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气象雷达大家族

发布时间:2022年11月17日 来源:中国气象报社

气象雷达主要分为天气雷达、风廓线雷达、探空雷达、激光雷达和云雷达等。根据波段范围又可划分为W波段雷达、Ka波段雷达、X波段雷达、C波段雷达、S波段雷达、L波段雷达等,不同波段天气雷达有各自的优势,互相协同补充。

W波段雷达和Ka波段雷达主要是用来探测云粒子气象目标。W波段雷达波长7.5~11.11毫米,Ka波段雷达波长2.73~4.00毫米,由于云滴粒径大小的分布为微米量级,因此这两个波段的雷达更适宜观测云滴粒子,也被称为云雷达。

应用较为广泛的X、C和S波段雷达则被用来探测降水,因此也叫天气雷达。

S波段多普勒天气雷达波长7.5~15厘米,可以监测半径460千米范围内台风、暴雨、飑线、冰雹、龙卷等大范围强降水天气;对雹云、龙卷等中小尺度强天气现象的有效监测和识别距离可达230千米,可在距离雷达150千米处识别雹云中尺度为2~3千米的核区,或判别尺度为10千米左右的龙卷。据悉,S波段雷达是我国业务雷达的主力,布设在我国的大部分地区。

C波段雷达波长3.75~7.5厘米,能有效地监测和预报阵风锋、下击暴流、热带气旋、风切变等系统,对台风、暴雨等大范围强降水天气的监测距离大于400千米,可对150千米半径范围内的降雨进行较准确估测。由于降水的衰减作用,C波段雷达对探测强对流中的暴雨、冰雹等能力比S波段要差一些,但是它的设备成本更低,因此C波段雷达主要布设于降水较少的中西部地区。

X波段天气雷达波长2.4~3.75厘米,种类最多,但它波长更短,受降水衰减作用大,对局地强降水等监测能力较差,探测距离也相对局限,一般在100千米以内。不过,X波段雷达算是天气雷达的“老前辈”了,因为它体积小、成本低,在我国天气雷达发展早期,对于提高云雨监测时效发挥了重要作用。

此外,由于X波段天气雷达造价低,气象部门常利用它进行强对流天气系统的补充观测。

S、C波段的雷达探测距离虽然远,但受地球曲率的影响,一些远距离的天气系统低层探测不到。然而,强对流天气,如雷暴大风、龙卷通常发生于位置较低处,很多时候需要X波段天气雷达用于补充观测,并辅助用于人工影响天气的作业指挥及效果评估。

风廓线雷达主要以晴空大气作为探测对象。在观测晴空风场时,依据探测高度与湍流尺度大小的要求,可选择的波段有甚高频(波长10毫米至1米)、超高频(波长100厘米至10厘米)和L波段(波长7.5毫米至5.0毫米)雷达。L波段雷达主要以晴空大气作为探测对象,在观测晴空风场时,依据探测高度与湍流尺度大小的要求,选择适宜的波长。

激光雷达以激光器为发射源,通过接收激光与大气介质相互作用产生的散射信号,探测气象要素、大气成分及其特性变化时空分布的主动式遥感设备。

探空雷达能够在探空气球、探空仪或反射靶的配合下完成大气不同高度上温度、湿度、气压、风向、风速等要素信息的探测。探空雷达不直接测量气象要素,它通过连续跟踪探空气球及探空仪空间位置的变化,计算出不同高度的风向和风速,将探空仪获取的温度、湿度、气压等数据传输到国家级和省级数据中心。

不同气象雷达有不同的功能,但它们并非孤立的,加强协同监测才能发挥气象雷达最大效益,最大限度地提升强对流天气的监测预警能力。

(作者:罗澜 张深寿 责任编辑:张明禄)