趙曉杰,宋玉紅,范志力,張建航
(通遼市氣象局,內(nèi)蒙古 通遼 028000)
通遼新一代天氣雷達(CIDRAD/CB),海拔高度177m,經(jīng)度122°15′39″E,緯度43°37′13″N,于2007年9月投入業(yè)務運行,隨著近十多年城市化進程速度加快,雷達站周邊高樓四起,雷達天線饋源距地面88m的高度已不再符合新一代天氣雷達觀測規(guī)定,以雷達大修技術改造建設項目為契機,擬在原址基礎上將天線底座抬升高度以改善探測環(huán)境,提高雷達數(shù)據(jù)的完整性和準確性。
國內(nèi)雷達一般采用VCP21梯掃模式,通遼新一代天氣雷達為CINRAD/CB型號,其波束寬度在1°左右,最低工作仰角為0.5°。根據(jù)《氣象探測環(huán)境保護規(guī)范-天氣雷達站(GB31223-2014)》規(guī)范要求天氣雷達站一級保護區(qū)內(nèi)不應有任何障礙物,二級保護區(qū)雷達工作在最低仰角時,固孤立障礙物遮擋容限值一般取值為0.25°,周邊所有遮擋物的總遮擋方位角在5°以內(nèi)[1,2]。一級保護區(qū)和二級保護區(qū)對遮擋障礙物都有明確的高度限制。
通遼市常年處于西風帶的控制之下,主要天氣系統(tǒng)來向為西方,通遼新一代天氣雷達無地形阻擋,但有5處高樓遮擋(見表1),建筑物主體高度均高于88m,在0.5°仰角雷達基本反射率產(chǎn)品顯示,金葉家園、城市之星累計遮擋方位角為6°;根據(jù)公式計算可以知道金葉家園、城市之星、鑫達大廈屬于一級保護區(qū)限定高度,對0.5°、1.5°仰角回波均有遮擋;蒙泰大廈、金融大廈位于二級保護區(qū)限制高度。雷達天線抬升前其限制高度均在遮擋物主體高度之下;雷達天線抬升6m后,除鑫達大廈以外,其他幾個建筑物主體高度均低于限制高度。
表1 通遼雷達天線抬升前后限制高度分析
根據(jù)天氣雷達探測環(huán)境保護規(guī)范,如果將雷達天線原址抬升6m,天線距地高度將達到94m。從圖1可以看出通遼地勢平坦無任何地形阻擋,只存在幾處高大建筑物阻擋,雷達天線抬升后東北一處最嚴重的高樓遮擋遮蔽角(鑫達大廈)從2°左右下降到1°左右,0.5°仰角累計遮擋方位角降為4°,1.5°仰角遮擋方位角降為1°,雷達天氣系統(tǒng)來向無任何遮擋,觀測環(huán)境明顯改善[3]。
圖1 通遼雷達天線抬升前后遮蔽角圖對比
通過對通遼市新一代天氣雷達2020年9月3日16∶00時大范圍降水過程的0.5°仰角一次梯掃基數(shù)據(jù)進行解析,分析該站雷達波束阻擋情況。從圖2可以看出雷達周邊仍存在多處波束阻擋,基本都是近處的高大建筑物阻擋,不存在地形阻擋,雷達回波反映的實際狀況和凈空環(huán)境數(shù)據(jù)分析的結果基本吻合。
圖2 一次大范圍降水過程分析
天線抬高后遮擋仰角降低,遮擋范圍明顯減小,基本符合新一代天氣雷達探測規(guī)范中方位連續(xù)阻擋低于5°的要求,雷達回波連續(xù)性不影響雷達數(shù)據(jù)的正常使用,能夠滿足日常氣象決策服務的需求。
筆者從探測環(huán)境保護區(qū)和凈空環(huán)境條件兩方面入手,對通遼新一代天氣雷達天線抬升后探測環(huán)境進行評估分析,得出如下幾個結論:①雷達天線抬升6m后,周邊幾個主要建筑阻擋物的實體高度大部分都處于限制高度以下,探測環(huán)境改善明顯。②從凈空環(huán)境上來看,雷達天線抬升后,除鑫達大廈的遮蔽角超過0.5°,其他遮擋物的遮蔽角情況均符合新一代探測環(huán)境要求。③鑒于通遼新一代天氣雷達周邊城市化進展情況,若需徹底解決高大建筑物對該站雷達波束的阻擋,應重新選擇適合的雷達站址,進行遷站。