福建省天氣雷達(dá)與雷達(dá)氣象學(xué)科發(fā)展研究報(bào)告

福建省氣象學(xué)會(huì)天氣雷達(dá)與雷達(dá)氣象學(xué)科發(fā)展研究項(xiàng)目組

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福建省天氣雷達(dá)與雷達(dá)氣象學(xué)科發(fā)展研究報(bào)告

福建省氣象學(xué)會(huì)天氣雷達(dá)與雷達(dá)氣象學(xué)科發(fā)展研究項(xiàng)目組

0 引言

福建位于我國(guó)東南沿海，與臺(tái)灣隔海相望，是我國(guó)重要的海洋省份之一，屬亞熱帶海洋性季風(fēng)氣候，受西風(fēng)帶和東風(fēng)帶雙重天氣系統(tǒng)的頻繁影響，還受臺(tái)灣海峽獨(dú)特地形產(chǎn)生的狹管效應(yīng)影響，是海洋氣象災(zāi)害的高發(fā)省份。福建境內(nèi)氣象災(zāi)害種類多、強(qiáng)度大，一年四季都可能有冰雹、龍卷、颮線等強(qiáng)對(duì)流天氣發(fā)生。冬季有寒潮、大風(fēng)、大浪，春季有暴雨、大霧，夏、秋季有熱帶氣旋（臺(tái)風(fēng)）、風(fēng)暴潮、大浪等。每年登陸或影響福建的臺(tái)風(fēng)平均5個(gè)，海上8級(jí)以上大風(fēng)日數(shù)年平均166天。特殊的地理位置和氣候環(huán)境，使福建在我國(guó)臺(tái)風(fēng)等氣象災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警方面具有舉足輕重的地位。

1959年8月23日，5903號(hào)臺(tái)風(fēng)在廈門登陸，由于沒(méi)有有效的防御手段，造成了極大的人員傷亡。時(shí)任福建省委書(shū)記葉飛將軍根據(jù)當(dāng)時(shí)的技術(shù)條件和專家建議，決定在福建沿海布設(shè)全國(guó)第一部天氣雷達(dá)。1960年，省政府傾全年外匯購(gòu)買了兩臺(tái)英國(guó)制造的“德卡—41雷達(dá)”，從1961年開(kāi)始在福建沿海機(jī)動(dòng)探測(cè)臺(tái)風(fēng)，在防御臺(tái)風(fēng)工作中發(fā)揮了重要作用。

此前，早在1958年，福建氣象工作者就參與了利用福清、惠安和漳州空軍警戒雷達(dá)探測(cè)到的氣象雜波開(kāi)展警戒臺(tái)風(fēng)、監(jiān)測(cè)降水的實(shí)驗(yàn)工作，為我國(guó)將843軍用雷達(dá)改裝成天氣雷達(dá)作出了貢獻(xiàn)。

從使用“德卡-41雷達(dá)”至今，我國(guó)已發(fā)展了三代業(yè)務(wù)天氣雷達(dá)(模擬天氣雷達(dá)、數(shù)字天氣雷達(dá)和多普勒天氣雷達(dá) )，而福建省一直是率先布點(diǎn)、率先應(yīng)用新型天氣雷達(dá)的省份。

在全球氣候變暖的背景條件下，極端天氣氣候事件和氣象災(zāi)害的發(fā)生頻次呈現(xiàn)增高的趨勢(shì)。同時(shí)，隨著海峽西岸經(jīng)濟(jì)區(qū)加快建設(shè)，防災(zāi)減災(zāi)為經(jīng)濟(jì)發(fā)展保駕護(hù)航的責(zé)任越來(lái)越重大。氣象部門一方面要加快現(xiàn)代化建設(shè)，一方面要注重現(xiàn)代化建設(shè)效益的充分發(fā)揮。開(kāi)展天氣雷達(dá)與雷達(dá)氣象學(xué)科發(fā)展研究很有必要，通過(guò)回顧歷史和展望未來(lái)，明確責(zé)任，迎接挑戰(zhàn)，保證福建省天氣雷達(dá)與雷達(dá)氣象學(xué)科發(fā)展繼續(xù)走在全國(guó)前列，為提升氣象災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警水平，保障福建省跨越式發(fā)展作貢獻(xiàn)。

1 福建省天氣雷達(dá)建設(shè)及應(yīng)用歷史回顧

1.1 建設(shè)回顧

到目前為止，福建省先后開(kāi)展了三代天氣雷達(dá)系統(tǒng)建設(shè)。

1.1.1第一代天氣雷達(dá)

以模擬視頻（包括配備有模擬視頻積分處理機(jī)AVIP）方式輸出回波信息的天氣雷達(dá)，統(tǒng)稱為第一代天氣雷達(dá)。

福建先后裝備了德卡—41、843、711、713等四種型號(hào)的第一代天氣雷達(dá)：

“德卡—41型”X波段雷達(dá)于1961年布點(diǎn)在福清龍?zhí)铮ü潭ǎ┖蜄|山（移動(dòng)），主要用于臺(tái)風(fēng)監(jiān)測(cè)。

843雷達(dá)由蘇制843測(cè)高雷達(dá)改進(jìn)而成，S波段水平扇型波束，由成都國(guó)營(yíng)784廠生產(chǎn)。1964年起布設(shè)在福建福清龍?zhí)?、長(zhǎng)樂(lè)、晉江等三地，使用至1986年，主要用于臺(tái)風(fēng)監(jiān)測(cè)。

711型雷達(dá)是國(guó)產(chǎn)的、真正意義上的“純天氣雷達(dá)”，由四機(jī)部負(fù)責(zé)研制，無(wú)錫無(wú)線電二廠生產(chǎn)，為X波段、1.5°針狀波束脈沖雷達(dá)。起初布點(diǎn)于建陽(yáng)（1972年～1981年）和廈門（1975年～1980年），后轉(zhuǎn)布設(shè)于三明、龍巖和建甌石塔山等地（1982年～1992年），主要用于強(qiáng)對(duì)流、暴雨監(jiān)測(cè)和人工影響天氣指揮及效果評(píng)估。

713型配備有模擬視頻積分處理器（AVIP），可以對(duì)降水回波強(qiáng)度進(jìn)行較準(zhǔn)確的測(cè)量，具有定量測(cè)量降水的能力。該型雷達(dá)由桂林國(guó)營(yíng)長(zhǎng)海機(jī)器廠生產(chǎn)，為C波段、1.5°針狀波束脈沖雷達(dá)。1980起布點(diǎn)于福州、廈門、建陽(yáng)三地，主要用于臺(tái)風(fēng)、強(qiáng)對(duì)流和暴雨監(jiān)測(cè)，使用至1999年。

1.1.2第二代天氣雷達(dá)

第二代天氣雷達(dá)配備有全數(shù)字化的視頻積分處理器（DVIP），能精確處理降水回波信號(hào)，并可與多種型號(hào)天氣雷達(dá)相連接，對(duì)降水資料進(jìn)行快速處理。福建先后布設(shè)了714、714SD兩種型號(hào)的第二代天氣雷達(dá)，這兩種型號(hào)雷達(dá)均由成都國(guó)營(yíng)784廠生產(chǎn)。

714型雷達(dá)為S波段、2.0°針狀波束，僅布點(diǎn)在長(zhǎng)樂(lè)（1987年～1994年），主要用于臺(tái)風(fēng)、強(qiáng)對(duì)流和暴雨監(jiān)測(cè)。

