多普勒雷達在氣象觀測中的應用分析

袁琿　吳亞洲　姚凱榮

摘要：隨著我國的科學技術水平提高，對氣象的觀測水平也有著提高。本文主要就多普勒雷達技術在氣象觀測當中的應用作用發揮詳細探究，希望通過此次理論研究，對氣象觀測的具體操作起到一定促進作用。

關鍵詞：多普勒雷達；氣象觀測；技術應用

氣象觀測的準確與否對人們的生活也有著很大，將多普勒雷達技術應用在氣象觀測當中，就能有助于提高氣象觀測的整體水平。

1 氣象雷達技術的發展及多普勒雷達原理

1.1 氣象雷達技術的發展現狀

氣象雷達技術是雷達氣象學的主要內容，是通過氣象雷達來對大氣實施的探測，以及對雷達電磁波和大氣的相互作用進行的研究。從上世紀四十年代以來，雷達在降水天氣中的探測應用就開始實施，此時所運用的雷達是軍用警戒雷達所進行改裝的。到了我是年代就開始從定性向著定量的研究方向發展。六十年代雷達氣象在很多方面都得到了發展，雷達氣象方程的精度有了改進，在資料信息的傳輸層面也有著很大的進步[1]。八十年代后的數字技術以及信號處理技術等得到了迅速發展，一些新的氣象雷達技術得到了發展應用，其中比較重要的就是多普勒雷達技術，在氣象觀測中發揮著重要作用，尤其其能定量估測降水以及獲得風場信息功能，所以在實際氣象預測中應用比較廣泛。

1.2 多普勒雷達的應用原理分析

多普勒雷達的實際應用過程中，是通過多個程序來完成氣象觀測任務的。氣象目標對雷達電磁波散射以及吸收是一個重要的過程。粒子對電磁波作用的主要方式就是吸收和散射，這也是雷達觀測大氣的重要基礎。在電磁波束在大氣當中傳播遇到大氣分子以及大氣氣溶膠等時候，入射電磁波的部分就會從這些粒子上向四周傳播，這就是散射，其中的一些粒子被吸收。在向后散射的波返回雷達方向的時候會被雷達天線所接收，能夠采用振幅以及位相進行提取目標物發射率因子以及平均速度等基本量，這樣就能有效推斷天氣系統內部結構特征。

多普勒雷達在氣象觀測當中的應用中，電磁波在大氣當中的衰減以及折射的原理了解也比較重要，衰減方面就是電磁波能量沿著傳播的路徑減弱，造成衰減物理的主要原因就是電磁波投射到氣體分子以及云雨粒子的時候，一些能量已經被散射，還有的能量就被吸收轉變成熱能等，這樣就會造成電磁波減弱[2]。衰減的作用下會造成雷達回波率減小以及回波失真，電磁波衰減和電磁波波長呈現出負相關，這樣波長越長就會造成衰減越小。而折射就是電磁波真空當中沿著直線傳播，在大氣當中折射指數分布不均勻性會造成折射，這樣電磁波傳播路徑會發生變化。

2 氣象觀測當中多普勒雷達技術應用

多普勒雷達技術的實際應用過程中，對氣象的觀測涉及到的內容比較多，編發重要天氣報的幾率比較小，對天氣現象以及編發天氣報的影響因素也比較多。其中的雷達回波和降水觀測之間有著相應聯系，如果是遇到了本地強對流天氣以及降雨云團的影響，有降雨發生的時候，就要能充分結合影響觀測站觀測范圍以及回波強度，進行判斷增測降水量，這樣就能避免雨量瓶中水溢出，對定時觀測就有著一定的影響。

多普勒雷達在對天氣的監測以及預警方面能發揮積極作用，雷達觀測的實時回波強度以及徑向速度和速度譜寬圖像當中，能提供豐富強對流天氣信息，通過這一圖像就能對災害性的天氣實時準確預測。雷達回波的強度是對強對流天氣判斷的重要依據，通過多普勒雷達的應用，就能對徑向速度分布圖的信息豐富呈現，能有效的對強對流天氣加以判斷，也能有效識別天氣災害[3]。如在對龍卷風的觀測中，這一自然天氣流云當中產生破壞力和大地小尺度災害性天氣，比較強的龍卷風的風速在110～200m/s間，龍卷風出現的時候就會有直徑從幾十到幾百米漏斗狀云柱從對流云云底盤旋而下，有的也能伸達到地面造成災害。多普勒雷達技術的應用下，對其回波識別，龍卷風是二類回波單體產生，超級單體回波以及多單體回波。再比如對冰雹天氣的預報，在對流風暴當中的強烈上升氣流，是冰雹形成的一個重要條件，其主要發生在超級單體回波當中然后形成降落在中氣旋周圍鉤狀回波附近強回波區，結合這些特點通過多普勒雷達就能對其精確的觀測。

多普勒雷達技術對暴洪的觀測也能發揮積極的作用。暴洪是強降水短時間形成的局部洪水，通過多普勒雷達的觀測，就能對這一氣象準確的判斷，提前做好預防災害的工作。

多普勒雷達對降水天氣的觀測過程中，能實現定量估測大范圍降水的目標。其觀測的參數是在建站的時候進行仔細校準標定的，日常運行當中就能實施定時對雷達參數校準檢測，對雷達回波強度以及精確度能有效保證[4]。結合雷達回波強度以及降水量的關系，就能對降水強度隨著時間累積轉變為將適量，這樣就能對大范圍的降水天氣進行準確觀測。另外，多普勒雷達技術對風場的觀測也是比較重要的，不僅能對實時顯示徑向速度分布圖像識別強對流天氣，也能對風場信息獲得，對風向以及風速的判斷比較精確。

3 結語

隨著科學技術的進一步升級發展，對氣象領域的發展也有著積極促進作用，能最大化的提高氣象觀測的準確度，為人們的生產生活提供有力的天氣環境，避免受到自然災害因素的影響造成的安全事故發生。通過此次對多普勒雷達技術的發展以及應用的研究分析，就能為實際的雷達技術操作使用提供相應理論依據。

參考文獻：

[1]黃傳舜，陳楷榮，敖振浪，陳建軍，胡斯團，李獻洲.香港S波段多普勒雷達簡介[J].廣東氣象，2016（02）.

[2]蔡學宏.汕頭多普勒雷達已實現市局遙控探測[J].廣東氣象，2016（03）.

[3]陶麗君.云中風和湍流的多普勒雷達探測[J].大氣科學，2016（01）.

[4]曹學柱.國外天氣多普勒雷達發展概況[J].氣象科技，2015（02）.