多普勒雷達(dá)在氣象觀測(cè)中的應(yīng)用探討

摘? 要：雷達(dá)在氣象觀測(cè)過(guò)程中發(fā)揮著非常積極的作用，隨著現(xiàn)代科技的進(jìn)步與發(fā)展，越來(lái)越多的新型技術(shù)被應(yīng)用到雷達(dá)氣象觀測(cè)過(guò)程當(dāng)中，其中就包括多普勒雷達(dá)技術(shù)。對(duì)于多普勒雷達(dá)技術(shù)而言，將其應(yīng)用到實(shí)際的氣象觀測(cè)過(guò)程中，對(duì)于提升氣象觀測(cè)質(zhì)量有著非常積極地意義。基于此，本文就重點(diǎn)對(duì)多普勒雷達(dá)在氣象觀測(cè)中的具體應(yīng)用進(jìn)行研究和探討。

關(guān)鍵詞：氣象觀測(cè);多普勒雷達(dá);雷達(dá)回波

中圖分類號(hào)：TN959.4? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2096-4706（2019）08-0051-02

Abstract：Radar plays a very active role in the process of meteorological observation. With the progress and development of modern science and technology，more and more new technologies have been applied to the process of radar meteorological observation，including Doppler radar meteorological observation. For Doppler radar technology，its application to the actual meteorological observation process has a very positive significance for improving the quality of meteorological observation. Based on this，this paper focuses on the specific application of Doppler radar in meteorological observation.

Keywords：meteorological observation;Doppler radar;radar echo

0? 引? 言

氣象觀測(cè)是現(xiàn)階段氣象工作過(guò)程中較為重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，其觀測(cè)質(zhì)量的高低不僅會(huì)對(duì)天氣預(yù)報(bào)工作的準(zhǔn)確性產(chǎn)生一定的影響，還會(huì)在此基礎(chǔ)上直接對(duì)農(nóng)業(yè)、交通、水文、軍事、環(huán)境保護(hù)等多個(gè)行業(yè)產(chǎn)生影響，因此，做好相應(yīng)的氣象觀測(cè)工作也越來(lái)越成為現(xiàn)階段氣象部門工作的一項(xiàng)重點(diǎn)。多普勒雷達(dá)作為一種新型的雷達(dá)探測(cè)技術(shù)，將其應(yīng)用到氣象觀測(cè)過(guò)程中，對(duì)于提升氣象觀測(cè)質(zhì)量有著非常積極的意義。如何將多普勒雷應(yīng)用到實(shí)際的氣象觀測(cè)過(guò)程中，并以此為基礎(chǔ)保證氣象觀測(cè)質(zhì)量，也越來(lái)越成為現(xiàn)階段氣象部門工作的重點(diǎn)。

1? 氣象雷達(dá)技術(shù)概述

1.1? 氣象雷達(dá)技術(shù)含義

所謂的氣象雷達(dá)，指的就是專門被應(yīng)用于大氣探測(cè)的雷達(dá)，其本質(zhì)上屬于主動(dòng)式微博大氣遙感設(shè)備[1]。對(duì)于氣象雷達(dá)而言，其主要是由定向天線、發(fā)射裝置、接收裝置、天線控制裝置、顯示和照相裝置、電子計(jì)算機(jī)和圖像傳輸裝置等組成，主要的作用為對(duì)中、小尺度的天氣系統(tǒng)進(jìn)行警戒和預(yù)報(bào)。隨著氣象雷達(dá)相關(guān)技術(shù)的不斷發(fā)展，現(xiàn)階段的氣象雷達(dá)對(duì)于突發(fā)性、災(zāi)害性氣候的監(jiān)測(cè)、預(yù)告以及警報(bào)具有非常重要的作用。

1.2? 氣象雷達(dá)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀分析

對(duì)于氣象雷達(dá)技術(shù)而言，其主要的工作原理為通過(guò)電磁波和大氣之間的關(guān)系進(jìn)行氣象觀測(cè)。早在20世紀(jì)40年代，雷達(dá)技術(shù)就被應(yīng)用到氣候預(yù)測(cè)過(guò)程當(dāng)中，那時(shí)的氣象雷達(dá)是通過(guò)改造后被應(yīng)用到氣象監(jiān)測(cè)過(guò)程中;20世紀(jì)50年代，氣象雷達(dá)由原來(lái)的定性研究轉(zhuǎn)變?yōu)槎垦芯?20世紀(jì)60年代，氣象雷達(dá)技術(shù)得到了較大的發(fā)展，其精度更高，并且在資料傳輸方面有著較大的進(jìn)步;自20世紀(jì)80年代之后，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)以及數(shù)字技術(shù)的發(fā)展，氣象雷達(dá)技術(shù)也得到了較大的進(jìn)步，越來(lái)越多的新型雷達(dá)技術(shù)被應(yīng)用其中，其中就包含多普勒雷達(dá)技術(shù)。