714SD為中頻相干多普勒天氣雷達(dá)，S波段、1.4°針狀波束，1994年布點(diǎn)于廈門。同年，長(zhǎng)樂(lè)714雷達(dá)也進(jìn)行了增加多普勒探測(cè)性能的改裝，成為714SD型雷達(dá)。廈門和長(zhǎng)樂(lè)714SD雷達(dá)主要用于臺(tái)風(fēng)、強(qiáng)對(duì)流和暴雨監(jiān)測(cè)，使用至2004年。

1.1.3第三代天氣雷達(dá)

第三代天氣雷達(dá)又稱為新一代天氣雷達(dá)，是以采用全相干體制為標(biāo)志的多普勒天氣雷達(dá)。福建先后布設(shè)了CINRAD/SA 、CINRAD/CCJ兩種型號(hào)的第三代天氣雷達(dá)。

CINRAD/SA為北京敏視達(dá)公司生產(chǎn)的S波段、1.0°針狀波束多普勒天氣雷達(dá)，福建先后布設(shè)4部，1999年布點(diǎn)建陽(yáng)、2000年布點(diǎn)龍巖、2004年布設(shè)在廈門和長(zhǎng)樂(lè)，主要用于臺(tái)風(fēng)、強(qiáng)對(duì)流和暴雨監(jiān)測(cè)。

CINRAD/CCJ為38所（合肥）四創(chuàng)電子有限公司生產(chǎn)的C波段移動(dòng)式多普勒天氣雷達(dá)（1.0°針狀波束），主陣地布設(shè)在寧德，可進(jìn)行應(yīng)急移動(dòng)觀測(cè)，主要用于臺(tái)風(fēng)暴雨監(jiān)測(cè)及應(yīng)急氣象保障服務(wù)。

1.2 應(yīng)用回顧

我國(guó)雷達(dá)氣象學(xué)科發(fā)展始于上世紀(jì)60年代初期，當(dāng)時(shí)主要是做一些理論探討，如對(duì)天氣雷達(dá)使用的最佳波長(zhǎng)的討論、對(duì)雷達(dá)奇異回波的機(jī)理研究等。60年代中期，開(kāi)始了天氣雷達(dá)探測(cè)試驗(yàn)和應(yīng)用研究。70年代后，天氣雷達(dá)站點(diǎn)大量增加，在強(qiáng)風(fēng)暴探測(cè)、云霧物理研究及人工影響天氣試驗(yàn)中得到廣泛應(yīng)用，促進(jìn)了雷達(dá)氣象科研工作的發(fā)展。

福建省氣象工作者積極參與國(guó)家級(jí)的理論探討試驗(yàn)和應(yīng)用研究，為我國(guó)雷達(dá)氣象學(xué)科的發(fā)展做出了貢獻(xiàn)。先后完成了國(guó)家、省、市三級(jí)相關(guān)學(xué)科近百項(xiàng)科研任務(wù)，并多次獲得省部級(jí)二等獎(jiǎng)以上獎(jiǎng)勵(lì)。其中，“古田水庫(kù)地區(qū)人工降水試驗(yàn)效果統(tǒng)計(jì)分析”分別獲全國(guó)科學(xué)大會(huì)獎(jiǎng)和中國(guó)氣象局科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)，“利用螺旋雨帶判斷臺(tái)風(fēng)災(zāi)害程度”獲福建省科學(xué)大會(huì)獎(jiǎng)，“S波段多普勒天氣雷達(dá)系統(tǒng)研制及714天氣雷達(dá)多普勒技術(shù)改造”獲中國(guó)氣象局科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)，“雷達(dá)資料用于強(qiáng)對(duì)流天氣短時(shí)預(yù)報(bào)的研究和閩南地區(qū)強(qiáng)對(duì)流天氣短時(shí)預(yù)報(bào)研究”獲福建省科技進(jìn)步三等獎(jiǎng)。此外，“天氣雷達(dá)數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)”、“雷達(dá)臺(tái)風(fēng)定位與路徑突變研究”、“數(shù)字雷達(dá)強(qiáng)對(duì)流天氣識(shí)別研究”、“高山雷達(dá)確立災(zāi)害性天氣預(yù)測(cè)報(bào)體系研究”、“雷達(dá)定量估測(cè)降水研究”等項(xiàng)目獲得不同等次的省部或廳級(jí)獎(jiǎng)勵(lì)。

2 福建省天氣雷達(dá)建設(shè)及應(yīng)用現(xiàn)狀分析

2.1 雷達(dá)網(wǎng)布局

1999年～2004年，福建省完成了建陽(yáng)、龍巖、廈門、長(zhǎng)樂(lè)四部S波段新一代天氣雷達(dá)建設(shè)并實(shí)現(xiàn)組網(wǎng)應(yīng)用（見(jiàn)圖1）， 2007年完成寧德C波段移動(dòng)雷達(dá)建設(shè)，目前已形成了基本覆蓋福建陸地全境的雷達(dá)探測(cè)網(wǎng)。不僅在臺(tái)風(fēng)、暴雨、強(qiáng)對(duì)流等災(zāi)害性天氣的監(jiān)測(cè)、預(yù)報(bào)和預(yù)警中發(fā)揮重要作用，最大限度減輕氣象災(zāi)害造成的損失。在科學(xué)試驗(yàn)和人工影響天氣作業(yè)指揮與效果評(píng)估方面也發(fā)揮了重要作用。目前，我省正在建設(shè)三明（泰寧）和泉州新一代天氣雷達(dá)（CINRAD/SA），全省雷達(dá)網(wǎng)將得到進(jìn)一步完善中（圖2），現(xiàn)代化建設(shè)效益將得到更加充分的發(fā)揮。

福建省氣象部門注重加強(qiáng)雷達(dá)運(yùn)行保障工作，制定了一系列的規(guī)章制度和保障措施。2001年，李麟、鄧志等提出用不間斷電源UPS驅(qū)動(dòng)CINRAD/SA雷達(dá)運(yùn)行的思路，并加以實(shí)現(xiàn)，這一做法被中國(guó)氣象局采納，此后建設(shè)的雷達(dá)系統(tǒng)均配備UPS電源。鄧志等負(fù)責(zé)編制的氣象行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《新一代天氣雷達(dá)選址規(guī)定（QX/T 100-2009）》已頒布實(shí)施。2008年在全國(guó)率先成立了福州區(qū)域性雷達(dá)保障中心。2011年在全國(guó)率先開(kāi)展首席機(jī)務(wù)員評(píng)聘工作，激發(fā)了保障業(yè)務(wù)人員學(xué)習(xí)知識(shí)、提高技能的積極性。

（左上：建陽(yáng)，右上：廈門，左下：龍巖，右下：長(zhǎng)樂(lè)）

圖2 福建省已建、在建和規(guī)劃建設(shè)雷達(dá)布局圖

2.2 雷達(dá)網(wǎng)性能

福建省目前運(yùn)行的新一代天氣雷達(dá)（CINRAD/SA和CINRAD/CCJ）采用全相干脈沖多普勒體制，脈沖信號(hào)頻率穩(wěn)定度高，對(duì)雷達(dá)發(fā)射機(jī)功率、接收機(jī)靈敏度、動(dòng)態(tài)范圍、天線增益和波束寬度等主要性能指標(biāo)有較大改進(jìn)，因此雷達(dá)系統(tǒng)整體性能較第二代天氣雷達(dá)有較大提升。

