風(fēng)云變幻，瞬息萬(wàn)狀。一直以來(lái)，人們不懈追求精準(zhǔn)預(yù)報(bào)天氣，而天氣雷達(dá)如洞察天機(jī)的慧眼，捕捉風(fēng)起云涌之變，筑牢氣象防災(zāi)減災(zāi)第一道防線。60年來(lái)，我國(guó)天氣雷達(dá)的發(fā)展歷程見(jiàn)證了科技的不斷進(jìn)步。如今，它已成為監(jiān)測(cè)災(zāi)害性天氣不可或缺的“國(guó)之重器”。

　　雷達(dá)“家族”各顯神通，共筑災(zāi)害天氣監(jiān)測(cè)網(wǎng)

　　天氣雷達(dá)之所以能成為預(yù)報(bào)員的“千里眼”，是因?yàn)樗鼈兛梢园l(fā)射電磁波，當(dāng)電磁波碰到雨滴和冰晶后被吸收、散射，朝后散射的那部分電磁波能量被天氣雷達(dá)接收。根據(jù)電磁波發(fā)射與接收的時(shí)間差、能量差、相位差等信息，就可以清楚地了解天氣情況，幫助預(yù)報(bào)員對(duì)未來(lái)幾個(gè)小時(shí)的天氣系統(tǒng)進(jìn)行研判。

　　天氣雷達(dá)對(duì)天氣過(guò)程，尤其是災(zāi)害性天氣過(guò)程的短臨監(jiān)測(cè)能力不可替代。多普勒天氣雷達(dá)反射率及雙偏振量對(duì)臺(tái)風(fēng)、暴雨、冰雹等天氣過(guò)程進(jìn)行觀測(cè)，獲取降水粒子的形狀、尺寸大小、相態(tài)分布、空間取向以及降水類型等詳細(xì)信息。而多普勒天氣雷達(dá)的徑向速度增加了風(fēng)場(chǎng)信息監(jiān)測(cè)功能，可以有效監(jiān)測(cè)陣風(fēng)鋒、下?lián)舯┝鳌�龍卷風(fēng)等災(zāi)害性天氣。

　　我國(guó)高度重視天氣雷達(dá)的發(fā)展，走過(guò)了一條從研制、引進(jìn)、改進(jìn)到自主研發(fā)這條具有中國(guó)特色的天氣雷達(dá)的曲折道路。從上世紀(jì)末開(kāi)始，中國(guó)氣象局就開(kāi)始建設(shè)發(fā)展新一代天氣雷達(dá)，逐步形成符合國(guó)情、設(shè)計(jì)科學(xué)、布局合理、運(yùn)行穩(wěn)定可靠的覆蓋全國(guó)的天氣雷達(dá)觀測(cè)網(wǎng)。截至2023年，我國(guó)已布設(shè)了由540余部天氣雷達(dá)組成的全球規(guī)模最大的觀測(cè)網(wǎng)。

　　從波段來(lái)分類，天氣雷達(dá)主要包含S波段、C波段和X波段。其中，S波段和C波段雷達(dá)是我國(guó)天氣雷達(dá)觀測(cè)網(wǎng)最主要的組成部分�！爱�(dāng)暴雨來(lái)臨時(shí)，S波段的穿透能力強(qiáng)、衰減小，而面對(duì)一般性降水時(shí)，S波段反射弱，C波段反射強(qiáng)。因此，在暴雨臺(tái)風(fēng)較多的沿海地區(qū)會(huì)以S波段天氣雷達(dá)為主，在內(nèi)陸地區(qū)，則以C波段天氣雷達(dá)為主�！敝袊�(guó)氣象局氣象探測(cè)中心雷達(dá)應(yīng)用室業(yè)務(wù)首席焦志敏說(shuō)。

福州（閩侯）S波段相控陣雙偏振天氣雷達(dá)

　　我國(guó)幅福州（閩侯）S波段相控陣雙偏振天氣雷達(dá)員遼闊，地形結(jié)構(gòu)復(fù)雜多樣，為解決山體、建筑等固定遮擋物導(dǎo)致形成觀測(cè)盲區(qū)等問(wèn)題，中國(guó)氣象局于2021年啟動(dòng)投資增補(bǔ)建設(shè)X波段雷達(dá)填補(bǔ)天氣雷達(dá)觀測(cè)網(wǎng)的盲區(qū)。X波段雷達(dá)具有體積小、波長(zhǎng)短、時(shí)空分辨率高、安裝方便等特點(diǎn)，在觀測(cè)生消變化迅速的中小尺度天氣系統(tǒng)時(shí)優(yōu)勢(shì)明顯。

　　技術(shù)創(chuàng)新無(wú)止境，國(guó)產(chǎn)零件實(shí)力強(qiáng)

