龍卷風(fēng)探測雷達(dá)研制及業(yè)務(wù)化應(yīng)用研究

■ 何建新 張福貴 周紅根 李峰 張建云

（1 成都信息工程大學(xué)；2 中國氣象局大氣探測重點開放實驗室；3 江蘇省氣象探測中心；4 中國氣象局氣象探測中心；5 中國華云氣象科技集團公司）

“龍卷風(fēng)探測雷達(dá)研制及業(yè)務(wù)化研究”（2018YFC1506100）屬于國家重點研發(fā)計劃“重大自然災(zāi)害預(yù)警及防范”項目，項目由成都信息工程大學(xué)牽頭主持，南京大學(xué)、南京信息工程大學(xué)、中國氣象科學(xué)研究院、中國氣象局氣象探測中心、國家氣象中心、江蘇省氣象探測中心、安徽省大氣探測技術(shù)保障中心、北京敏視達(dá)雷達(dá)有限公司、南京恩瑞特實業(yè)有限公司多家單位共同承擔(dān)。項目主要完成4 大項研究任務(wù)，力爭在龍卷精細(xì)化探測裝備研發(fā)及觀測方面取得突破。

研究內(nèi)容

關(guān)鍵技術(shù)

(1)研制三部雷達(dá)

●C 波段相控陣天氣雷達(dá)，體掃時間分辨率縮短至90s，并于2019年8 月在蘇北高郵地區(qū)完成部署。

●X 波段相控陣雙偏振天氣雷達(dá)，波束寬度0.7°，實現(xiàn)-32dB 的超低副瓣。

X 波段雙偏振相控陣?yán)走_(dá)

●移動式雙偏振天氣雷達(dá)，采用格里高利天線同時發(fā)射/接收3 個波束。

適應(yīng)性改造的X 波段相控陣?yán)走_(dá)

格里高利雷達(dá)天線

(2)組建三重網(wǎng)絡(luò)

●組建了龍卷雷達(dá)探測網(wǎng)，發(fā)展協(xié)同觀測技術(shù)，識別與跟蹤天氣過程特征演變，快速自動地調(diào)整各雷達(dá)掃描策略，獲取敏感區(qū)域多角度精細(xì)化回波信息。

●發(fā)展了相控陣天氣雷達(dá)數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)，確保數(shù)據(jù)傳輸與存儲的實時性。

三重網(wǎng)絡(luò)布局

龍卷雷達(dá)組網(wǎng)站點

(3)研究三個問題

●我國典型龍卷的多尺度、精細(xì)化渦旋結(jié)構(gòu)特征。

●龍卷生消演變與多尺度環(huán)境場的作用機制，包括龍卷初始渦旋的形成和結(jié)構(gòu)演變，及其與母體風(fēng)暴中對流尺度系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的關(guān)系和相互作用。

●成熟龍卷的精細(xì)化渦旋結(jié)構(gòu)及其母體風(fēng)暴動力、熱力結(jié)構(gòu)。

龍卷模擬結(jié)構(gòu)演變圖

龍卷初始渦旋精細(xì)結(jié)構(gòu)與活動規(guī)律

(4)面向業(yè)務(wù)應(yīng)用的三個步驟

●實現(xiàn)了基于深度學(xué)習(xí)的雷達(dá)龍卷特征識別算法。

●龍卷監(jiān)測預(yù)警軟件安裝于國家氣象中心，開展(仿真)業(yè)務(wù)試驗。

●成功實現(xiàn)6.12 高郵、7.22 宿州龍卷監(jiān)測預(yù)警。

6.12 龍卷災(zāi)情調(diào)查

2020 年6 月12 日項目部署的雷達(dá)網(wǎng)觀測到龍卷