新一代天氣雷達(dá)對(duì)臺(tái)風(fēng)、暴雨等大范圍強(qiáng)降水天氣的監(jiān)測(cè)距離大于400km，對(duì)風(fēng)場(chǎng)信息獲取的距離大于200km，對(duì)強(qiáng)天氣的監(jiān)測(cè)和識(shí)別距離大于150km，能對(duì)200km范圍內(nèi)的降水進(jìn)行較為準(zhǔn)確的估測(cè)；支持24小時(shí)全自動(dòng)不間斷連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，具備對(duì)重要性能參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和自動(dòng)標(biāo)校能力，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性和可靠性明顯提高；采用短脈沖和長(zhǎng)脈沖兩種發(fā)射脈寬，支持降水、晴空兩種探測(cè)模式，特別是晴空模式有利于提早偵測(cè)到降水征兆；具有較強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理能力和豐富的軟件產(chǎn)品，除提供基本產(chǎn)品和導(dǎo)出產(chǎn)品，還生成對(duì)災(zāi)害性天氣的自動(dòng)識(shí)別和跟蹤產(chǎn)品等，輔助預(yù)報(bào)員進(jìn)行分析預(yù)報(bào)。

福建省新一代天氣雷達(dá)網(wǎng)布局充分考慮了全省主要災(zāi)害性天氣監(jiān)測(cè)和預(yù)報(bào)服務(wù)需求，重點(diǎn)加強(qiáng)對(duì)造成重大氣象災(zāi)害的高影響天氣系統(tǒng)，即海上臺(tái)風(fēng)天氣系統(tǒng)和內(nèi)陸季風(fēng)天氣系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)和預(yù)警。目前福建省新一代天氣雷達(dá)3km等射束高度拼圖已覆蓋本省大部分地區(qū)和臺(tái)灣海峽局部海域（見(jiàn)圖3）。這也意味著，對(duì)海拔高度3km以上的降水天氣系統(tǒng)，全省新一代天氣雷達(dá)大多能及時(shí)發(fā)現(xiàn)、跟蹤和預(yù)警。

但由于福建省山地丘陵較多，對(duì)部分雷達(dá)的探測(cè)形成一定遮擋，現(xiàn)有新一代天氣雷達(dá)網(wǎng)在內(nèi)陸和臺(tái)灣海峽還有一定探測(cè)盲區(qū)，同時(shí)對(duì)3km以下高度的降水天氣系統(tǒng)覆蓋能力不足，因此還需進(jìn)一步完善全省新一代天氣雷達(dá)網(wǎng)，加密建設(shè)站點(diǎn)，優(yōu)化站點(diǎn)布局。

圖3 現(xiàn)有（2011年）新一代天氣雷達(dá)3km等高射束拼圖

2.3 應(yīng)用成果

自2004年福建省新一代天氣雷達(dá)組網(wǎng)應(yīng)用以來(lái)，福建天氣雷達(dá)應(yīng)用水平有較大提高，在對(duì)臺(tái)風(fēng)、暴雨以及強(qiáng)對(duì)流等災(zāi)害天氣的監(jiān)測(cè)和預(yù)警中發(fā)揮了不可替代的作用。

2.3.1強(qiáng)對(duì)流天氣監(jiān)測(cè)預(yù)警中的應(yīng)用

馮晉勤等（2004，2010）開(kāi)展基于新一代天氣雷達(dá)的閩西南冰雹預(yù)報(bào)方法研究，統(tǒng)計(jì)分析了閩西南強(qiáng)雷暴、雷雨大風(fēng)和冰雹天氣對(duì)應(yīng)風(fēng)暴回波特征及冰雹發(fā)生的環(huán)境條件；通過(guò)冰雹發(fā)展的特點(diǎn)進(jìn)行冰雹天氣判別指標(biāo)的選取；應(yīng)用判別分析的統(tǒng)計(jì)方法建立雷暴、雷雨大風(fēng)和冰雹天氣的判別方程。在此基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)冰雹臨近預(yù)報(bào)預(yù)警系統(tǒng)軟件，實(shí)現(xiàn)對(duì)冰雹天氣自動(dòng)預(yù)報(bào)預(yù)警，并預(yù)報(bào)對(duì)應(yīng)風(fēng)暴的移速移向。

對(duì)2009年3～6月福建省7770個(gè)時(shí)次風(fēng)暴（風(fēng)暴強(qiáng)中心大于50dBz、VIL大于20 kg/m2、回波頂高大于8km）進(jìn)行檢驗(yàn)，結(jié)果表明該方法對(duì)持續(xù)兩個(gè)體掃以上判斷為冰雹的風(fēng)暴的準(zhǔn)確率較高，達(dá)85.7%，僅出現(xiàn)一個(gè)體掃的風(fēng)暴判斷的正確性有待進(jìn)一步檢驗(yàn)。

2.3.2臺(tái)風(fēng)監(jiān)測(cè)預(yù)警中的應(yīng)用

蘇衛(wèi)東等（1996）開(kāi)發(fā)了多普勒速度模擬軟件，實(shí)現(xiàn)臺(tái)風(fēng)等天氣系統(tǒng)的多普勒速度模擬，該軟件已被集成在中國(guó)氣象局災(zāi)害天氣短時(shí)臨近預(yù)報(bào)預(yù)警業(yè)務(wù)系統(tǒng)（SWAN）中。

魏應(yīng)植等（2007，2010）分析發(fā)現(xiàn)200418號(hào)臺(tái)風(fēng)“艾莉”風(fēng)場(chǎng)存在不對(duì)稱結(jié)構(gòu)是環(huán)境風(fēng)疊加在臺(tái)風(fēng)渦旋上造成的，對(duì)“艾莉”多普勒速度模擬的結(jié)果驗(yàn)證了上述觀點(diǎn)，并由此提出利用二維Rankine渦旋疊加水平均勻環(huán)境風(fēng)模擬臺(tái)風(fēng)多普勒速度圖像，利用相似法從實(shí)測(cè)臺(tái)風(fēng)多普勒速度圖像中提取環(huán)境風(fēng)信息的方法（圖4），再依據(jù)引導(dǎo)風(fēng)理論預(yù)測(cè)近海臺(tái)風(fēng)路徑。

圖4 “艾利”臺(tái)風(fēng)雷達(dá)速度場(chǎng)及模擬速度場(chǎng)

吳陳鋒等（2009、2011）在上述研究基礎(chǔ)上，提出利用三維Rankine渦旋疊加水平均勻、垂直線性變化的環(huán)境風(fēng)模擬實(shí)測(cè)臺(tái)風(fēng)多普勒速度，對(duì)200418號(hào)臺(tái)風(fēng)“艾莉”個(gè)例研究表明，考慮熱帶氣旋和環(huán)境風(fēng)場(chǎng)的三維結(jié)構(gòu)能夠更加精確地提取實(shí)測(cè)環(huán)境風(fēng)信息，這對(duì)改善近海臺(tái)風(fēng)路徑短臨預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確性有一定意義。

2.3.3暴雨監(jiān)測(cè)預(yù)警中的應(yīng)用

陳秋萍、馮晉勤等（2001、2005）總結(jié)認(rèn)為，產(chǎn)生暴雨的雷達(dá)回波具有如下特征：系統(tǒng)移動(dòng)較慢，移速小于10km/h；或沿著雷達(dá)回波移動(dòng)方向的強(qiáng)回波尺度較大；或相繼有中等強(qiáng)度的強(qiáng)回波單體相繼經(jīng)過(guò)同一區(qū)域，即存在所謂的“列車效應(yīng)”。同時(shí)指出，在多普勒速度資料中能夠分析出逆風(fēng)區(qū)、低空急流、切變線、冷暖平流、中氣旋等中尺度速度特征，對(duì)預(yù)報(bào)強(qiáng)降水的產(chǎn)生和維持及結(jié)束十分重要。

