气象雷达长什么样？气象雷达能干啥？雷达产品怎么用？

▲图为中央气象台首席预报员张涛介绍中央气象台预报天气的流程情况（摄影/李晶）

说到雷达，大家并不陌生，而细分到气象雷达，尤其是与极端天气预报有关的天气雷达，见过的人就不多了。近日，北京科技报记者走访了中国气象局气象探测中心、国家气象中心（中央气象台）及南郊观象台，深入了解了气象雷达在天气预报中所扮演的角色及其关键作用。

天气雷达像一座观测云雨的天文台

位于南郊观象台的北京国家基本气象站是一个有着百年历史的观象台。2006年北京第一部S波段的新一代天气雷达——SA多普勒天气雷达站，也在这里建设完成并投入使用。

▲图为2006年建设并投入使用的北京SA多普勒天气雷达站

从外观来看，这个天气雷达站只有十几层楼高，但相对旁边的建筑物依然高出一头。

中央气象台首席预报员张涛解释说，由于天气雷达在运行时需避免遮挡，因而在开阔平原可设置在地面，而在山区或城市则要根据地形情况选取有一定相对高度的地点设置，同时设施仰角不能超过5°，才能满足天气雷达监测的相对准确。

走进天气雷达站，北京市气象探测中心高级工程师王辉介绍说，天气雷达主要由发射机、定向天线、接收机、显示器等部分组成。目前南郊观象台的天气雷达是采用多普勒技术的新一代天气雷达，在短时的灾害性天气监测、预警方面，发挥着不可替代的作用。

据了解，我国已建成的新一代天气雷达252部，其中主要分为S波段、C波段。所谓新一代天气雷达，主要是指引入了多普勒技术的S波段和C波段天气雷达。不同波段则指的是发射的厘米波波长有所不同，如S波长为10厘米，C波长为5厘米，X波长为3厘米。目前，我国建设的S波段雷达主要分布在沿海地区及主要降雨流域，C波段雷达主要分布在内陆地区。近几年来，为弥补新一代天气雷达的探测盲区，国家和地方都开始投资建设X波段天气雷达。

目前，北京已建成两个S波段新一代多普勒天气雷达，可监视半径为400公里范围的强降水天气，对雹云、龙卷气旋等中小尺度强天气现象的有效监测和识别距离可达230公里，可更准确地获取北京市及周边地区大范围面雨量、风场和云中含水量等大量实时探测资料。

▲图为中国气象局气象探测中心雷达应用室主任、正高级工程师吴蕾介绍天气雷达工作原理及分布情况

天气雷达如何工作？

以观测云雨为例，中国气象局气象探测中心雷达应用室主任、正高级工程师吴蕾介绍了天气雷达的工作原理。

因为雨水对电磁波的散射能力各有差异，当天气雷达主动朝着某一方向发射电磁波，而电磁波碰到降水时，雨滴便会散射电磁波，使雷达接收到回波信号。此时，接收到的能量越大，通常代表着天空中的雨越大。在气象中，通常用反射率因子（单位体积中粒子直径的6次方之和）作为输出的监测结果，初步判断降水的强度。

然而，仅有反射率因子，只能知道雨的大小，无法知道雨滴如何随风移动。因此，增加了多普勒技术的新一代天气雷达应运登场。新一代天气雷达可分析降水回波的些许频移特征，获得降水与雷达位置是在靠近或是远离，其移动速度为雷达径向速度，可以获知天空中大气运动的状态。

4月27日广州白云区发生今年以来首场强度达到EF2级的强龙卷过程。当天14:06起广州雷达监测到在花都区有超级单体发展，出现了钩状回波、中气旋等特征，14:48，超级单体移动至白云区钟落潭镇，龙卷涡旋特征持续报警，15时收集到龙卷实况，时间提前量约12分钟左右。

6月13日午后河北邯郸出现明显的雷暴大风天气。14:18起对流单体进入邯郸，强度逐渐发展，自西向东缓慢移动，17时邯郸雷达径向速度图上出现大风核，18分钟后在大名县识别到雷暴大风，17:46大名万堤地面站测到44.4m/s（14级）的大风实况，时间提前量约28分钟。此次过程对流单体在邯郸境内停滞时间近5个小时，造成100个站点出现10级以上大风。

“天气是物理，涉及温度、气压、湿度和风等物理属性；而预报是数学，要根据质量守恒、能量守恒、动量守恒进行计算。”张涛强调，天气预报能够做的是有限探测和近似计算，这也是天气预报无法百分之百准确的主要原因。他同时表示，天气雷达并非对未发生的事情做预报或展望，而是对已发生的天气现象做出报警和预警，因而在针对极端天气的短时预警中，天气雷达会发挥更重要的作用。

吴蕾表示，天气雷达天线就像望远镜，利用无线电波来观测远在千里之外的雨雪状况。而中国气象局气象探测中心一直以来持续改进强对流识别算法，将继续秉持“人民至上、生命至上”理念，做好气象短临服务支撑。

来源：北京科技报

文字、摄影：记者 李晶