廈門天氣雷達(dá)將有升級版 曾使用四代天氣雷達(dá)

　　新中國成立66年多來，氣象事業(yè)取得了巨大的進(jìn)步，尤其在氣象科技、預(yù)報水平方面更是不亞于世界氣象大國。廈門，一直站在中國氣象進(jìn)步的前沿，新中國氣象的進(jìn)步，總能在廈門氣象臺（局）找到其蹤影，其中天氣雷達(dá)的發(fā)展也是技術(shù)進(jìn)步的一個縮影。

廈門天氣雷達(dá)的發(fā)展歷程　　

　　廈門是最早使用天氣雷達(dá)的地級城市之一，經(jīng)歷了711雷達(dá)、713CD雷達(dá)、714SD多普勒天氣雷達(dá)、新一代多普勒雷達(dá)714SD，以及目前正在建設(shè)中的新一代多普勒雷達(dá)CINRAD/SA。

　　從1994年開始，廈門的天氣雷達(dá)就擁有多普勒技術(shù)，除了能起到常規(guī)的作用外，還可以利用多普勒效應(yīng)來測定降水粒子的徑向運(yùn)動速度，推斷降水云體的移動速度、風(fēng)場結(jié)構(gòu)特征、垂直氣流速度等。有效地監(jiān)測暴雨、冰雹、龍卷等災(zāi)害性天氣的發(fā)生、發(fā)展；同時還具有良好的定量測量回波強(qiáng)度的性能，可以定量估測大范圍降水；多普勒天氣雷達(dá)除實時提供各種圖像信息外，還可提供對多種災(zāi)害性天氣的自動識別、追蹤。

天氣雷達(dá)的原理　　　　　　

　　天氣雷達(dá)是由軍事雷達(dá)發(fā)展而來，軍事雷達(dá)把云、雨等氣象目標(biāo)的回波作為干擾看待。1941年英國最早使用雷達(dá)探測風(fēng)暴，隨后美國專門設(shè)計了為氣象目的而使用的雷達(dá)，開始了氣象（天氣）雷達(dá)的發(fā)展歷程。

　　天氣雷達(dá)用定向天線發(fā)射脈沖無線電波，并與云、霧和降水等發(fā)生散射和吸收作用，使一部分電磁波能量返回到雷達(dá)天線并被接收下來，并在屏幕上顯示回波。近期利用多普勒效應(yīng)來測量云和降水粒子相對于雷達(dá)的徑向運(yùn)動速度，增加了探測風(fēng)向和風(fēng)速。

　　由于不同頻率的信號對目標(biāo)物回波強(qiáng)度不一樣，因此也產(chǎn)生針對性比較強(qiáng)的天氣雷達(dá)。比如用X波段（波長 2.4～3.75厘米）、C波段（波長3.75～7.5厘米）和S波段（波長7.5～15厘米）雷達(dá)探測降水，其中S波段最適用于探測暴雨和冰雹，而波長很短（如1.25厘米或0.86厘米）的則適用探測云。

　　隨著多普勒效應(yīng)被引進(jìn)天氣雷達(dá)，從上世紀(jì)九十年代開始，多普勒雷達(dá)逐漸成為天氣雷達(dá)的主流。簡而言之，多普勒效應(yīng)是由于物體輻射的波長，因為光源和觀測者的相對運(yùn)動而產(chǎn)生波長的變化。多普勒原理應(yīng)用于天氣雷達(dá)時，運(yùn)動中的氣象目標(biāo)物（包括風(fēng)）就可以散射脈沖電磁波，并發(fā)生頻率的變化。最為重要的是，氣象上非常關(guān)鍵的“風(fēng)”，也成了可以被雷達(dá)探測的項目，多普勒雷達(dá)因而成為最先進(jìn)的雷達(dá)系統(tǒng)，有“超級千里眼”之稱。

為什么要建設(shè)新雷達(dá)？　　　

　　2014年7月，廈門市政府確定了在海滄蔡尖尾山重新建設(shè)新一代多普勒天氣雷達(dá)CINRAD/SA，主要考慮了以下因素:目前正在使用的新一代多普勒天氣雷達(dá)坐落在島內(nèi)，頂端僅有195米，其被遮擋的因素很多。為了保證雷達(dá)探測不受影響，市政府規(guī)定:以狐尾山為中心，周圍近3公里的建筑高度都限制在200米以內(nèi)，10.3公里不能超過300米。這個范圍內(nèi)把廈門全島、海滄新城、杏林和集美城區(qū)大部都囊括進(jìn)去，對于廈門市的發(fā)展極為不利。為了不影響雷達(dá)探測，同時消除氣象雷達(dá)對島內(nèi)高層建筑的限高、提高廈門土地利用率，市政府與氣象部門共同決定在島外建設(shè)新一代天氣雷達(dá)。其投資由廈門市政府與中國氣象局共同承擔(dān)。