2.3.4雷電監(jiān)測(cè)預(yù)警中的應(yīng)用

曾金全等（2011）采用交叉相關(guān)算法TREC(Tracking Radar Echoes by Correlation)外推雷達(dá)回波的運(yùn)動(dòng)變化，研發(fā)了“福建省雷電災(zāi)害臨近預(yù)警系統(tǒng)”，對(duì)全省雷電活動(dòng)落區(qū)、強(qiáng)度等開(kāi)展監(jiān)測(cè)、預(yù)警。

2.3.5人工影響天氣作業(yè)中的應(yīng)用

林長(zhǎng)城等（2005）以福建省新一代天氣雷達(dá)網(wǎng)的探測(cè)資料為基礎(chǔ)，研發(fā)了“福建省地市級(jí)人工增雨作業(yè)指揮系統(tǒng)”（見(jiàn)圖5）。該系統(tǒng)已在全省各市推廣應(yīng)用，對(duì)提升人工增雨中的作業(yè)預(yù)警、作業(yè)指揮和作業(yè)效果評(píng)估發(fā)揮了重要作用。

圖5 福建省地市級(jí)人工增雨作業(yè)指揮系統(tǒng)界面

2.3.6雷達(dá)資料同化與風(fēng)場(chǎng)反演技術(shù)研究

羅昌榮等（2011）研究提出了一種新的VAP擴(kuò)展應(yīng)用方法(EVAPTC)，并利用寧德CINRAD/CCJ雷達(dá)資料對(duì)2007年超強(qiáng)臺(tái)風(fēng)“韋帕”近中心環(huán)流進(jìn)行反演。反演結(jié)果（見(jiàn)圖6）符合臺(tái)風(fēng)近中心風(fēng)場(chǎng)的概念模型，與實(shí)際風(fēng)場(chǎng)分析吻合，能夠基本反映出臺(tái)風(fēng)近中心的環(huán)流特征，包括螺旋云帶上的風(fēng)場(chǎng)特征。羅昌榮等（2011）還對(duì)目前普遍采用的笛卡爾坐標(biāo)系下的雙雷達(dá)風(fēng)場(chǎng)反演技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)，分析了超強(qiáng)臺(tái)風(fēng)“圣帕”外圍帶狀回波發(fā)展的三維動(dòng)力結(jié)構(gòu)。

圖6 “韋帕”臺(tái)風(fēng)寧德CCJ雷達(dá)回波強(qiáng)度場(chǎng)(仰角1.5°)及EVAPTC反演風(fēng)場(chǎng)

蘇萬(wàn)康（2011）利用ARPS-ADAS同化系統(tǒng)，將CINRAD/SA雷達(dá)的基數(shù)據(jù)直接同化進(jìn)ARPS模式中，明顯改善了初始場(chǎng)，其中雷達(dá)反射率資料比徑向風(fēng)資料對(duì)初始場(chǎng)垂直速度的增強(qiáng)有更明顯的作用。模擬結(jié)果（見(jiàn)圖7）表明，同化明顯提高了模式對(duì)颮線的預(yù)報(bào)能力，使用雷達(dá)資料循環(huán)同化，可以降低ARPS模擬強(qiáng)颮線在時(shí)間和空間上的誤差，能基本反映出強(qiáng)颮線的移動(dòng)和消亡的過(guò)程。

圖7 颮線過(guò)程試驗(yàn)與控制試驗(yàn)?zāi)M結(jié)果圖

2.3.7負(fù)仰角觀測(cè)試驗(yàn)

2010年，福建在全國(guó)率先開(kāi)展CINRAD/SA雷達(dá)負(fù)仰角觀測(cè)試驗(yàn)。在中國(guó)氣象局氣象探測(cè)中心和敏視達(dá)雷達(dá)有限公司的支持下，對(duì)長(zhǎng)樂(lè)雷達(dá)開(kāi)展-0.3°仰角觀測(cè)試驗(yàn)（見(jiàn)圖8），龍巖雷達(dá)開(kāi)展0°仰角觀測(cè)試驗(yàn)，取得了成功。降低仰角觀測(cè)，回波范圍明顯增大，強(qiáng)度明顯增強(qiáng)，提高了高山雷達(dá)站中遠(yuǎn)距離回波的探測(cè)能力，有利于監(jiān)測(cè)臺(tái)灣海峽的臺(tái)風(fēng)天氣過(guò)程。

2.3.8其它應(yīng)用研究

鄧志等(2004)研究了相鄰雷達(dá)探測(cè)的同頻干擾。他們依據(jù)雙基地雷達(dá)和Mie散射理論，建立了鄰近雷達(dá)間的頻差與間距、雷達(dá)靈敏度等之間的數(shù)學(xué)關(guān)系。通過(guò)計(jì)算分析，WSR-98D（CINRAD/SA）型號(hào)雷達(dá)之間相距100km需要有36MHz的頻差、相距200km需要有26MHz的頻差、相距300km需要有22MHz的頻差，可避免相互干擾。成果對(duì)雷達(dá)站網(wǎng)建設(shè)時(shí)排除“同頻干擾”、優(yōu)化布局具有指導(dǎo)意義。

3 天氣雷達(dá)與雷達(dá)氣象學(xué)科發(fā)展趨勢(shì)

3.1 國(guó)外發(fā)展趨勢(shì)

世界天氣雷達(dá)探測(cè)技術(shù)的總體發(fā)展趨勢(shì)是：從地基雷達(dá)探測(cè)到空基、天基雷達(dá)探測(cè)；從單基探測(cè)到多基探測(cè)；從單一參數(shù)探測(cè)到多參數(shù)探測(cè)；從低時(shí)空分辨率探測(cè)到高時(shí)空分辨率探測(cè)；從單站探測(cè)到全網(wǎng)的綜合探測(cè)。同時(shí)，未來(lái)的雷達(dá)網(wǎng)布局趨勢(shì)呈現(xiàn)出大小雷達(dá)相結(jié)合的特征，以小型雷達(dá)補(bǔ)充站網(wǎng)雷達(dá)，主要表現(xiàn)為以提供區(qū)域覆蓋的大型雷達(dá)(指S波段和C波段雷達(dá))為主，以邊界層探測(cè)的短程小型天氣雷達(dá)（指X波段雷達(dá)）為輔。未來(lái)的天氣雷達(dá)技術(shù)應(yīng)作為地球綜合觀測(cè)系統(tǒng)的有機(jī)組成部分，將向多波長(zhǎng)、多極化、多基地、相控陣方向發(fā)展。

雙線偏振多普勒天氣雷達(dá)技術(shù)：能根據(jù)不同偏振獲取的后向散射信息分析、識(shí)別降水的類型，能識(shí)別風(fēng)暴中水汽凝聚的過(guò)程，提高降水估測(cè)精度。從技術(shù)和經(jīng)濟(jì)角度看，雙線偏振多普勒天氣雷達(dá)將是天氣雷達(dá)發(fā)展的一種趨勢(shì)。

相控陣多普勒天氣雷達(dá)技術(shù)：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，使掃描和資料收集時(shí)間由6分鐘降至1分鐘以內(nèi)，提高獲取資料的時(shí)間分辨率。可以在足夠短的觀測(cè)時(shí)間內(nèi)處理迅速演變的天氣事件，探測(cè)能力顯著提高。相控陣天氣雷達(dá)將是天氣雷達(dá)的發(fā)展方向。但相控陣?yán)走_(dá)造價(jià)昂貴，近十年內(nèi)難以實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)化運(yùn)行和組網(wǎng)。

