X波段天气雷达组网扫描策略及协同控制技术研究

何建新 李学华 徐梓欣 杨玲 雷波 王文明

1 成都信息工程大学电子工程学院，成都 610225；2 中国气象局大气探测重点开放实验室，成都 610225；3 成都远望科技有限责任公司，成都 610041

0 引言

新一代多普勒天气雷达CINRAD网络是我国灾害性天气过程监测、预警强有力的手段，然而由于地球曲率、波束阻挡、扫描模式固定等因素影响，CINRAD天气雷达在对地表以上1 km的边界层空间仅能捕获30%的天气目标，以致对中小尺度强对流天气过程漏失报警、延迟预警现象时有发生。此外，CINRAD天气雷达固定6分钟的体扫模式，大大降低了其对诸如龙卷风，下击暴流等快变天气过程的精细结构探测和跟踪监测能力。为此，美国CASA项目利用多部低成本、功率低、短程X波段天气雷达密集组网，并率先提出采用分布式协同适应探测理念，目的是提高雷达对低层空间天气过程的探测能力，弥补大雷达低空探测盲区，优化空间布局进行全方位扫描，降低地球曲率与波束阻挡对低层天气过程的影响，同时协调多部雷达对重点区域进行精细化扫描，获取目标区域更丰富的观测资料。CASA项目于2006年在美国俄克拉何马州西南部建立4部双偏振X波段天气雷达的菱形分布网络，经过试验表明，采用分布式协同控制的X波段天气雷达网络，能有效地提高了天气雷达低空风灾和强对流天气过程的预警能力。此后，美国在2013年在CASA雷达网试验成功的基础上，又在得克萨斯州的达拉斯-沃斯堡地区建立了8部X波段双偏振天气雷达组成的DFW网络，用以给气象部门提供高时空的二维和三维探测资料，加强低层大气探测、龙卷和冰雹等天气过程的探测。……