供準(zhǔn)備的天氣變化信息。隨著我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,人們經(jīng)濟(jì)生活水平的提高,人們對(duì)氣象服務(wù)提出了更高的需求,所以為了全球氣候變暖帶來的突發(fā)性災(zāi)害天氣,我國需要進(jìn)一步研究天氣雷達(dá),提高監(jiān)測(cè)精確度,縮短監(jiān)測(cè)時(shí)間。此外,還需要提高重大災(zāi)害性天氣預(yù)警能力,為我國的生態(tài)環(huán)境及人們的生活提供安全保障。