風廓線雷達數據處理與應用研究

羅棟粱

（民用航空中南地區空中交通管理局氣象中心，廣東 廣州 510403）

引言：風廓線雷達是一種新型的高空探測設備，能夠實現無人看管，并實施持續性的觀測活動，和普通的探測方法相比，風廓線雷達監測出來的數據分辨率高，且種類豐富，該種探測技術的優勢特征也進一步擴大了風廓線的用途，應用范圍較廣，在航天、軍事、航空、氣象等領域中都有所涉及。

一、風廓線雷達數據處理

（一）數據收集

風廓線雷達的數據處理流程主要包括以下幾個流程，信息收集、數據傳輸至共享服務器、探測中心接收共享文件中的信息數據、統計計算數據信息、發布數據產品、發布數據狀態。其中信息中心利用氣象局的網絡系統全面采集所有風廓線雷達站中的日常監測數據，具體可以分為業務數據和狀態數據，隔六至十分鐘進行一次循環，大概能夠采集數據4.5兆左右，并將其傳輸到共享平臺當中。信息收集單元中還設置有文件提取模塊，主要是針對共享文件中的基礎信息和文件目錄進行綜合分析，將滿足相關規則的信息轉移到下一項模塊當中。其中的文件分析模塊能夠結合已經結束定義的文件規則，實施解析工作，隨后將分析結束的數據傳輸至數據庫內，如果出現非法數據，便能由相應的解析模塊進行處理。

（二）數據處理分析

狀態處理過程中具體包括以下幾項需處理信息和功能：（1）數據提取，由提取設備采集當下的狀態信息，隨后將其傳送至數據驗證模塊當中；（2）數據質量驗證，能夠驗證當下狀態數據的可靠性；（3）數據處理功能，主要是對傳輸過來的數據信息進行分析處理，根據相關規則整理狀態信息。

在導入探測數據后，便能對輸入的數據信息實施定時處理，分析傳遞過來的數據，根據標準算法處理探測數據，隨后加工為產品文件。

（三）數據展示

數據展示即能夠將狀態數據通過展示系統清晰地呈現出來，發布數據產品，統計探測數據等，為用戶了提供查詢服務。如可以查看相應的報警信息，主要包括故障報警信息和普通報警信息，通過地圖中的背景標示提供相應的提示信息，在點擊背景中的標示后，便能查看相關信息界面。巡查觀測站的基礎信息，通過點擊地圖中的測站標示便能測查測站信息，比如經緯度、區站號、站址等信息。監控顯示方式主要是地圖的形式，將整個地圖作為背景，不同的設備使用不同色彩。在多樣圖形的坐標點中，能夠通過點擊操作挑選基站，監控設備實際運行信息。

二、風廓線雷達數據應用

（一）風廓線雷達的二次開發和應用

單獨設置的風廓線雷達呈現出的大氣風場垂直分布直接產品對于認知、掌握中小尺度的天氣系統具有積極的作用，能夠幫助對系統的物理結構進行深入研究，但是單獨設置的風廓線雷達誕生的監測產品僅通過一個點中的風場垂直構成研究天氣系統結構的物理變化特征，因此研究結果存在一定的不確定性。在風廓線雷達數量超出三個時，便可以形成一種小型的區域監測網絡，利用相應的組網信息，可以研究大氣風場的內部垂直層結構，掌握天氣系統影響強度和高度。

（二）風廓線雷達信息在天氣預報和強對流天氣中的應用

風廓線雷達相關應用業務當中，使用最為頻繁的是水平風廓線信息，大氣水平風場中的風廓線垂直數據資料可以對氣旋配合國境和高空槽過境狀況進行直觀、便捷地指示，對冷暖空氣交匯、中低空氣流強弱、風場垂直切變、大氣中的冷暖平流等空間結構進行系統分析[1]。

（三）對臺風內部進行垂直監測的應用

利用風廓線雷達能夠對臺風登陸過程中的降雨垂直結構和風場內部結構實施系統性、多角度、多產品的分析。比如在蘇拉臺風登陸的過程中，移動式的風廓線雷達在登陸點附近采集到了其登陸前后的變化資料數據，通過對有效數據進行計算分析發現臺風登陸過程中的探測高度是4.8千米，而風廓線雷達的臺風登陸階段，其探測水平明顯提高[2]。風廓線雷達檢測出來的垂直結構資料信息，能夠通過水平風速、垂直速度和信噪比等因素對臺風登陸過程中的風場變化進行綜合分析。結果發現，在風眼過境時，風向從原來的偏北風轉化成一種偏南風向，同時風向的改變是從高空逐漸向下轉變的。通過分析臺風的風場結構，能夠對其風雨影響、傳播路徑、演變發展等氣象預報提供可靠支撐。

三、未來展望

隨著科技的持續發展，新型風廓線雷達逐漸在社會各個領域中推廣開來，進而擴充了氣象資料，能夠提升氣象預報的整體水平。但從整體的研究層面來看，還處于一種初級發展環節，在較為復雜的天氣變化狀態中需要進行深入的探索和研究。風場信息數據的整體質量能夠對數據應用狀態產生直接影響，目前在沒有建立起全面的質量監控體系，在消除影響較大的雜波干擾、剔除風場干擾數據等方面還需要加強改進，特別是要對風廓線雷達檢測中非均勻降雨的影響進行重點研究。風廓線雷達的降雨低模式反射率為降雨垂直結構探測中的風廓線雷達打好了基礎，為了進一步擴大風廓線雷達的應用范圍，應該對降雨反射率的低模式和高模式反演進行重點研究，健全反射率結構。風廓線雷達中的數據信息在一定程度上增加了對于高空風場的研究，但還需要進一步強化各個風廓線雷達站點之間的數據聯系，同時為數據驗證工作提供有效渠道，為后續工作的順利進行打好基礎。

結語：綜上所述，我國地域面積較廣，因此氣候條件也呈現出多樣化特征，各地氣象災害各不相同，新型風廓線雷達的出現，能夠提升我國對于氣象災害的預警能力，保證風場數據的準確性和可靠性，進而提高了風場數據的利用效率，但從目前的實際發展狀況來看，還有較大的發展空間。