多普勒雷达在气象观测中的应用分析

袁珲　吴亚洲　姚凯荣

摘要：随着我国的科学技术水平提高，对气象的观测水平也有着提高。本文主要就多普勒雷达技术在气象观测当中的应用作用发挥详细探究，希望通过此次理论研究，对气象观测的具体操作起到一定促进作用。

关键词：多普勒雷达；气象观测；技术应用

气象观测的准确与否对人们的生活也有着很大，将多普勒雷达技术应用在气象观测当中，就能有助于提高气象观测的整体水平。

1 气象雷达技术的发展及多普勒雷达原理

1.1 气象雷达技术的发展现状

气象雷达技术是雷达气象学的主要内容，是通过气象雷达来对大气实施的探测，以及对雷达电磁波和大气的相互作用进行的研究。从上世纪四十年代以来，雷达在降水天气中的探测应用就开始实施，此时所运用的雷达是军用警戒雷达所进行改装的。到了我是年代就开始从定性向着定量的研究方向发展。六十年代雷达气象在很多方面都得到了发展，雷达气象方程的精度有了改进，在资料信息的传输层面也有着很大的进步[1]。八十年代后的数字技术以及信号处理技术等得到了迅速发展，一些新的气象雷达技术得到了发展应用，其中比较重要的就是多普勒雷达技术，在气象观测中发挥着重要作用，尤其其能定量估测降水以及获得风场信息功能，所以在实际气象预测中应用比较广泛。

1.2 多普勒雷达的应用原理分析

多普勒雷达的实际应用过程中，是通过多个程序来完成气象观测任务的。气象目标对雷达电磁波散射以及吸收是一个重要的过程。粒子对电磁波作用的主要方式就是吸收和散射，这也是雷达观测大气的重要基础。在电磁波束在大气当中传播遇到大气分子以及大气气溶胶等时候，入射电磁波的部分就会从这些粒子上向四周传播，这就是散射，其中的一些粒子被吸收。在向后散射的波返回雷达方向的时候会被雷达天线所接收，能够采用振幅以及位相进行提取目标物发射率因子以及平均速度等基本量，这样就能有效推断天气系统内部结构特征。

多普勒雷达在气象观测当中的应用中，电磁波在大气当中的衰减以及折射的原理了解也比较重要，衰减方面就是电磁波能量沿着传播的路径减弱，造成衰减物理的主要原因就是电磁波投射到气体分子以及云雨粒子的时候，一些能量已经被散射，还有的能量就被吸收转变成热能等，这样就会造成电磁波减弱[2]。衰减的作用下会造成雷达回波率减小以及回波失真，电磁波衰减和电磁波波长呈现出负相关，这样波长越长就会造成衰减越小。而折射就是电磁波真空当中沿着直线传播，在大气当中折射指数分布不均匀性会造成折射，这样电磁波传播路径会发生变化。

2 气象观测当中多普勒雷达技术应用

多普勒雷达技术的实际应用过程中，对气象的观测涉及到的内容比较多，编发重要天气报的几率比较小，对天气现象以及编发天气报的影响因素也比较多。其中的雷达回波和降水观测之间有着相应联系，如果是遇到了本地强对流天氣以及降雨云团的影响，有降雨发生的时候，就要能充分结合影响观测站观测范围以及回波强度，进行判断增测降水量，这样就能避免雨量瓶中水溢出，对定时观测就有着一定的影响。

多普勒雷达在对天气的监测以及预警方面能发挥积极作用，雷达观测的实时回波强度以及径向速度和速度谱宽图像当中，能提供丰富强对流天气信息，通过这一图像就能对灾害性的天气实时准确预测。雷达回波的强度是对强对流天气判断的重要依据，通过多普勒雷达的应用，就能对径向速度分布图的信息丰富呈现，能有效的对强对流天气加以判断，也能有效识别天气灾害[3]。如在对龙卷风的观测中，这一自然天气流云当中产生破坏力和大地小尺度灾害性天气，比较强的龙卷风的风速在110～200m/s间，龙卷风出现的时候就会有直径从几十到几百米漏斗状云柱从对流云云底盘旋而下，有的也能伸达到地面造成灾害。多普勒雷达技术的应用下，对其回波识别，龙卷风是二类回波单体产生，超级单体回波以及多单体回波。再比如对冰雹天气的预报，在对流风暴当中的强烈上升气流，是冰雹形成的一个重要条件，其主要发生在超级单体回波当中然后形成降落在中气旋周围钩状回波附近强回波区，结合这些特点通过多普勒雷达就能对其精确的观测。

多普勒雷达技术对暴洪的观测也能发挥积极的作用。暴洪是强降水短时间形成的局部洪水，通过多普勒雷达的观测，就能对这一气象准确的判断，提前做好预防灾害的工作。

多普勒雷达对降水天气的观测过程中，能实现定量估测大范围降水的目标。其观测的参数是在建站的时候进行仔细校准标定的，日常运行当中就能实施定时对雷达参数校准检测，对雷达回波强度以及精确度能有效保证[4]。结合雷达回波强度以及降水量的关系，就能对降水强度随着时间累积转变为将适量，这样就能对大范围的降水天气进行准确观测。另外，多普勒雷达技术对风场的观测也是比较重要的，不仅能对实时显示径向速度分布图像识别强对流天气，也能对风场信息获得，对风向以及风速的判断比较精确。

3 结语

随着科学技术的进一步升级发展，对气象领域的发展也有着积极促进作用，能最大化的提高气象观测的准确度，为人们的生产生活提供有力的天气环境，避免受到自然灾害因素的影响造成的安全事故发生。通过此次对多普勒雷达技术的发展以及应用的研究分析，就能为实际的雷达技术操作使用提供相应理论依据。

参考文献：

[1]黄传舜，陈楷荣，敖振浪，陈建军，胡斯團，李献洲.香港S波段多普勒雷达简介[J].广东气象，2016（02）.

[2]蔡学宏.汕头多普勒雷达已实现市局遥控探测[J].广东气象，2016（03）.

[3]陶丽君.云中风和湍流的多普勒雷达探测[J].大气科学，2016（01）.

[4]曹学柱.国外天气多普勒雷达发展概况[J].气象科技，2015（02）.