打造穿云越雨的“利器”！天气雷达何以成为“国之重器”？

风云变幻，瞬息万状。一直以来，人们不懈追求精准预报天气，而天气雷达如洞察天机的慧眼，捕捉风起云涌之变，筑牢气象防灾减灾第一道防线。60年来，我国天气雷达的发展历程见证了科技的不断进步。如今，它已成为监测灾害性天气不可或缺的“国之重器”。

雷达“家族”各显神通，共筑灾害天气监测网

天气雷达之所以能成为预报员的“千里眼”，是因为它们可以发射电磁波，当电磁波碰到雨滴和冰晶后被吸收、散射，朝后散射的那部分电磁波能量被天气雷达接收。根据电磁波发射与接收的时间差、能量差、相位差等信息，就可以清楚地了解天气情况，帮助预报员对未来几个小时的天气系统进行研判。

天气雷达对天气过程，尤其是灾害性天气过程的短临监测能力不可替代。多普勒天气雷达反射率及双偏振量对台风、暴雨、冰雹等天气过程进行观测，获取降水粒子的形状、尺寸大小、相态分布、空间取向以及降水类型等详细信息。而多普勒天气雷达的径向速度增加了风场信息监测功能，可以有效监测阵风锋、下击暴流、龙卷风等灾害性天气。

△长沙气象雷达标校中心126阵地实景

我国高度重视天气雷达的发展，走过了一条从研制、引进、改进到自主研发这条具有中国特色的天气雷达的曲折道路。从20世纪末开始，中国气象局就开始建设发展新一代天气雷达，逐步形成符合国情、设计科学、布局合理、运行稳定可靠的覆盖全国的天气雷达观测网。截至2023年，我国已布设了由540余部天气雷达组成的全球规模最大的观测网。

从波段来分类，天气雷达主要包含S波段、C波段和X波段。其中，S波段和C波段雷达是我国天气雷达观测网最主要的组成部分。“当暴雨来临时，S波段的穿透能力强、衰减小，而面对一般性降水时，S波段反射弱，C波段反射强。因此，在暴雨台风较多的沿海地区会以S波段天气雷达为主，在内陆地区，以C波段天气雷达为主。”中国气象局气象探测中心雷达应用室业务首席焦志敏说。

△福州（闽侯）S波段相控阵双偏振天气雷达

我国幅员辽阔，地形结构复杂多样，为解决山体、建筑等固定遮挡物导致形成观测盲区等问题，中国气象局于2021年启动投资增补建设X波段雷达填补天气雷达观测网的盲区。X波段雷达具有体积小、波长短、时空分辨率高、安装方便等特点，在观测生消变化迅速的中小尺度天气系统时优势明显。

△C波段天气雷达

技术创新无止境，国产零件实力强

从20世纪90年代升级为多普勒雷达，到2013年双偏振技术的应用，再到如今的相控阵雷达技术，创新从未停下脚步。

一直以来，我国天气雷达通过机械扫描的方式，在水平面旋转天线和垂直方向抬升仰角的方式，获得降水的三维结构。通俗地说，想“看”左边，就要把雷达的“头”扭到左边；想“看”上面，就要把雷达的“头”抬起来。这样的机械扫描方式周期相对较长，不能及时捕捉到快速变化的天气系统。

随着相控阵技术的快速发展，采用电扫描的相控阵天气雷达可以更好地探测和跟踪快速变化的中小尺度天气系统。相控阵天气雷达好比蜻蜓的复眼，由许多个“小眼睛”排列组成，可对整个平面进行扫描，看得又快又细又全，相比目前天气雷达观测网能提前4至5分钟监测到新生对流单体，为预报预警提供更加精细、准确的天气状况。目前，相控阵天气雷达最精细的分辨率可以达到30米甚至更小，能够分辨出足球场两个球门之间的降雨大小差异。截至目前，我国已建成210多部平板相控阵天气雷达，在各省（自治区、直辖市）强对流、台风等灾害性天气的监测过程中发挥了重要作用。“瞄准扫描速度快、时空分辨率高、产品定量精准等关键指标，气象部门正加快天气雷达核心技术研发，建设新型雷达试验平台，推进智能化探测技术、相控阵探测技术等研发工作；建立雷达探测技术检验测试平台，满足雷达技术创新和成果快速转化新需求。”中国气象局气象探测中心雷达运控室副主任步志超介绍。

△X波段双偏振相控阵天气雷达

多年来，以软硬件核心技术自主、可控为目标，气象部门推动雷达新装备新技术不断迭代更新，关键器件质量、观测质量、雷达运行稳定性都大大提高。“经过20多年的技术研发和国产化替代，我国天气雷达设备的国产化率已经达到95%以上的水平，且关键核心器件均有国产化器件可以替代。”专家介绍，以C波段雷达为例，我国自主研制的国产速调管，无故障工作时间超过40000小时（约4.5年）。高寿命、稳定可靠的国产速调管，是雷达国产化的核心器件之一，我国的天气雷达系统已经具备了完全自主研制的能力。

如今，新一代天气雷达在我国气象领域得到广泛应用，其技术和设备不仅可以满足国内布网要求，还出口到罗马尼亚、韩国、印度等国家。

“我国在天气雷达总体探测能力上取得了长足进步，相比国外，我国天气雷达的建设和应用水平已经接近当前的最先进水平。”南京信息工程大学教授黄兴友说。

来源：央视新闻客户端