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湖南長沙:給天氣雷達立一把“標准尺”

2026年10月27日16:02 | 來源:人民網-湖南頻道
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國家級雷達標校業務平面。人民網記者 林洛頫攝
國家級雷達標校業務平面。人民網記者 林洛頫攝

人民網長沙10月27日電 (記者林洛頫)走進湖南長沙湘江新區的蓮花山,群山之上,314、126、348三大標校陣地錯落分布。這裡是長沙氣象雷達標校中心(以下簡稱標校中心),是我國唯一的國家級氣象雷達專業標校機構。技術人員依托山地試驗環境,為天氣雷達開展一系列精密檢測,努力讓分布在全國各地的天氣雷達測得更准、數據更可比。

天氣雷達是監測雷暴、冰雹、大風、短時強對流等災害性天氣的重要設備。目前,我國已建成由800多部雷達組成的骨干天氣雷達監測網絡,雷達網覆蓋范圍廣、設備類型多。不同廠家、不同波段、不同建設時期的設備,在實際運行過程中可能出現測量偏差。如何讓部署在不同地方的雷達對同一片雲雨目標得到盡可能一致的觀測結果,直接關系到氣象預報預警的准確性。

“全國有這麼多部雷達,就像有八百多把‘尺子’,但首先要弄清楚,它們的刻度是不是一樣。”湖南省首席氣象專家周旭輝介紹。

雷達數據存在偏差,影響的不只是觀測結果。如果一部雷達測得的回波強度為30dBZ,另一部卻顯示50dBZ,預報員就可能難以准確判斷降水強度。高估風險,可能引發不必要的人員轉移,增加社會調度成本﹔低估風險,則可能導致山體滑坡等災害未能得到及時防范。

讓雷達“測得准”,首先要有統一的標尺。

2022年6月,標校中心成立﹔2023年5月,中心揭牌並開展業務試運行。中心承擔氣象雷達標校能力建設、標校業務和質量評估等工作,為雷達進入業務應用前的技術把關以及運行中的質量監測提供技術支撐。

湖南為何成為標校中心的落戶地?周旭輝介紹,湖南強降雨、凍雨、強對流、冰雹等天氣類型豐富,能夠提供多樣化的實況檢驗樣本﹔加之蓮花山遠離市區,地勢相對較高,淨空環境較好,有利於減少城市復雜電磁環境對信號的干擾。同時,長沙國家綜合氣象觀測測試基地具備地基、空基、天基三位一體觀測條件,為開展雷達測試及數據質量評估比對提供了基礎。

依托這些條件,中心逐步形成“三陣地一平面”的業務布局:314陣地位於蓮花山,是主要標校陣地,承擔S波段、C波段大型雷達標校任務﹔126陣地位於觀測基地內,主要開展X波段天氣雷達和垂直廓線雷達相關標校工作﹔348陣地位於谷山,建有氣象部門首套雷達天線遠場測量系統。配套建設的高精度標准設備和國家級綜合標校業務平台,共同支撐雷達檢測與質量評估。

一部雷達如何完成標校?從儀器儀表測試、信號處理算法檢查,到天線遠場測試、無人機懸吊金屬球標校,再到與標准雷達同址對比觀測、星地一致性驗証,檢測環節覆蓋設備關鍵性能和系統運行多個方面。完成一部雷達的全套標校,通常需要3至5個月。

檢測能力也在不斷提升。中心可檢測的雷達關鍵參數由傳統的21項增加到62項,部分指標測量精度達到國際先進水平。經標校后,單部雷達反射率因子測量准確度優於0.5分貝,差分反射率測量准確度優於0.2分貝,天線增益測量准確度達到0.5分貝。

標校僅僅是設備投入運行前的一次“體檢”。雷達長期運行,性能參數可能發生變化,必須持續監測、定期復核。

據周旭輝介紹,中心正在推動覆蓋雷達設備定型、入網許可評估、業務准入、業務運行、維護升級直至報廢的全生命周期質量管理。一方面,依據氣象部門制定的功能規格需求書,對雷達系統開展測試和數據評估﹔另一方面,建立實時質量監測業務,對雷達狀態和數據質量進行實時監測。當發現指標異常或數據質量下降時,及時發出整改通知,開展檢測調試﹔同時,通過定期抽樣檢測,檢查雷達網的長期運行穩定性。

截至目前,中心已完成70余部雷達標校和質量評估,發現300余項技術問題,推動200余項問題閉環整改﹔雷達整機標校能力達到每年44部。中心還牽頭開展全國242部雷達的星地一致性驗証,全國雷達網反射率因子一致性偏差由2.97分貝降至2.5分貝以下。周旭輝表示,隨著雷達觀測數據的一致性提升,定量降水估測准確性也得到有效改善。

天氣雷達觀測能力的提升,還離不開不同波段雷達的協同。S波段、C波段和X波段雷達各有優勢:S波段和C波段雷達可以更早發現更大范圍內的強對流目標﹔而在山地、丘陵等存在地形遮擋的區域,體積較小的X波段雷達不僅可以發揮局部補盲作用,而且在發現目標后,高時空分辨率的X波段雷達還可進行跟隨式精細化掃描,幫助氣象人員進一步了解風暴結構和更多的內部細節。

這也對標校提出了更高要求。隨著雷達種類增多、觀測手段不斷豐富,如何讓不同設備的數據相互印証、有效協同,成為提升氣象觀測精細化水平的重要一環。中心正持續推進多體制、多波段雷達標校技術研究,完善從設備關鍵參數到整機系統的檢測能力。

從技術引進到自主創新,國產雷達的發展同樣需要質量體系的支撐。周旭輝介紹,我國S波段天氣雷達技術早期曾引進國外技術,經過消化吸收和結合國內運行經驗持續改進,相關設備已全部實現國產化,並出口海外。

雷達標校能力的建設,也在向國際合作拓展。2025年11月,世界氣象組織(WMO)地基綜合氣象觀測引領中心(長沙)正式揭牌,這是我國大陸首個WMO引領中心,也是該領域全球唯一獲WMO認可的此類機構。標校中心正積極參與相關國際技術標准制定,開展國際交流與能力建設,並推動高精度天氣雷達標校項目納入WMO二區協(亞洲)2025—2027年行動計劃示范項目。

從讓單部雷達測得准,到讓全國雷達網的數據質量提升,再到參與國際標准和技術交流,標校中心正在把一項專業技術工作,轉化為提升氣象觀測質量的基礎能力。對於短臨預報預警而言,統一校准、橫向可比的雷達數據,是提升天氣判斷可靠性的重要基礎。對於防災減災工作而言,這把“標准尺”所衡量的,既是預警信息的准確性,也是防災決策的科學性。

保護罩內的雷達天線和伺服系統。人民網記者 林洛頫攝
保護罩內的雷達天線和伺服系統。人民網記者 林洛頫攝
湖南省首席氣象專家周旭輝介紹相關設備運行情況。受訪單位供圖
湖南省首席氣象專家周旭輝介紹相關設備運行情況。受訪單位供圖
長沙氣象雷達標校陣地。受訪單位供圖
長沙氣象雷達標校陣地。受訪單位供圖
長沙國家綜合觀測試驗基地119平台。受訪單位供圖
長沙國家綜合觀測試驗基地119平台。受訪單位供圖
(責編:唐李晗、羅帥)

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