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气象雷达图鉴|下次,别再喊我“大白球”啦!


发布时间:

2024-07-16

你印象中的气象雷达是什么样子?是像一个巨大的“足球”?还是像一口巨大的“锅子”?左图:福建龙岩新一代天气雷达右图:全固态毫米波双偏振多普勒测云雷达中国气象局宣布了一项为期三年的天气雷达观测计划,这一举措引起了公众的广泛关注。雷达技术是确保天气监测精确、…

你印象中的

气象雷达是什么样子?

是像一个巨大的“足球”?

还是像一口巨大的“锅子”?


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左图:福建龙岩新一代天气雷达

右图:全固态毫米波双偏振多普勒测云雷达


中国气象局宣布了一项为期三年的天气雷达观测计划,这一举措引起了公众的广泛关注。雷达技术是确保天气监测精确、预报准确、服务细致的关键技术,它在加强强对流天气的监测能力和构建气象防灾减灾的首要防线方面发挥着无可替代的作用。


气象雷达究竟是什么?

气象雷达有哪些不同的类型?

这些形状各异的气象雷达究竟执行的是怎样的任务?


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安徽合肥新一代天气雷达


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SCRXD-02P型X波段双偏振全相参多普勒天气雷达


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X波段相控阵天气雷达


气象雷达

气象雷达是一种关键的技术工具,用于主动监测大气中的各种天气现象和关键气象参数。通过收集云、雨、风、温度等关键物理量的数据,这种设备为天气预报、数值预报模型、航空安全、以及国防等多个领域提供了至关重要的信息。


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福建闽侯雪峰雷达站 图/施凯


气象雷达分类


气象雷达的分类可以从多个角度来考虑。首先,我们可以根据其主要功能将其分为几大类:天气雷达、风廓线雷达、探空雷达、激光雷达以及云雷达。进一步地,根据它们所测量的特定气象要素,这些雷达可以被分为测云雷达、测雨雷达和测风雷达。而从波段范围来看,气象雷达涵盖了从W波段到P波段的多个波段,包括Ka波段、X波段、C波段、S波段、L波段等。这些不同的波段提供了不同的探测能力和应用场景,使得气象雷达家族能够全面而精确地监测大气活动


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气象雷达分类 制图/杨胜蓝


每一部雷达都是“身怀绝技”的高手

气象雷达家族中的不同成员各自承担着独特的功能,它们的外观设计和技术特点也因此而有所区别。


天气雷达:被誉为防灾减灾的“侦察兵”,在大气、云和降水的物理研究及探测领域发挥着关键作用。这类雷达主要利用S、C、X波段电磁波来观测雨滴,因此也被称作测雨雷达。在中国,东部多雨地区普遍使用S波段天气雷达,而西部地区则主要部署C波段天气雷达。X波段天气雷达作为新一代雷达网络的补充,正在逐步推广应用。


现代天气雷达多为多普勒雷达,它们不仅能检测气象目标物的回波强度,还能通过多普勒效应来测量目标物的径向速度。


随着技术的不断进步,双偏振探测技术和相控阵探测技术正在被广泛采用。特别是那些具备双偏振探测功能的有源相控阵天气雷达,它们不仅提供高时空分辨率的观测能力,还能对粒子形态进行详细探测。这些先进的雷达系统预计将成为未来天气雷达技术的重要发展方向。


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S波段多普勒天气雷达


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C波段双线偏振天气雷达


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X波段双偏振有源相控阵天气雷达 图/广东纳睿雷达科技股份有限公司


云雷达:主要任务是监测云中的粒子。这些雷达能够精确测量云滴粒子的大小,其测量范围在微米级别。毫米波段是观测这些微小云滴的理想选择,其中Ka波段(波长范围在11.11毫米至7.5毫米)和W波段(波长范围在4.00毫米至2.73毫米)是最常用的两种波段,合称为测云雷达。


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地基w波段测云雷达


风廓线雷达:也被称作风廓线仪,专注于对晴朗天空中的大气进行探测。根据探测高度和湍流尺度的不同需求,可以选择使用甚高频波段(波长10毫米至1米)、超高频波段(波长100厘米至10厘米)或L波段(波长7.5毫米至5.0毫米)的雷达。


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图片来源于网络


探空雷达:探空气球、探空仪或反射靶协同工作,用于收集大气不同高度上的温度、湿度、气压、风向和风速等信息。通过追踪探空气球和探空仪在空中的位置变化,雷达能够计算出各个高度上的风向和风速。


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图片来源于网络


激光雷达:采用激光器作为发射源,通过接收大气中激光散射的信号,以主动遥感的方式探测气象要素、大气成分及其特性的时空变化。


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图为激光雷达


目前,中国已经建立了由237部S波段和C波段新一代天气雷达组成的全球最大的天气雷达监测网络。在未来三年的时间里,气象部门计划按照“边试验边改进、边试验边应用”的原则,加强雷达气象中心的关键引导和技术支持作用,建立强对流天气的协同观测系统,提升雷达的监测和预警能力。同时,还将推进新一代天气雷达业务软件在省市县短临预报预警和服务一体化平台中的应用,实现观测与预报服务的互动和融合。



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