新一代天气雷达在天气预报预警中的作用及运用分析

新一代天气雷达在天气预报预警中的作
用及运用分析
摘要
随着我国科技水平的进步，在天气预报方面常规化、数字化的雷达开始更新，新一代的天气雷达逐步普及，新的雷达系统有非常多的优点，比如使用反射率因子、平均径向速度和光谱宽度等产品预报来对天气情况进行预警，为人们提供临
近的天气预报和灾害性天气预警，为人们的生活和生产活动提供了许多高质量的
数据，让人们的生活更加有保障。

鉴于此，本文将从新一代天气雷达发展与原理
介绍、新一代气象雷达技术的作用以及新一代天气雷达在天气预报预警中的应用
三个方面展开论述。

关键词：新一代天气雷达；双偏振雷达；天气预警；
0 引言
随着我国科学技术水平的快速发展以及全球气候的变化，我国非常重视气候
和环境问题，不断的加大对我国气象事业方面的投入，比如更新气象领域的观测
技术和设备。

而且随着我国气象事业的不断进步，行业的服务能力也在不断的提高，为人们的生产和生活提供了防灾减灾的数据信息。

而且新一代天气雷达系统
的建设和完善可以说是我国的一项跨世纪的现代化工程，该系统可以为人们提供
临近天气的预报和灾害性天气预警，而且信息质量很高、也有保障，对于我国短
期的天气预报发挥着重要的作用，对气象防灾减灾也具有重要的意义，有利于气
象领域的高质量发展。

1 新一代天气雷达发展与原理
天气雷达（Weather radar）是天气探测和预报的重要设备，用来为人们监
测和预警临近的天气，可靠的技术和设备可以为人们提供可靠、科学、合理的数
据信息，而新一代天气雷达系统采用的是多普勒天气雷达（Doppler weather radar），比传统的数字天气雷达大大提高了天气预测上的及时性、准确性、可
靠性和科学性，对于天气预报工作来说重大意义，是气象服务工作中必须的装备。

具体来分析，新一代的天气雷达系统两种多普勒天气雷达系统共同组成，在
二十世纪七十年代时，美国的两位科学家第一次设想出用水平和垂直的两个方向
进行偏振波雷达信号接收和发射，此后，其他的一些国家也开始尝试，并不断的
完善这项功能，很多的学者也开始进行深入的研究。

我国是二十世纪八十年代引
进的双偏振雷达技术（Dual polarization radar technology），从此以后，我
国不断的深入研究该技术，并且取得了非常好大效果(1)。

从原理方面来看，在大气中存在多种粒子元素，他们都会对雷达的电磁波产
生一定的影响，因此，在大气中的粒子元素与电磁波接触之后会进行不同程度的
散射，这就要求工作人员提前设置好天气雷达，让其可以在多个时间段进行电磁
波的发射，接收与粒子元素接触后二次散射的信号，这样来获得有效的天气信息，在预报给需要的人们。

2 新一代气象雷达技术的作用
•检测降水量
新一代天气雷达在降水量的测量方面作用重大，工作人员可以利用水平反射
率因子（Horizontal reflectance factor）来反演降水量，或者是使用差示传
播相位常数（Kdp）和差分反射率因子（Zdr）来反演降水量，一般来说，在利用
水平反射率因子进行反演时，这个过程非常容易受到滴谱变化（Droplet spectrum change）的影响，这就会导致计算的降水量收到一定程度的变化，而
且工组人员就算得到的数值比较的准确，但是计算所得的降水量值依旧会存在较
大的偏差(2)。

因此，科学家根据不同的滴谱分布进一步进行推导，创造了使用
Kdp和Zdr一起进行降水量反演的计算方法，这样就可以保障不同程度的降水量
的计算都可以科学准确。

•降水粒子类型的识别
工作人员通过对不同的偏振波数据信息和彼此存在的差异进行综合利用，可以区分降水粒子的类型。

目前，降水粒子类型识别的算法主要包括三种，但是每一种算法都存在缺点，比如，在使用统计算法进行降水粒子的类型识别时，工作人员需要构建相应的模型，但这个过程需要用到大量的天气信息，这也是该方法的困难之处，基于规定算法的关键点是确定双偏振参量（Dual polarization parameter）的阈值和依靠布尔逻辑（Boolean logic），但是基于规定的阈值算法是目前应用比较广泛的一种算方法，该方法比较容易实现，但是在对水凝物进行识别的过程中，工作人员容易出现误判，从而产生误差，而模糊逻辑算法（Fuzzy logic algorithm）现在还处在研究的过程中，该方法中概率函数的建立是重中之重，理论上来说，该算法有着其他方法达不到的优势，但是它的有效性还需要验证(3)。

•临近天气预报技术
短期天气预报技术主要包括雷暴识别技术、跟踪和预测外推技术、数值预报技术，其中，识别、跟踪和外推技术需要以新一代气象雷达探测数据为基础，而交叉相关外推和回声测深外推技术是目前比较成熟的，应用于很多的商业预测系统，而多普勒雷达天气数据和其他的中小型观测数据的降雨预报和对流天气预报是短期预报的热点，预报技术的发展速度更快，但是还未成熟(4)。

3 新一代天气雷达在天气预报预警中的应用
•在航空气象预报中的作用
天气因素是航空运输行业中影响比较大因素，对飞行任务的完成和飞行安全影响非常的大，而且近年来，我国的航天运输行业的高速发展，航空飞行安全逐渐成为了大众关注的热点。

而且经过研究，雷达技术的现代化水平不断的提高，在航空运输过程中，新雷达在恶劣天气的检测方面发挥着极为重要的作用，他们与地面的导航通讯设施共同作用，分析天气因素的具体情况，以此最大程度的保障我国航空飞行的安全，有利于行业的高质量发展(5)。

•在灾害性天气预警中的作用
多普勒天气雷达可以通过利用降水回波的频率以及发射频率之间的变化，让
工作人员来计算降水粒子的径向运动的速度，从而推算出大气湍流、风速分布等
其他的一些特征，从而实现对强对流天气的监测和预警，而且还有利于在强对流
天气中，工作人员的监测与预警、三维风场反演、雷达回波三维可视化、强对流
潜势预报等方面都有着极大的帮助(6)。

有利于工作人员有效的预测灾害性天气，
如果工作人员可以对天气灾害进行有效的预测，就有利于指导人们的生产和生活，防止天气灾害产生负面的甚至是毁灭性的影响。

•在天气数据处理中的作用
新一代的天气雷达探测能力强、脉冲功率高、灵敏度高，有利于探测暴雨、
暴雪等灾害性的天气，并且在气象数据的处理方面，新一代的雷达数据综合考虑
多个方面，分析功能非常强，可以更好的识别和判断天气，同时，在强回波中心
附近的区域，会发出气旋的警报，预示着一场雷雨大风即将到来(7)。

而且新雷达
还可以根据回波的具体特征，准确的判断当前观测站在天气系统中的具体位置。

由此可见，新一代的天气雷达在天气系统数据分析过程中意义重大，有利于工作
人员可以准确、及时、系统的处理天气数据。

4 结束语
综上所述，新一代天气雷达技术非常的先进，可以让工作人员更为准确的观
测天气情况，也大大的提高了气象预测的准确度、可靠性和科学性。

另外，新雷
达的使用还可以实现对灾害性天气的全过程关注，有利于通过人工来影响天气，
可以有效的进行气象防灾减灾的相关工作，降低灾害的危害，让人们的生活和生
产更加的高质量。

参考文献
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