　　從20世紀(jì)90年代升級(jí)為多普勒雷達(dá)，到2013年雙偏振技術(shù)的應(yīng)用，再到如今的相控陣?yán)走_(dá)技術(shù)，創(chuàng)新從未停下腳步。

　　一直以來(lái)，我國(guó)天氣雷達(dá)通過(guò)機(jī)械掃描的方式，在水平面旋轉(zhuǎn)天線和垂直方向抬升仰角的方式，獲得降水的三維結(jié)構(gòu)。通俗地說(shuō)，想“看”左邊，就要把雷達(dá)的“頭”扭到左邊；想“看”上面，就要把雷達(dá)的“頭”抬起來(lái)。這樣的機(jī)械掃描方式周期相對(duì)較長(zhǎng)，不能及時(shí)捕捉到快速變化的天氣系統(tǒng)。

　　隨著相控陣技術(shù)的快速發(fā)展，采用電掃描的相控陣天氣雷達(dá)可以更好地探測(cè)和跟蹤快速變化的中小尺度天氣系統(tǒng)。相控陣天氣雷達(dá)好比蜻蜓的復(fù)眼，由許多個(gè)“小眼睛”排列組成，可對(duì)整個(gè)平面進(jìn)行掃描，看得又快又細(xì)又全，相比目前天氣雷觀測(cè)網(wǎng)能提前4至5分鐘監(jiān)測(cè)到新生對(duì)流單體，為預(yù)報(bào)預(yù)警提供更加精細(xì)、準(zhǔn)確的天氣狀況。目前，相控陣天氣雷達(dá)最精細(xì)的分辨率可以達(dá)到30米甚至更小，能夠分辨出足球場(chǎng)兩個(gè)球門(mén)之間的降雨大小差異。截至目前，我國(guó)已建成210多部平板相控陣天氣雷達(dá)，在各省（自治區(qū)、直轄市）強(qiáng)對(duì)流、臺(tái)風(fēng)等災(zāi)害性天氣的監(jiān)測(cè)過(guò)程中發(fā)揮了重要作用。

圖為X波段雙偏振相控陣天氣雷達(dá)

　　“瞄準(zhǔn)掃描速度快、時(shí)空分辨率高、產(chǎn)品定量精準(zhǔn)等關(guān)鍵指標(biāo)，氣象部門(mén)正加快天氣雷達(dá)核心技術(shù)研發(fā)，建設(shè)新型雷達(dá)試驗(yàn)平臺(tái)，推進(jìn)智能化探測(cè)技術(shù)、相控陣探測(cè)技術(shù)等研發(fā)工作；建立雷達(dá)探測(cè)技術(shù)檢驗(yàn)測(cè)試平臺(tái)，滿足雷達(dá)技術(shù)創(chuàng)新和成果快速轉(zhuǎn)化新需求。”中國(guó)氣象局氣象探測(cè)中心雷達(dá)運(yùn)控室副主任步志超介紹。

　　多年來(lái)，以軟硬件核心技術(shù)自主、可控為目標(biāo)，氣象部門(mén)推動(dòng)雷達(dá)新裝備新技術(shù)不斷迭代更新，關(guān)鍵器件質(zhì)量、觀測(cè)質(zhì)量、雷達(dá)運(yùn)行穩(wěn)定性都大大提高�！敖�(jīng)過(guò)20多年的技術(shù)研發(fā)和國(guó)產(chǎn)化替代，我國(guó)天氣雷達(dá)設(shè)備的國(guó)產(chǎn)化率已經(jīng)達(dá)到95%以上，且關(guān)鍵核心器件均有國(guó)產(chǎn)化器件可以替代。” 華云集團(tuán)高級(jí)工程師、敏視達(dá)公司雷達(dá)專家張持岸說(shuō)，以C波段雷達(dá)為例，我國(guó)自主研制的國(guó)產(chǎn)速調(diào)管，無(wú)故障工作時(shí)間超過(guò)40000小時(shí)（約4.5年）。高壽命、穩(wěn)定可靠的國(guó)產(chǎn)速調(diào)管，是雷達(dá)國(guó)產(chǎn)化的核心器件之一，我國(guó)的天氣雷達(dá)系統(tǒng)已經(jīng)具備了完全自主研制的能力。

　　如今，新一代天氣雷達(dá)在我國(guó)氣象領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，其技術(shù)和設(shè)備不僅可以滿足國(guó)內(nèi)布網(wǎng)要求，還出口到羅馬尼亞、韓國(guó)、印度等國(guó)家。

　　“我國(guó)在天氣雷達(dá)總體探測(cè)能力上取得了長(zhǎng)足進(jìn)步，相比國(guó)外，我國(guó)天氣雷達(dá)的建設(shè)和應(yīng)用水平已經(jīng)接近當(dāng)前的最先進(jìn)水平。”南京信息工程大學(xué)教授黃興友說(shuō)。

（作者：于桐 吳鵬 責(zé)任編輯：閆泓）