2? 多普勒雷達(dá)概述

2.1? 多普勒雷達(dá)的含義

多普勒雷達(dá)又被稱為脈沖多普勒雷達(dá)，其主要指的就是一種利用多普勒效應(yīng)來(lái)對(duì)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)位置及相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度進(jìn)行探測(cè)的一種雷達(dá)[2]。其主要是由距離波門裝置、單邊帶濾波器、主波束雜波抑制電路以及檢測(cè)濾波裝置組成，通常來(lái)講，多普勒雷達(dá)具有高分辨率、自適應(yīng)波形、重復(fù)應(yīng)用以及抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)，也正是因?yàn)槿绱耍F(xiàn)階段這一技術(shù)主要被應(yīng)用于軍事和氣象觀測(cè)方面，并且在其中都發(fā)揮著非常積極的作用。

2.2? 多普勒雷達(dá)應(yīng)用原理分析

對(duì)于多普勒雷達(dá)而言，當(dāng)其發(fā)生一固定頻率的脈沖波進(jìn)行對(duì)空掃描時(shí)，如果掃描過(guò)程中發(fā)現(xiàn)目標(biāo)，其回波頻率與發(fā)射波頻率就會(huì)出現(xiàn)頻率差，這一現(xiàn)象被稱作多普勒頻率。多普勒雷達(dá)在實(shí)際的應(yīng)用過(guò)程中，其主要的工作原理也是通過(guò)多普勒頻率來(lái)開(kāi)展。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，根據(jù)雷達(dá)傳輸?shù)亩嗥绽疹l率，可以根據(jù)其大小對(duì)雷達(dá)徑向相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度進(jìn)行監(jiān)測(cè);根據(jù)脈沖發(fā)射與接收的時(shí)間差可以對(duì)目標(biāo)距離進(jìn)行監(jiān)測(cè)，此外，還可以應(yīng)用頻率過(guò)濾法對(duì)檢測(cè)對(duì)象的多普勒譜線進(jìn)行確定[3]。

而對(duì)于氣象觀測(cè)而言，在應(yīng)用多普勒技術(shù)的過(guò)程中，其所涉及到的技術(shù)以及程序相對(duì)較多，并且需要在雷達(dá)多個(gè)部分的共同配合下完成相應(yīng)的氣象觀測(cè)任務(wù)。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，多普勒雷達(dá)在氣候觀測(cè)中的應(yīng)用原理為：通過(guò)對(duì)雷達(dá)發(fā)射電磁波吸收和散射結(jié)果對(duì)天氣系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行觀測(cè)。其應(yīng)用原理與多普勒雷達(dá)工作原理基本相同，這樣一來(lái)，根據(jù)天氣系統(tǒng)的具體特征，結(jié)合實(shí)際的雷達(dá)觀測(cè)數(shù)據(jù)，就可以在較大程度上對(duì)氣象進(jìn)行觀測(cè)。

3? 多普勒雷達(dá)在氣象觀測(cè)過(guò)程中的具體應(yīng)用

在將多普勒雷達(dá)實(shí)際應(yīng)用于氣象觀測(cè)方面的過(guò)程中，由于其所涉及到的因素有很多，因此，現(xiàn)階段多普勒雷達(dá)并未被應(yīng)用到重要的天氣預(yù)報(bào)編發(fā)過(guò)程當(dāng)中，盡管有的氣象機(jī)構(gòu)會(huì)使用多普勒雷達(dá)進(jìn)行重要天氣預(yù)報(bào)編發(fā)，但也是少數(shù)。更多時(shí)候，多普勒雷達(dá)氣象觀測(cè)技術(shù)被應(yīng)用于一些天氣現(xiàn)象和天氣預(yù)報(bào)的影響編發(fā)過(guò)程當(dāng)中。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，現(xiàn)階段多普勒雷達(dá)在氣象觀測(cè)過(guò)程中主要被應(yīng)用于以下幾個(gè)方面。

3.1? 多普勒雷達(dá)在降水觀測(cè)中的應(yīng)用

對(duì)于多普勒雷達(dá)技術(shù)而言，現(xiàn)階段其在氣象觀測(cè)過(guò)程中的較為重要的應(yīng)用就是降水觀測(cè)。一般來(lái)講，多普勒雷達(dá)回波與降水觀測(cè)之間存在著一定的關(guān)系，因此，在進(jìn)行降水觀測(cè)過(guò)程中，觀測(cè)人員應(yīng)根據(jù)觀測(cè)站觀測(cè)數(shù)據(jù)及回波強(qiáng)度相關(guān)數(shù)據(jù)，結(jié)合降雨云團(tuán)的影響，對(duì)區(qū)域內(nèi)的降水量進(jìn)行及時(shí)且準(zhǔn)確的判斷，然后根據(jù)具體的判斷結(jié)果，對(duì)其可能產(chǎn)生的影響進(jìn)行編寫，然后將其具體結(jié)果告知?dú)庀蟛块T，以此來(lái)幫助其可以更好地采取相應(yīng)的措施對(duì)一些不良情況進(jìn)行有效的預(yù)防。