多基地天氣雷達(dá)技術(shù)：雙（多）基地多普勒天氣雷達(dá)網(wǎng)能夠提供直接觀測(cè)到的三維風(fēng)場(chǎng)信息。美國(guó)在1993 年進(jìn)行了雙基地雷達(dá)應(yīng)用于風(fēng)場(chǎng)測(cè)量的實(shí)驗(yàn)，獲得了成功并應(yīng)用推廣。國(guó)內(nèi)在這一領(lǐng)域的研究剛剛起步。

多波長(zhǎng)雷達(dá)技術(shù)：雙波長(zhǎng)雷達(dá)技術(shù)通過(guò)兩組天線發(fā)射、接收和處理系統(tǒng)同時(shí)獲取相同空間的氣象回波，通過(guò)大氣和云雨對(duì)不同發(fā)射波長(zhǎng)的散射和衰減，獲取不同的衰減系數(shù)和后向散射信息，進(jìn)而提高雷達(dá)的測(cè)雨精度。但由于天線同指向技術(shù)問(wèn)題和造價(jià)高等原因，目前此技術(shù)尚未能在業(yè)務(wù)應(yīng)用。

毫米波天氣雷達(dá)技術(shù)：云中降水質(zhì)點(diǎn)的譜分布隨云體發(fā)展的階段有很大差別，非降水云很難被厘米波長(zhǎng)的天氣雷達(dá)探測(cè)到，毫米波天氣雷達(dá)是較好的探測(cè)手段。

星載雷達(dá)技術(shù)：將測(cè)雨雷達(dá)置于衛(wèi)星上，可以進(jìn)行自上而下更大范圍的探測(cè)，能夠很好地改進(jìn)對(duì)全球降水和其在水文圈中作用的認(rèn)識(shí)。目前美國(guó)NASA和日本JAXA正在共同發(fā)展全球降水測(cè)量衛(wèi)星（GPM），計(jì)劃于2013年升空，將首次實(shí)現(xiàn)星載雙頻降水雷達(dá)（DPR）。DPR包括一個(gè)與現(xiàn)有熱帶測(cè)雨衛(wèi)星（TRMM）星載13.6GHz降水雷達(dá)（PR）相似的Ku波段雷達(dá)，以及頻率為35.5GHz、靈敏度和精度更高的Ka波段雷達(dá)，能區(qū)分雨雪。除了測(cè)量全球降水，星載雷達(dá)在探測(cè)全球三維風(fēng)場(chǎng)、云微物理和熱力動(dòng)力結(jié)構(gòu)、大氣氣溶膠等方面也將大有作為。美國(guó)與加拿大合作的試驗(yàn)云衛(wèi)星CloudSat攜帶的云廓線雷達(dá)（CPR）是毫米波雷達(dá)，能探測(cè)云結(jié)構(gòu)。歐洲空間局與日本正聯(lián)合開(kāi)發(fā)EarthCARE衛(wèi)星，將于2013年發(fā)射，屆時(shí)其星載的多普勒CPR除了能更靈敏地測(cè)云之外，還能探測(cè)垂直多普勒速度。載于歐洲METOP-A極軌衛(wèi)星上的先進(jìn)散射儀ASCAT是一部微波雷達(dá)，能探測(cè)全球的海面風(fēng)場(chǎng)。我國(guó)也計(jì)劃在2018年發(fā)射的FY-3F業(yè)務(wù)星上搭載海面風(fēng)場(chǎng)測(cè)量雷達(dá)SWMR。此外，美國(guó)的空間NEXRAD（NIS）計(jì)劃將用靜止衛(wèi)星上搭載的Ka波段雷達(dá)探測(cè)颶風(fēng)的重要特征，以提高對(duì)颶風(fēng)強(qiáng)度和結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)及預(yù)報(bào)能力。星載雷達(dá)技術(shù)將是未來(lái)的重要發(fā)展方向。

機(jī)載雷達(dá)技術(shù)：機(jī)載雷達(dá)具有較高的機(jī)動(dòng)靈活性，是天基雷達(dá)和地基雷達(dá)的有益補(bǔ)充。目前已有多種機(jī)載雷達(dá)可用于云、降水等觀測(cè)。

天氣雷達(dá)小型化和移動(dòng)化：為了獲取無(wú)縫隙、均勻覆蓋的雷達(dá)資料，提高降水估算、強(qiáng)風(fēng)暴識(shí)別、輻合線監(jiān)測(cè)和邊界層風(fēng)場(chǎng)估算的能力，美國(guó)計(jì)劃在站網(wǎng)中增加小型天氣雷達(dá)，進(jìn)行小型天氣雷達(dá)加密組網(wǎng)。對(duì)特定的天氣系統(tǒng)和天氣現(xiàn)象，移動(dòng)雷達(dá)可較快地布局到預(yù)定區(qū)域，可以對(duì)特定目標(biāo)進(jìn)行精細(xì)探測(cè)，很好地解決固定雷達(dá)站網(wǎng)機(jī)動(dòng)性差的問(wèn)題，并可方便地組成雙多普勒雷達(dá)的探測(cè)。

另外，未來(lái)雷達(dá)系統(tǒng)中為了提高精度、擴(kuò)展探測(cè)功能，在以下一些新技術(shù)領(lǐng)域?qū)?huì)有顯著突破：強(qiáng)大的雷達(dá)信號(hào)處理和計(jì)算能力，有效的減輕距離和速度模糊技術(shù)，過(guò)采樣技術(shù)，快速掃描技術(shù)，脈沖壓縮技術(shù)，優(yōu)化的寬帶通訊網(wǎng)、數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)等。

3.2 國(guó)內(nèi)發(fā)展規(guī)劃

為彌補(bǔ)新一代天氣雷達(dá)探測(cè)盲區(qū)，滿足極端天氣氣候事件重大氣象保障服務(wù)需求，全國(guó)新增建設(shè)58部新一代天氣雷達(dá)，其中S波段雷達(dá)36部，C波段雷達(dá)22部，以擴(kuò)大全國(guó)新一代天氣雷達(dá)組網(wǎng)覆蓋范圍。

圍繞國(guó)家中小河流治理和中小水庫(kù)除險(xiǎn)加固、山洪地質(zhì)災(zāi)害防治、易災(zāi)地區(qū)生態(tài)環(huán)境綜合治理的總體目標(biāo)，在山洪災(zāi)害易發(fā)、人口密集、重要保護(hù)對(duì)象的河流、河段及中小水庫(kù)周邊重點(diǎn)防治區(qū)加密布設(shè)移動(dòng)全相干雙偏振天氣雷達(dá)，個(gè)別地區(qū)加密建設(shè)常規(guī)天氣雷達(dá)，作為地形盲區(qū)和低空降水觀測(cè)的應(yīng)急補(bǔ)充和加密觀測(cè)。

統(tǒng)一相同型號(hào)雷達(dá)技術(shù)狀態(tài)，對(duì)部分早期建設(shè)的雷達(dá)進(jìn)行技術(shù)改造。加強(qiáng)雷達(dá)標(biāo)定，完善處理算法、質(zhì)量控制，整體提升雷達(dá)網(wǎng)觀測(cè)能力。

建設(shè)高速寬帶雷達(dá)數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)和數(shù)據(jù)共享平臺(tái)，提供各級(jí)政府部門和重要行業(yè)的數(shù)據(jù)共享，實(shí)現(xiàn)雷達(dá)遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控和故障診斷。建設(shè)國(guó)家級(jí)雷達(dá)探測(cè)試驗(yàn)基地。

