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多波段多体制双偏振天气雷达数据质量分析与质量控制技术:有效降低雷达观测数据误差 来源:中国气象报社 日期:2023年12月01日07:53

天气雷达在雷暴大风、短时强降水、冰雹等灾害性天气的监测、追踪及预警中发挥着重要作用。我国自1998年开始建立S/C波段新一代天气雷达网,2016年起又将其升级为双偏振体制,并在超大城市群和偏远地区部署大量X波段双偏振雷达。

对于我国高密度部署的S/C/X波段雷达网,其探测能力、资料覆盖、时空分辨率已达到较高水平,同时双偏振体制还具备反演水凝物相态、分析云内微物理过程的能力。但是,我国天气雷达型号众多,不同型号之间差异较大,雷达原始数据的观测误差来源较广,导致双偏振雷达观测误差量级常常大于可接受的范围,制约了其在研究和业务中的应用。中国气象科学研究院灾害天气国家重点实验室(以下简称“灾害天气国家重点实验室”)研发了一套多波段多体制双偏振天气雷达数据质量分析与质量控制技术,针对国内S/C/X波段双偏振雷达在速调管、全固态、相控阵体制下的数据质量问题,提出针对性、定制化的质量控制方法。

作为该技术研究负责人,灾害天气国家重点实验室副研究员吴翀介绍,这项研究通过大量观测样本的统计分析,将影响数据质量的因素按成因划分为雷达硬件相关、电磁波传播和散射特性相关以及非降水信号相关等三方面,其中,雷达硬件相关的质量问题包括数据噪声、天线罩积水、湿避雷针、阵列天线的仰角误差、固态发射机的长短脉冲差异等,呈现为固定或随机的误差再予以订正;电磁波传播和散射特性相关的质量问题主要是衰减,对应订正的系数与波长和降水特性有关,提出了自适应的系数调整方法;非降水信号相关的质量问题包括地物污染、电磁干扰和晴空回波,根据其观测特征制定针对性的去除方法。

任何技术的研发和成熟,都离不开大量的测试和调整。为此,中国气象科学研究院建设了基于S波段双线偏振雷达数据的分钟级短临预报中试软件系统,通过国家气象信息中心气象大数据云平台开展相关雷达质控技术准业务试验,探索适用于国产双偏振雷达质量控制的关键算法技术路线和参数。

技术团队及时推进研究成果向业务的转化应用,向国家气象中心、国家气象信息中心、中国气象局气象探测中心、海南省气象台等业务单位提供了高执行效率的代码或运行库,部分成果集成进入中国气象局新一代天气雷达建设业务软件系统(ROSE)、强天气分析和短临预报系统(SWAN 3.0),在应用中取得良好的反馈。

(作者:赵宁 责任编辑:张林)



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