雷達氣象站

雷達氣象站是利用氣象雷達對有效範圍內探測的氣象站。天氣雷達生成的產品大部分以極坐標方式儲存，同一徑向、數值相同的區域用一個扇形環表示。在GIS中呈現時，通常採用柵格化或者構建矢量多邊形的方式處理。前者處理速度快，但放大後會出現抽稀和變形現象；後者運算量大,但空間定位精確、圖像質量高,合併位置相鄰的同值扇形環後能大大縮短處理時間。ArcGis Engine是美國ESRI公司開發的組件庫，用於構建嵌入式GIS程式。以天氣雷達CAPPI反射率產品疊加自動氣象站雨量為例，介紹了兩類資料在GIS中同步顯示的方法。

基本介紹

• 中文名：雷達氣象站
• 外文名：radar weather station
• 解釋：利用氣象雷達對有效範圍內探測
• 國家：中國

簡介

雷達氣象站是利用氣象雷達對有效範圍內進行雷達氣象探測的氣象站。

利用氣象雷達對有效範圍內進行雷達氣象探測的氣象站。在我國，它是全國天氣監測網的組成部分之一。雷達探測獲取的天氣現象（如降性降水區）的回波照片、圖表、數據等，是天氣預報部門進行短期（0－72小時）和甚短期（0－12小時）天氣預報，特別是降水預報的重要依據，更是從事臨近（0—2小時）天氣預報服務的主要工具。

移動氣象站雷

世界上的已開發國家幾乎都建立了全國範圍的雷電監測定位網路。其中最為典型的就是美國國家閃電探測網（NLDN）。NLDN由113個IMPACTESP探測器聯網組成，探測精度高於500m，並與加拿大CLDN聯網組成了200個探測站點的大範圍探測網。與此同時，美國也已經在各種氣象試驗中使用綜合探測系統和移動綜合探測系統綜合探測系統包括SMART雷達（SR21），移動探測車輛，區域協調車輛，移動中尺度自動氣象站，車頂探測儀器（天線、採集器、感測器等，其中就安裝了雷電預警系統），可以有效地為應急氣象環境監測提供保障。在我國，一些部門也已經建立了一定規模的閃電定位系統。2003年底，國家重點工程項目“大氣監測自動化系統工程”已在氣象部門建設擁有90個閃電探測子站的全國閃電監測網。但全國範圍內的閃電監測網尚未形成，我國在雷電預警預報方面的工作也相當薄弱，基本沒有開展有針對性的雷電預警預報業務[2]。因此，建立一套快捷、有效的雷電監測預警系統尤為重要。為了解決在非固定地點開展特殊氣象服務的問題，應抓緊研究基於移動車載氣站的雷電監測預警系統。

氣雷達工作原理

氣象雷達通過方向性很強的天線向空間發射脈衝無線電波，它在傳播過程中和大氣發生各種相互作用。如大氣中水汽凝結物（雲、霧和降水）對雷達發射波的散射和吸收；非球形粒子對圓極化波散射產生的退極化作用，無線電波的空氣折射率不均勻結構和閃電放電形成的電離介質對入射波的散射，穩定層結大氣對入射波的部分反射；以及散射體積內散射目標的運動對入射波產生的都卜勒效應等。

氣象雷達回波不僅可以確定探測目標的空間位置、形狀、尺度、移動和發展變化等巨觀特性，還可以根據回波信號的振幅、相位、頻率和偏振度等確定目標物的各種物理特性，例如雲中含水量、降水強度、風場、鉛直氣流速度、大氣湍流、降水粒子譜、雲和降水粒子相態以及閃電等。此外，還可利用對流層大氣溫度和濕度隨高度的變化而引起的折射率隨高度變化的規律，由探測得到的對流層中溫度和濕度的鉛直分布求出折射率的鉛直梯度，並通過分析無線電波傳播的條件，預報雷達的探測距離，也可根據雷達探測距離的異常現象（如超折射現象）推斷大氣溫度和濕度的層結