加強(qiáng)雷達(dá)資料的綜合應(yīng)用，深入發(fā)展雷達(dá)反演技術(shù)、雷達(dá)回波自動(dòng)識(shí)別技術(shù)研究、多種探測(cè)資料的綜合處理和同化技術(shù)，提高雷達(dá)資料在數(shù)值預(yù)報(bào)模式中的應(yīng)用水平，建立面向行業(yè)需求和重點(diǎn)工程的預(yù)警預(yù)報(bào)產(chǎn)品。

加強(qiáng)雷達(dá)技術(shù)研發(fā)，跟蹤世界雷達(dá)氣象發(fā)展研究前沿，開(kāi)展雙線偏振雷達(dá)、相控陣?yán)走_(dá)、多波長(zhǎng)雷達(dá)研究、開(kāi)發(fā)、應(yīng)用和創(chuàng)新工作。

4 福建天氣雷達(dá)與雷達(dá)氣象學(xué)科發(fā)展任務(wù)

我國(guó)新一代天氣雷達(dá)建設(shè)工程始于1998年，計(jì)劃在“十二五”期間完成，新一代天氣雷達(dá)設(shè)計(jì)壽命為20年，可以預(yù)計(jì)到2020年～2030年我國(guó)將規(guī)劃建設(shè)更新一代雷達(dá)系統(tǒng)。由于雷達(dá)需要占用重要的電磁波譜段，而且雷達(dá)資料并不能提供即使是陸地范圍的均勻覆蓋。為了保護(hù)珍貴的無(wú)線電電磁波帶寬資源，可以預(yù)計(jì)更新一代雷達(dá)系統(tǒng)將向多功能、服務(wù)各種用戶的方向發(fā)展，即氣象探測(cè)只是未來(lái)地基雷達(dá)網(wǎng)的多種性能的一個(gè)方面。目前，美國(guó)多用途雷達(dá)系統(tǒng)研究已現(xiàn)端倪，預(yù)計(jì)在2020年～2025年將實(shí)施多用途雷達(dá)計(jì)劃。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)實(shí)力和系統(tǒng)管理水平的進(jìn)一步提升，發(fā)展多用途雷達(dá)技術(shù)的成熟，在美國(guó)實(shí)施多用途雷達(dá)計(jì)劃不久，我國(guó)也將實(shí)施類似計(jì)劃。

根據(jù)我國(guó)天氣雷達(dá)與雷達(dá)氣象學(xué)的發(fā)展戰(zhàn)略以及福建省天氣雷達(dá)面臨的挑戰(zhàn)和應(yīng)用需求，雷達(dá)與雷達(dá)氣象學(xué)科發(fā)展可以分為近期（未來(lái)5～10年）發(fā)展任務(wù)和長(zhǎng)期（未來(lái)10～20年）戰(zhàn)略目標(biāo)。

4.1 面臨的挑戰(zhàn)

4.1.1提高雷達(dá)探測(cè)空間精細(xì)度

CINRAD/SA雷達(dá)系統(tǒng)采用固定掃描策略進(jìn)行觀測(cè)，常用VCP21掃描模式進(jìn)行觀測(cè)，共掃描9層（0.5、1.45、2.4、3.35、4.3、6.0、9.9、14.6、19.5度），最低掃描仰角0.5度，受地球曲率影響，又無(wú)RHI掃描，造成雷達(dá)對(duì)垂直空間的探測(cè)分辨率低，對(duì)低層覆蓋有限（福建雷達(dá)多建于高山之巔，這一問(wèn)題更加突出），給降水估測(cè)、強(qiáng)風(fēng)暴探測(cè)、對(duì)流線探測(cè)和邊界層風(fēng)估計(jì)等應(yīng)用帶來(lái)很多不便。這些問(wèn)題除了掃描體制問(wèn)題外，主要與雷達(dá)站點(diǎn)的距離較遠(yuǎn)有關(guān)。

4.1.2消除或降低距離折疊、速度模糊的影響

由于脈沖多普勒天氣雷達(dá)存在固有的“多普勒兩難（Doppler Dilemma）”問(wèn)題，雖然CINRAD/SA雷達(dá)系統(tǒng)采取各掃描層用不同PRF的警戒模式（CS）和多普勒模式（CD）組合觀測(cè)，但是仍然沒(méi)有解決速度信號(hào)的距離折疊和速度模糊問(wèn)題，后者給雷達(dá)資料的直接分析應(yīng)用和再處理應(yīng)用都帶來(lái)很大局限。

4.1.3消除非真實(shí)氣象回波干擾

非真實(shí)氣象回波包括地物雜波污染、異常傳播污染、間歇性點(diǎn)狀雜波污染和相近頻率雷達(dá)后向散射污染等，這些污染給雷達(dá)資料進(jìn)一步處理和質(zhì)量控制帶來(lái)極大挑戰(zhàn)。

4.1.4滿足探測(cè)大氣狀態(tài)變化的新需求

新一代天氣雷達(dá)（CINRAD/SA）雖然具有一定的晴空探測(cè)能力（VCP31、VCP32），但主要是針對(duì)降水天氣的探測(cè)。預(yù)報(bào)員除需要關(guān)注降水回波的演變，還希望能夠獲得在非降水時(shí)段的大氣狀態(tài)變化信息，如晴空大氣流場(chǎng)、氣溶膠粒子等，以捕捉天氣變化信息，提高天氣預(yù)報(bào)預(yù)警能力。

4.1.5雷達(dá)數(shù)據(jù)應(yīng)用技術(shù)

如何通過(guò)三維變分法（3DVAR）、四維變分法（4DVAR）或集合卡爾曼濾波（EnKF）等同化方法，以快速更新循環(huán)（RUC）或快速刷新（RR）等方式，將多普勒雷達(dá)反射率、徑向速度等雷達(dá)探測(cè)資料和雷達(dá)估測(cè)降水、VAD風(fēng)廓線等雷達(dá)反演產(chǎn)品同化到數(shù)值預(yù)報(bào)模式中，以改進(jìn)模式初始場(chǎng)、提高模式業(yè)務(wù)預(yù)報(bào)特別是短時(shí)臨近預(yù)報(bào)水平，是當(dāng)前重要而又熱門的課題。

研究雷達(dá)資料與衛(wèi)星、地面自動(dòng)站等多源資料的融合方法和快速分析系統(tǒng)，開(kāi)發(fā)天氣雷達(dá)對(duì)各類天氣（暴雨、臺(tái)風(fēng)、強(qiáng)對(duì)流等）系列短臨預(yù)報(bào)工具是天氣雷達(dá)深入應(yīng)用的一個(gè)發(fā)展方向。

新一代天氣雷達(dá)資料在人工防雹作業(yè)、云物理和降水結(jié)構(gòu)方面的應(yīng)用研究，有助于為建立人工防雹作業(yè)條件識(shí)別、作業(yè)預(yù)警和作業(yè)指揮系統(tǒng)提供技術(shù)支撐，也是當(dāng)前人工影響天氣研究發(fā)展的重要方向。

除新一代天氣雷達(dá)的應(yīng)用外，如何應(yīng)用風(fēng)廓線雷達(dá)等新型雷達(dá)的探測(cè)數(shù)據(jù)也值得進(jìn)行（預(yù)）研究。

綜上所述，福建天氣雷達(dá)與雷達(dá)氣象學(xué)科面臨的挑戰(zhàn)可概括為需要“細(xì)、快、廣”?！凹?xì)”即精細(xì)化探測(cè)，消除雜波，提高資料可用性，精細(xì)化拼圖，精細(xì)化資料應(yīng)用；“快”即快速形成各類產(chǎn)品，并快速推送至業(yè)務(wù)平臺(tái)和用戶平臺(tái)上；“廣”即進(jìn)一步增加三維空間的探測(cè)覆蓋面，尤其是提高對(duì)流層低層的覆蓋率。