　　新建設(shè)的雷達(dá)主要建設(shè)分為兩部分:一是海滄蔡尖尾山雷達(dá)主陣地及山上道路，二是同安、翔安雷達(dá)輔助觀測陣地。海滄雷達(dá)主陣地力爭在2015年底建成。

廈門新天氣雷達(dá)優(yōu)勢有哪些？

　　即將建成的新一代天氣雷達(dá)，其作用將有很大的提升，主要體現(xiàn)在兩個方面:

　　一是雷達(dá)陣地高度的提升。雷達(dá)只有在高處，才能發(fā)揮“千里眼”的作用。現(xiàn)有的雷達(dá)陣地海拔高度僅有105米，而蔡尖尾山海拔330多米，加上塔身的高度以及雷達(dá)天線0.5度的仰角，不僅對廈門可以實現(xiàn)全方位覆蓋，而且有利于探測遠(yuǎn)處天氣系統(tǒng)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，可以極大地增加預(yù)報的把握性。

　　二是新雷達(dá)在技術(shù)上有很大的進(jìn)步。新雷達(dá)增加了雙偏振多普勒天氣雷達(dá)技術(shù)。雙偏振雷達(dá)通過測量水平反射率、水平垂直反射率差、差分傳播常數(shù)、零延遲和線性退極化比，反演出有關(guān)粒子形狀、尺寸、指向角和介電常數(shù)等參數(shù)，實現(xiàn)對目標(biāo)特性的識別。雨滴是我們最常見的降水形式，雨滴的形狀取決于在下落過程中雨滴的表面張力和壓力，以及大氣的壓力、溫度和濕度的影響。在通常情況下，直徑小于1mm的雨滴，被認(rèn)為是圓球形的，雨滴的直徑由小至大，形狀由球形變成扁球形，直徑越大，扁率就越大。簡單說，雙偏振雷達(dá)可以對降水進(jìn)行分類與識別，確認(rèn)組成云和降水的大氣粒子是液態(tài)、固態(tài)或混合態(tài)，為準(zhǔn)確預(yù)報降水提供的強(qiáng)有力數(shù)據(jù)。（市老科協(xié)供稿）

廈門曾使用四代天氣雷達(dá)

　　①711天氣雷達(dá):1975年～1980年裝備使用，主要用于強(qiáng)對流、暴雨監(jiān)測和人工影響天氣指揮及效果評估，為車載雷達(dá)，其波長為3.2cm，X波段，以測云雨為主，最大探測距離300公里。其顯示設(shè)備是早期的熒光屏，掃描線周圍才有光亮。其天線為外露類型，大風(fēng)時必須停機(jī)放下天線。

　　②713CD天氣雷達(dá):1980年在狐尾山建設(shè)，配備模擬視頻積分處理器，可對降水回波強(qiáng)度進(jìn)行較準(zhǔn)確的測量，具有定量測量降水的能力。其波長為5cm，屬于C波段，主要用于臺風(fēng)、強(qiáng)對流和暴雨監(jiān)測。其天線同樣為外露類型。

　　③714SD多普勒天氣雷達(dá):1994年廈門市政府支持廈門氣象局更新為714SD多普勒天氣雷達(dá)，屬第二代天氣雷達(dá)，配備有全數(shù)字化的視頻積分處理器，能精確處理降水回波信號，并可與多種型號天氣雷達(dá)相連接，對降水資料進(jìn)行快速處理。雷達(dá)固定在一座大樓上，其天線外圍為球體玻璃鋼，臺風(fēng)全過程都可連續(xù)開機(jī)探測。

　　④新一代多普勒雷達(dá)714SD:又稱為第三代天氣雷達(dá)，是以采用全相干體制為標(biāo)志的多普勒天氣雷達(dá)，主要用于臺風(fēng)、強(qiáng)對流和暴雨監(jiān)測。2004年建成投用，其波長7.5～15厘米，屬于S波段，可以監(jiān)視半徑為400公里范圍的地區(qū)內(nèi)臺風(fēng)、暴雨、颮線、冰雹、龍卷等大范圍強(qiáng)降水天氣，對雹云、龍卷氣旋等中小尺度強(qiáng)天氣現(xiàn)象的有效監(jiān)測和識別距離可達(dá)230公里，可在距離雷達(dá)150公里處識別雹云中尺度為2～3公里的核區(qū)，或判別尺度為10公里左右的龍卷氣旋。坐落在島內(nèi)狐尾山海拔105米處，塔樓共19層，頂端海拔高度195米，集氣象災(zāi)害監(jiān)測、科普教育、旅游觀光和夜景功能于一體，被譽(yù)為“海上明珠”。（市老科協(xié)供稿）