天氣雷達結構

天氣雷達由以下幾個基本部分組成：發射機──產生高頻脈衝，定向天線──發射探測脈衝和接收回波脈衝，按收機──放大回波脈衝信號，顯示器──顯示氣象目標物（如降水區、風暴）相對於雷達的位置、回波強度和結構。天氣雷達常用的顯示器有 3種：①距離顯示器（A顯或A/R顯）。顯示不同距離上氣象目標物的回波強度的一種儀器。②平面位置顯示器 （PPI）。以雷達站為顯示中心，把氣象目標物的方位和距離的平視圖以極坐標形式顯示出來的一種指示儀器。它可反映降水區、風暴等的水平分布。③距離高度顯示器 （RHI）。把在給定方位的鉛直平面內氣象目標物的距離和高度以直角坐標形式顯示出來的一種指示儀器。它可反映降水區、風暴等的鉛直結構。70年代以後，定量探測的天氣雷達還附有小型計算機的數字處理系統。

天氣雷達特點

天氣雷達的結構有以下一些特點：①採用對數中頻放大器。它可使輸出近似正比於輸入信號強度的對數，從而保證變化範圍比較大的雲和降水回波強度都能得到相應的顯示。②有距離訂正。由於接收功率Pr和距離R的平方成反比（見氣象雷達方程），經距離訂正後便可直接比較不同距離上的回波的強弱。③具有視頻積分處理器（VIP）。由於降水回波信號具有隨機起伏的性質，需要把探測範圍分成苦幹小區域，對每一個小區域的回波信號進行平均。然後，按回波強度，實現黑白、彩色和數字分層顯示。④定量測定降水的雷達已有實時監測雷達參數設備。⑤先進的天氣雷達已由電子計算機控制，並由電子計算機處理氣象資料，如降水量、氣流速度等。

天氣雷達新一代都卜勒天氣雷達

常規天氣雷達的探測原理是利用雲雨目標物對雷達所發射電磁波的散射回波來測定其空間位置、強弱分布、垂直結構等。新一代都卜勒天氣雷達除能起到常規天氣雷達的作用外，還可以利用物理學上的都卜勒效應來測定降水粒子的徑向運動速度，推斷降水雲體的移動速度、風場結構特徵、垂直氣流速度等。新一代都卜勒天氣雷達可以有效地監測暴雨、冰雹、龍捲等災害性天氣的發生、發展；同時還具有良好的定量測量回波強度的性能，可以定量估測大範圍降水；都卜勒天氣雷達除實時提供各種圖像信息外，還可提供對多種災害性天氣的自動識別、追蹤產品。

新一代都卜勒天氣雷達在災害性天氣監測、預警方面，發揮著不可替代的作用。我國已建成的新一代都卜勒天氣雷達主要分S、C兩種波段，S波段雷達主要分布在沿海地區及主要降雨流域，C波段雷達主要分布在內陸地區。到"十一五計畫"末期，全國將建成158部都卜勒天氣雷達構成的天氣雷達網。

C波段天氣雷達

北京市氣象局的C波段都卜勒天氣雷達可以對颱風、暴雨等大範圍強降水天氣的監測距離大於400並能獲取150公里半徑範圍內的降水區降水及風場信息，可對150公里半徑範圍內的降雨進行較準確估測。與常規天氣雷達相比，CINRAD/CC雷達增加了風場信息，能有效地監測和預報陣風鋒，下擊暴流，熱帶氣旋，風切變等災害性天氣。

S波段雷達

北京新一代S波段都卜勒天氣雷達可以監視半徑為400公里範圍的地區內颱風、暴雨、颮線、冰雹、龍捲等大範圍強降水天氣，對雹雲、龍捲氣旋等中小尺度強天氣現象的有效監測和識別距離可達230公里，可在距離雷達150公里處識別雹雲中尺度為2～3公里的核區，或判別尺度為10公里左右的龍捲氣旋。其先進的技術手段將顯著增強對暴雨、冰雹等災害性天氣的監測和預警能力，進一步提高降水預報的時間、空間解析度，實現降水預報的定點、定量、定時化，為工農業生產和人民生活提供更好的氣象預報服務。