4.2 近期（未來(lái)5～10年）發(fā)展任務(wù)

4.2.1科學(xué)完善雷達(dá)建設(shè)布局，填補(bǔ)盲區(qū)

完成三明、泉州、寧德和漳州4部新一代天氣雷達(dá)（CINRAD/SA）建設(shè)（見(jiàn)圖9）；開(kāi)展建陽(yáng)、龍巖2部雷達(dá)技術(shù)升級(jí)改造，改善建陽(yáng)、廈門雷達(dá)探測(cè)環(huán)境；在主要谷地、流域或人口稠密地區(qū)（如莆田、古田、福安、浦城、永安、長(zhǎng)汀等地）增設(shè)5～6臺(tái)近程雷達(dá)（如X波段雙線偏振多普勒天氣雷達(dá)、C波段雷達(dá)等），通過(guò)小型天氣雷達(dá)加密觀測(cè)，提高對(duì)特定天氣系統(tǒng)和天氣現(xiàn)象的精細(xì)化探測(cè)，彌補(bǔ)新一代天氣雷達(dá)網(wǎng)存在的盲區(qū)，進(jìn)一步提高天氣雷達(dá)網(wǎng)監(jiān)測(cè)能力，特別是提高1～2km高度雷達(dá)探測(cè)覆蓋率（見(jiàn)圖10）。

在著力完善天氣雷達(dá)網(wǎng)的同時(shí)，支持臺(tái)風(fēng)外場(chǎng)觀測(cè)基地建設(shè)。組織移動(dòng)天氣雷達(dá)、移動(dòng)L波段探空雷達(dá)和移動(dòng)風(fēng)廓線雷達(dá)等裝備，開(kāi)展臺(tái)風(fēng)外場(chǎng)觀測(cè)試驗(yàn)。

4.2.2引進(jìn)數(shù)據(jù)質(zhì)量控制技術(shù)，提升品質(zhì)

引進(jìn)天氣雷達(dá)數(shù)據(jù)質(zhì)量控制技術(shù)或成果，改進(jìn)RDA信號(hào)處理器性能和RPG軟件系統(tǒng)消除距離模糊、速度模糊、地物和同頻干擾能力，基本消除非氣象干擾回波，提高雷達(dá)基數(shù)據(jù)及其產(chǎn)品品質(zhì)。

圖9 福建省9部CINRAD/SA雷達(dá)建設(shè)后3km等高射束拼圖

圖10 未來(lái)5～10年福建天氣雷達(dá)布網(wǎng)圖

4.2.3支持雷達(dá)資料同化研究，緊跟前沿

動(dòng)過(guò)項(xiàng)目帶動(dòng)支持專項(xiàng)研究或技術(shù)引進(jìn)，緊跟學(xué)科前沿。開(kāi)展多普勒雷達(dá)資料同化方法研究，將多普勒雷達(dá)探測(cè)到的發(fā)射率因子、風(fēng)速信息等，同化進(jìn)入業(yè)務(wù)化區(qū)域數(shù)值預(yù)報(bào)模式，建立快速更新循環(huán)（RUC）或快速刷新（RR）系統(tǒng)，以改進(jìn)模式初始場(chǎng)、提高模式業(yè)務(wù)預(yù)報(bào)特別是短時(shí)臨近預(yù)報(bào)水平。開(kāi)展多雷達(dá)探測(cè)臺(tái)風(fēng)試驗(yàn)，開(kāi)展雙（多）雷達(dá)風(fēng)場(chǎng)反演技術(shù)研究，重點(diǎn)加強(qiáng)利用多普勒速度資料預(yù)測(cè)近海臺(tái)風(fēng)路徑和強(qiáng)度的方法研究。

4.2.4加速數(shù)據(jù)產(chǎn)品快速傳輸，實(shí)時(shí)應(yīng)用

將雷達(dá)數(shù)據(jù)產(chǎn)品快速傳輸業(yè)務(wù)作為全省氣象信息網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的重要內(nèi)容，借助主動(dòng)推送等技術(shù)手段，進(jìn)一步提高雷達(dá)探測(cè)數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)傳輸效率，使雷達(dá)基數(shù)據(jù)共享時(shí)限達(dá)到2～5分鐘以內(nèi)；開(kāi)展雷達(dá)資料四維實(shí)時(shí)組網(wǎng)拼圖，實(shí)現(xiàn)多波段、多等高層、多剖面的精細(xì)化拼圖；進(jìn)一步開(kāi)發(fā)研究天氣雷達(dá)集成業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)，組織面向預(yù)報(bào)員、面向用戶、面向基層的雷達(dá)業(yè)務(wù)產(chǎn)品研發(fā)，進(jìn)一步提供針對(duì)性和個(gè)性化更強(qiáng)的業(yè)務(wù)應(yīng)用產(chǎn)品，重點(diǎn)加強(qiáng)省、市、縣一體化業(yè)務(wù)產(chǎn)品研發(fā)。

4.2.5細(xì)化雷達(dá)產(chǎn)品短臨應(yīng)用，發(fā)揮效益

深入研究與當(dāng)?shù)靥鞖鈿夂蛱攸c(diǎn)和地形特點(diǎn)相關(guān)聯(lián)的雷達(dá)回波降水機(jī)制，重點(diǎn)開(kāi)展強(qiáng)降水預(yù)警預(yù)報(bào)服務(wù)應(yīng)用，建立科學(xué)、高效、流暢的業(yè)務(wù)流程，積極發(fā)揮雷達(dá)在短時(shí)臨近預(yù)報(bào)應(yīng)用中的優(yōu)勢(shì)作用；加強(qiáng)雷達(dá)資料與數(shù)值預(yù)報(bào)產(chǎn)品的聯(lián)合分析與應(yīng)用，深入研究雷達(dá)探測(cè)信息與臺(tái)風(fēng)、暴雨和強(qiáng)對(duì)流天氣的關(guān)聯(lián)，提升災(zāi)害性天氣短時(shí)臨近預(yù)報(bào)、預(yù)警能力；開(kāi)展雷達(dá)估測(cè)降水（QPE）或雷達(dá)、衛(wèi)星、地面雨量站等多源聯(lián)合估測(cè)降水（MPE）評(píng)估，開(kāi)發(fā)流域面雨量等產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)其在水文氣象中的應(yīng)用；加強(qiáng)天氣雷達(dá)資料在人工影響天氣作業(yè)指揮和作業(yè)效果評(píng)估等方面的研究與應(yīng)用。

4.2.6創(chuàng)新雷達(dá)運(yùn)行保障機(jī)制，持續(xù)發(fā)展

建立健全雷達(dá)運(yùn)行保障“二級(jí)管理、三級(jí)保障”機(jī)制，強(qiáng)化責(zé)任制和問(wèn)責(zé)制，創(chuàng)新雷達(dá)技術(shù)裝備保障新途徑，探索重要、貴重部件跨省互為備份機(jī)制，多途徑儲(chǔ)備易損易耗備件和器件，暢通備件應(yīng)急供應(yīng)渠道，探索利用社會(huì)力量、社會(huì)資源的雷達(dá)維護(hù)運(yùn)行保障機(jī)制，確保雷達(dá)技術(shù)裝備穩(wěn)定、可持續(xù)運(yùn)行；建立雷達(dá)業(yè)務(wù)運(yùn)行監(jiān)控平臺(tái)，建立故障報(bào)警、報(bào)告制度和應(yīng)急處置制度；加強(qiáng)市級(jí)信息網(wǎng)絡(luò)與技術(shù)裝備保障中心建設(shè)，完善業(yè)務(wù)流程，提高業(yè)務(wù)保障能力；完善首席機(jī)務(wù)員、領(lǐng)班機(jī)務(wù)員崗位管理和考核；依法加強(qiáng)雷達(dá)探測(cè)環(huán)境保護(hù)。由各設(shè)區(qū)市出臺(tái)雷達(dá)探測(cè)環(huán)境保護(hù)規(guī)劃或辦法，完善探測(cè)環(huán)境破壞監(jiān)控與報(bào)告制度，及時(shí)制止破壞環(huán)境行為。

