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大象雷达：了解风和云的“ looker”

Shi Tao Zhang Shishui Lian Yingze

Hainan Wanning的新一代气象雷达系统。数据图片

9月6日，根据中国气象局中央气象观测，超级台风“摩ri座”降落在海南旺庄市的海岸。着陆时，中心附近的最大风速达到17级或更高。

在监测“摩ri座”台风的过程中，除了我们熟悉的气象卫星外，气象雷达在查看台风的实时路径和捕捉台风之眼中还起着重要作用。

如今，作为对气象预防和缓解气象灾难的“第一道防线”的监视，气象雷达已成为必不可少的设备，并且在监测复杂天气（例如强风，大雨和冰雹）方面具有不可替代的优势。

那么，气象雷达和其他雷达之间有什么区别？他们面临着什么挑战？未来的发展前景是什么？请参阅对此问题的解释。

观看风和雨的“火眼”

顾名思义，气象雷达是专门用于气象检测的雷达。

气象雷达的基本原理与普通雷达相同。通过将电磁波发射到气象靶标，例如云和雨水并接收目标的回声，我们可以获得距离，径向速度和从目标到电磁波发射点等信息。在此基础上，气象雷达分析了回声特征，并获得了物理定量数据，例如云，雨，风，温度等，为传统天气预测，数值天气预报和民用航空航天飞行安全提供了必要的支持。

具体而言，当气象雷达发出的电磁波遇到悬浮的颗粒，例如云滴，雨滴，空气分子，大气中时，这些悬浮的颗粒将反向散射电磁波。反向散射电磁波返回后，雷达将根据接收到的反向散射波的幅度，延迟，相位和其他信息获得雷达观察的基本数据，然后在一系列处理后将其生成图像产物，以显示云和雨水分布特征。基于这些分配特征，气象工人可以对对流天气的位置和方向做出判断，并预测将来降水的何处。

用外行的话来说，这些雷达就像无数的“火眼”。它们发出的电磁波盯着空气中的云，雨水，水蒸气等，记录其中的粒子信息，然后将这些关键信息传输到雷达。

雷达在战争中首次用于检测飞机。在检测过程中，研究人员发现云，雨水和雪中的颗粒也会产生回声。分析这些回声可以帮助人们了解云和雨的结构和变化。

1941年，英国首次使用雷达来检测风暴。次年，麻省理工学院技术研究所专门为气象目的设计了雷达。

从1960年代到1970年代，启动了使用多普勒技术的多普勒气象雷达。雷达具有检测大气流场结构的能力。同时，集成电路被广泛用于雷达结构，并配备了小型或微型电子计算机，这些计算机可以执行实时数字处理和检测数据的数字长距离传输。在此阶段，一些气象雷达已经能够根据预先编写的程序来通过电子计算机进行观察，并逐渐发展为自动观察网络。

1980年代后，基于多普勒雷达（Doppler Radar），美国科罗拉多州立大学电子工程系的教授提出了两极化气象雷达的概念。这为大气雷达检测，气象数据分析等提供了一个更高级的平台。

早晨的日落是日落的，天气很大。从夜间观看天体现象的古人到欧洲航海家的手绘天气综合地图，再到进入大气遥感检测时代的世界，人类一直在努力揭示气象学的秘密。如今，人们可以根据五颜六色的雷达回声地图来判断天气状况，并安排其生产和生活。以降雨为例：红色和黄色的区域代表大雨至大雨，绿色区域代表降雨至中等降雨，蓝色区域是降水云系统所覆盖的区域……不同的颜色代表不同的回声强度和降水强度，可以直观地反映“下雨”，“降雨”和“多少雨”和“多长时间”。

预防灾难和减轻灾难的“童子军”

从频段范围内，气象雷达涵盖了从W频段到P频段的多个频段。这些不同的频段提供了不同的检测功能和应用方案，从而使气象雷达家族能够完全监测大气活动。

目前，可以从多个角度考虑气象雷达的分类。根据测得的特定气象元素，可以将气象雷达分为云雷达，雨雷达和风雷达。

云测试雷达。该雷达主要用于检测未形成降水量和云中物理特征的云的高度，厚度。由于云颗粒小于降水颗粒，因此云雷达的工作波长较短，因此它只能检测到云较少的高级和中层云。对于具有较大水分含量的低水平云，例如云云，冰雹等，云测量雷达的光束很难穿透。

雨量测量雷达。雷达使用雨滴，类似云的滴，冰晶，雪花等的散射效应来检测大气中降水的浓度，分布，运动和演变，然后了解天气系统的结构和特征。它可用于检测某些地区的台风，强风暴，冰雹，大雨和强烈的对流云，并可以监测天气变化。