3.2? 多普勒雷達(dá)在強(qiáng)對(duì)流天氣觀測(cè)中的應(yīng)用

筆者研究發(fā)現(xiàn)，對(duì)于多普勒雷達(dá)而言，基于其工作原理，將其應(yīng)用到強(qiáng)對(duì)流天氣觀測(cè)過(guò)程中具有著非常積極的意義。在進(jìn)行強(qiáng)對(duì)流天氣觀測(cè)時(shí)，其主要就是通過(guò)對(duì)多普勒雷達(dá)回波來(lái)對(duì)其類型進(jìn)行判斷，然后在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)對(duì)于氣象災(zāi)害的預(yù)測(cè)。在實(shí)際的應(yīng)用過(guò)程中，觀測(cè)人員主要是依據(jù)雷達(dá)回波數(shù)據(jù)，結(jié)合相關(guān)技術(shù)對(duì)速度分布圖進(jìn)行呈現(xiàn)，然后結(jié)合數(shù)據(jù)以及速度分布圖，實(shí)現(xiàn)對(duì)于強(qiáng)對(duì)流天氣類型進(jìn)行判斷，并在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)對(duì)于氣象災(zāi)害的預(yù)測(cè)。

比如，在對(duì)臺(tái)風(fēng)這類強(qiáng)對(duì)流天氣進(jìn)行預(yù)測(cè)時(shí)，通過(guò)多普勒雷達(dá)技術(shù)對(duì)觀測(cè)過(guò)程中的回波進(jìn)行識(shí)別，然后根據(jù)回波頻率所對(duì)應(yīng)的天氣對(duì)其進(jìn)行判斷，這樣就可以對(duì)臺(tái)風(fēng)進(jìn)行準(zhǔn)確的判斷。除了可以對(duì)強(qiáng)對(duì)流天氣進(jìn)行預(yù)測(cè)外，多普勒雷達(dá)技術(shù)對(duì)于冰雹、暴洪等也可以進(jìn)行預(yù)測(cè)及判斷[4]。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，多普勒雷達(dá)技術(shù)在對(duì)冰雹這種天氣進(jìn)行預(yù)報(bào)時(shí)，就可以通過(guò)多普勒雷達(dá)對(duì)對(duì)流風(fēng)暴中強(qiáng)烈上升的氣流進(jìn)行監(jiān)測(cè)，然后通過(guò)監(jiān)測(cè)結(jié)果對(duì)冰雹進(jìn)行精準(zhǔn)預(yù)測(cè);而對(duì)于暴洪而言，多普勒技術(shù)則可以通過(guò)對(duì)降水回波的監(jiān)測(cè)判斷是否會(huì)出現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間降水，這樣就可以對(duì)導(dǎo)致暴洪形成的天氣現(xiàn)象進(jìn)行合理的預(yù)測(cè)和判斷，并在此基礎(chǔ)上提出相應(yīng)的預(yù)防措施，對(duì)于保證人們開(kāi)展相應(yīng)的預(yù)防工作具有著非常積極的意義。

3.3? 多普勒雷達(dá)觀測(cè)站建設(shè)具體策略分析

在多普勒雷達(dá)技術(shù)應(yīng)用過(guò)程中，多普勒雷達(dá)觀測(cè)站是開(kāi)展其所有工作的重要基礎(chǔ)，因此，在實(shí)際觀測(cè)工作過(guò)程中，做好觀測(cè)站建設(shè)工作是保證其相關(guān)技術(shù)可以高效順利應(yīng)用的基礎(chǔ)。在開(kāi)展具體的建設(shè)工作時(shí)，相關(guān)工作人員應(yīng)對(duì)其觀測(cè)參數(shù)進(jìn)行仔細(xì)的校訂，同時(shí)在實(shí)際的運(yùn)行應(yīng)用過(guò)程中對(duì)其進(jìn)行定期的校準(zhǔn)，以此來(lái)保證雷達(dá)信號(hào)的強(qiáng)度和精確度。此外，在觀測(cè)站實(shí)際的工作過(guò)程中，還應(yīng)定期對(duì)相關(guān)設(shè)備進(jìn)行檢查和維護(hù)，保證其始終處于一種高效運(yùn)行狀態(tài)，只有這樣，才能更好地對(duì)觀測(cè)質(zhì)量進(jìn)行有效的保證。

4? 結(jié)? 論

綜上所述，對(duì)多普勒雷達(dá)而言，將其應(yīng)用到氣象觀測(cè)過(guò)程中對(duì)于提升氣象觀測(cè)的質(zhì)量有著非常重要的意義。盡管現(xiàn)階段氣象部門已經(jīng)將多普勒雷達(dá)應(yīng)用到實(shí)際的氣象觀測(cè)過(guò)程中，但是并未對(duì)其進(jìn)行相應(yīng)的理論研究，這樣就很難完全的發(fā)揮出其在保證觀測(cè)質(zhì)量方面的積極作用。只有對(duì)多普勒雷達(dá)的具體應(yīng)用進(jìn)行研究，才能更好地將其應(yīng)用到實(shí)際的氣象觀測(cè)過(guò)程當(dāng)中。

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作者簡(jiǎn)介：楊帆（1985.08-），男，漢族，四川資陽(yáng)人，助理工程師，本科，研究方向：氣象雷達(dá)。