4.2.7組建雷達(dá)科技創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)，人才保障

加強(qiáng)雷達(dá)學(xué)科人才引進(jìn)和培養(yǎng)，培養(yǎng)1～2名領(lǐng)軍式學(xué)科帶頭人，組建一支國(guó)內(nèi)先進(jìn)水平的學(xué)科創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)；重視與科研院校聯(lián)合共建，引進(jìn)或聘請(qǐng)高層次學(xué)科專家來(lái)閩講學(xué)、指導(dǎo)科研和業(yè)務(wù)，聯(lián)合申報(bào)科研項(xiàng)目；重視省際、省內(nèi)學(xué)科學(xué)術(shù)互動(dòng)與交流，加強(qiáng)兩岸雷達(dá)學(xué)科交流與合作，促進(jìn)雷達(dá)學(xué)科發(fā)展；重視項(xiàng)目帶動(dòng)，注重項(xiàng)目培育或預(yù)研，通過(guò)項(xiàng)目建設(shè)促進(jìn)學(xué)科人才成長(zhǎng)；加強(qiáng)設(shè)區(qū)市雷達(dá)學(xué)科人才培養(yǎng)，每個(gè)設(shè)區(qū)市的雷達(dá)學(xué)科高級(jí)職稱人才或首席機(jī)務(wù)員應(yīng)不少于2名，每個(gè)雷達(dá)業(yè)務(wù)一線崗位應(yīng)至少有1名雷達(dá)學(xué)科本科畢業(yè)的專業(yè)人才；加強(qiáng)雷達(dá)學(xué)科業(yè)務(wù)培訓(xùn)，使雷達(dá)探測(cè)信息充分應(yīng)用于實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)。

表1 福建省雷達(dá)網(wǎng)建設(shè)及雷達(dá)氣象學(xué)科近期主要發(fā)展任務(wù)

4.3 長(zhǎng)期（未來(lái)10～20年）戰(zhàn)略目標(biāo)

4.3.1發(fā)展多用途雷達(dá)

多用途雷達(dá)就是集空域警戒、航空導(dǎo)航與管制、氣象探測(cè)等需求于一身的雷達(dá)，從根本上說(shuō)，這種轉(zhuǎn)變需要多方統(tǒng)一協(xié)調(diào)各自雷達(dá)的更新，由“集中管理”向“集中操作”轉(zhuǎn)變。

4.3.2雷達(dá)資料大量同化于數(shù)值預(yù)報(bào)模式

目前，部分雷達(dá)資料已同化到一些業(yè)務(wù)數(shù)值預(yù)報(bào)模式中，比如歐洲中期天氣預(yù)報(bào)中心（ECMWF）的全球業(yè)務(wù)模式和美國(guó)的快速更新循環(huán)同化預(yù)報(bào)系統(tǒng)（RUC）。未來(lái)隨著雷達(dá)資料同化技術(shù)的逐步成熟和星載雷達(dá)等可用雷達(dá)探測(cè)信息的大幅增多，雷達(dá)資料同化進(jìn)入業(yè)務(wù)模式的比重將明顯增加。

5 建議

1）天氣雷達(dá)是探測(cè)各類災(zāi)害性天氣最為有效的技術(shù)裝備之一，全省應(yīng)高度重視天氣雷達(dá)建設(shè)，積極爭(zhēng)取國(guó)家在我省的雷達(dá)布點(diǎn)建設(shè)。各地、各級(jí)應(yīng)積極爭(zhēng)取和支持當(dāng)?shù)氐睦走_(dá)建設(shè)及其配套設(shè)施的資金投入。福建是我國(guó)應(yīng)用天氣雷達(dá)最早和最好的省份，通過(guò)不懈努力，福建應(yīng)繼續(xù)保持應(yīng)用天氣雷達(dá)新技術(shù)最好、發(fā)揮效益最好的省份。

2）雖然福建省現(xiàn)在已初步建立了新一代天氣雷達(dá)網(wǎng)，但存在覆蓋度、精度不足和資料“污染”等問(wèn)題，同時(shí)在應(yīng)用方面面臨新的挑戰(zhàn)。未來(lái)10年間，福建天氣雷達(dá)與雷達(dá)氣象發(fā)展重點(diǎn)是應(yīng)用雙極化、相位編碼和相控陣掃描等成熟工程技術(shù)，改進(jìn)新一代天氣雷達(dá)系統(tǒng)。增設(shè)雙偏振雷達(dá)或C波段雷達(dá)等近程雷達(dá)，彌補(bǔ)新一代天氣雷達(dá)網(wǎng)存在的不足。新增天氣雷達(dá)建設(shè)時(shí)，應(yīng)注意各雷達(dá)間技術(shù)體制與性能的互補(bǔ)性，充分考量區(qū)域探測(cè)重點(diǎn)與雷達(dá)架設(shè)位置（機(jī)動(dòng)區(qū)域）關(guān)系，雷達(dá)工作頻率、帶寬和功率的分配，使福建天氣雷達(dá)監(jiān)測(cè)網(wǎng)更加細(xì)密、精準(zhǔn)、可靠。

3）資料可靠性是天氣雷達(dá)應(yīng)用的基礎(chǔ)，因此雷達(dá)資料控制研究是天氣雷達(dá)應(yīng)用的前提；雷達(dá)數(shù)據(jù)同化是雷達(dá)資料應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)；天氣雷達(dá)監(jiān)測(cè)預(yù)警與高分辨率數(shù)值預(yù)報(bào)相結(jié)合是業(yè)務(wù)預(yù)報(bào)特別是短時(shí)臨近預(yù)報(bào)發(fā)展的方向。在天氣雷達(dá)學(xué)科發(fā)展過(guò)程中，要特別注重上述領(lǐng)域的科研、技術(shù)引進(jìn)和業(yè)務(wù)應(yīng)用，同時(shí)注重高性能計(jì)算能力建設(shè)。

4）發(fā)展多用途雷達(dá)是未來(lái)天氣雷達(dá)發(fā)展的長(zhǎng)遠(yuǎn)目標(biāo)。鑒于福建省臺(tái)風(fēng)、暴雨、冰雹、雨雪、凍雨等各類天氣俱全，同時(shí)，國(guó)土警戒雷達(dá)和航空管理雷達(dá)密集，開(kāi)展天氣雷達(dá)綜合觀測(cè)和多用途雷達(dá)試驗(yàn)具有優(yōu)勢(shì)條件，建議建立國(guó)家級(jí)雷達(dá)綜合觀測(cè)試驗(yàn)區(qū)，為國(guó)家和福建天氣雷達(dá)試驗(yàn)發(fā)揮優(yōu)勢(shì)，先行先試，做出貢獻(xiàn)。

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課題組成員：

魏應(yīng)植、鄧志、羅昌榮、蘇衛(wèi)東、李麟、吳陳鋒、馮晉勤、林炳干、林仲平、吳太旺、林長(zhǎng)城、李棟、潘寧、蘇萬(wàn)康、陳秋萍。