风测量雷达。该雷达主要用于检测高海拔高度不同大气中的水平风向，风速，气压，温度，湿度和其他气象因素。风测量雷达的检测方法通常使用悬挂在气球上的反射目标或应答器连续定位气球。根据每单位时间的气球的位移，雷达可以测量不同气氛的水平风向和风速。

气象雷达家族的各种雷达都有明确的劳动分工，不仅检测到实时降雨，而且还提前分析了大气状态，并尽快检测并捕获灾难天气。

以最常见的S波段气象雷达为例，其预警的最大检测范围为460公里，定量检测范围为230公里。在距雷达6公里的地方，可以观察到从地面到2公里的大气条件。在距雷达30公里的地方，可以观察到距地面10公里的地面附近的大气条件。正是由于这种大规模，高效且近实时的观察，人们已经*提高了对灾难性天气的预警能力。

作为重要的气象监测装置，气象雷达在强烈的对流天气的预警中起着核心作用。自从今年洪水季节开始以来，长江河中和下游面临着李子的降雨，以及Shaanxi，Sichuan，Sichuan，Henan，Hainan和其他地方的大雨，气象雷达已经满足了人们对精致和实时监测的人们的需求，并及时地进行了衡量的方式，以防止人们及时地进行战争，从而使人们及时地进行了战争，从而使人们陷入困境。自然灾害在一定程度上。正是由于它在监测和灾难性天气的预警和预警中的出色作用，气象雷达被生动地称为“预防灾难和缓解”的“侦察”。

更广泛的天气防御网络

目前，随着灾难形成链的越来越复杂，气象警告的困难正在不断增加。如何更有效地监控和警告突然和灾难性的天气是大量气象工人面临的重要问题。

同时，信息技术的创新发展还促进了大规模技术设备（例如雷达）能力的发展，为气象雷达的发展提供了新的机会。例如，近年来已广泛使用的双极化气象雷达可以实现对复杂天气的更精致的监测。在工作过程中，雷达可以在水平和垂直方向上发出电磁波。除了获得传统雷达的监视信息外，它还可以获得极化参数，例如差异反射率因子，差异相移速率和相关系数。通过对这些参数的分析，气象人员可以获得有关形状，大小，相分布，降水颗粒的空间取向的更具体的气象信息，这将有助于冰雹识别，地面对象杂物识别，降水颗粒分类，雷暴内部结构研究等。

但是，为了更准确地捕获复杂的天气过程，它远非足够依靠一个气象雷达。固定在地面上的单个雷达的检测范围有限，无法覆盖更大的天气系统或单个雷达检测范围之外的强对流天气系统。从这个角度来看，对基质形式的多雷达系统的观察正成为气象雷达发展的重要方向。

借助不同类型的气象雷达进行合作和观察，气象人员可以挖掘出更精致的降水和大气运动信息，以更好地了解大气的物理定律，提前分析即将到来的降水条件，并建立更广泛的天气防御网络，以监测复杂的天气和预警。如今，我的国家已经建立了世界上最大的气象雷达观测网络，共有546个气象雷达观看了我们全国的日常生产和生活。

同时，随着气象雷达技术的发展和设备的升级，气象雷达可以与诸如双极化，相分析阵列，缩微胶卷激光，多传感器关节检测等技术叠加，以增强多种技术，以增强探测性，评估和早期的能力，以增强多种技术。

例如，用于确保航空安全性具有柔性光束的特征，可以改善信息获取时间的时间，*缩短扫描时间并节省雷达资源。将其应用于机载气象雷达的田地，可以更灵活地控制传输和接收光束，梁扫描速度和目标停留时间的形状；使用扫描和跟踪方法，可以通过资源管理，自适应检测，先进的信号处理和其他技术来实现完整的空域气象检测和重要的气象立体扫描，从而为飞行员提供全面，准确的气象情况，从而避免危险的天气并确保飞行安全。

例如，用于气象和环境保护的激光气象雷达可以利用激光和大气成分之间的相互作用来监测大气气溶胶的类型和浓度，痕量气体的浓度（臭氧，二氧化碳等），大气温度和其他参数。这不仅可以准确检测天气状况并评估自然灾害风险，还可以通过提供有关污染物组件，来源和其他数据的数据来服务环境治理。

山，河流和世界正在发生变化。不断变化的气象天气包含无限的活力，还改变了不同形状的信号，这些信号会对人们的生产和生活产生各种影响。随着科学和技术的持续发展，气象雷达的应用将更加全面和准确，还将为人类的生活带来更多的便利和安全。

资料来源：中国军事网络人的解放军每日