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湖南长沙:给天气雷达立一把“标准尺”

2026年10月27日16:02 | 来源:人民网-湖南频道
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国家级雷达标校业务平面。人民网记者 林洛頫摄
国家级雷达标校业务平面。人民网记者 林洛頫摄

人民网长沙10月27日电 (记者林洛頫)走进湖南长沙湘江新区的莲花山,群山之上,314、126、348三大标校阵地错落分布。这里是长沙气象雷达标校中心(以下简称标校中心),是我国唯一的国家级气象雷达专业标校机构。技术人员依托山地试验环境,为天气雷达开展一系列精密检测,努力让分布在全国各地的天气雷达测得更准、数据更可比。

天气雷达是监测雷暴、冰雹、大风、短时强对流等灾害性天气的重要设备。目前,我国已建成由800多部雷达组成的骨干天气雷达监测网络,雷达网覆盖范围广、设备类型多。不同厂家、不同波段、不同建设时期的设备,在实际运行过程中可能出现测量偏差。如何让部署在不同地方的雷达对同一片云雨目标得到尽可能一致的观测结果,直接关系到气象预报预警的准确性。

“全国有这么多部雷达,就像有八百多把‘尺子’,但首先要弄清楚,它们的刻度是不是一样。”湖南省首席气象专家周旭辉介绍。

雷达数据存在偏差,影响的不只是观测结果。如果一部雷达测得的回波强度为30dBZ,另一部却显示50dBZ,预报员就可能难以准确判断降水强度。高估风险,可能引发不必要的人员转移,增加社会调度成本;低估风险,则可能导致山体滑坡等灾害未能得到及时防范。

让雷达“测得准”,首先要有统一的标尺。

2022年6月,标校中心成立;2023年5月,中心揭牌并开展业务试运行。中心承担气象雷达标校能力建设、标校业务和质量评估等工作,为雷达进入业务应用前的技术把关以及运行中的质量监测提供技术支撑。

湖南为何成为标校中心的落户地?周旭辉介绍,湖南强降雨、冻雨、强对流、冰雹等天气类型丰富,能够提供多样化的实况检验样本;加之莲花山远离市区,地势相对较高,净空环境较好,有利于减少城市复杂电磁环境对信号的干扰。同时,长沙国家综合气象观测测试基地具备地基、空基、天基三位一体观测条件,为开展雷达测试及数据质量评估比对提供了基础。

依托这些条件,中心逐步形成“三阵地一平面”的业务布局:314阵地位于莲花山,是主要标校阵地,承担S波段、C波段大型雷达标校任务;126阵地位于观测基地内,主要开展X波段天气雷达和垂直廓线雷达相关标校工作;348阵地位于谷山,建有气象部门首套雷达天线远场测量系统。配套建设的高精度标准设备和国家级综合标校业务平台,共同支撑雷达检测与质量评估。

一部雷达如何完成标校?从仪器仪表测试、信号处理算法检查,到天线远场测试、无人机悬吊金属球标校,再到与标准雷达同址对比观测、星地一致性验证,检测环节覆盖设备关键性能和系统运行多个方面。完成一部雷达的全套标校,通常需要3至5个月。

检测能力也在不断提升。中心可检测的雷达关键参数由传统的21项增加到62项,部分指标测量精度达到国际先进水平。经标校后,单部雷达反射率因子测量准确度优于0.5分贝,差分反射率测量准确度优于0.2分贝,天线增益测量准确度达到0.5分贝。

标校仅仅是设备投入运行前的一次“体检”。雷达长期运行,性能参数可能发生变化,必须持续监测、定期复核。

据周旭辉介绍,中心正在推动覆盖雷达设备定型、入网许可评估、业务准入、业务运行、维护升级直至报废的全生命周期质量管理。一方面,依据气象部门制定的功能规格需求书,对雷达系统开展测试和数据评估;另一方面,建立实时质量监测业务,对雷达状态和数据质量进行实时监测。当发现指标异常或数据质量下降时,及时发出整改通知,开展检测调试;同时,通过定期抽样检测,检查雷达网的长期运行稳定性。

截至目前,中心已完成70余部雷达标校和质量评估,发现300余项技术问题,推动200余项问题闭环整改;雷达整机标校能力达到每年44部。中心还牵头开展全国242部雷达的星地一致性验证,全国雷达网反射率因子一致性偏差由2.97分贝降至2.5分贝以下。周旭辉表示,随着雷达观测数据的一致性提升,定量降水估测准确性也得到有效改善。

天气雷达观测能力的提升,还离不开不同波段雷达的协同。S波段、C波段和X波段雷达各有优势:S波段和C波段雷达可以更早发现更大范围内的强对流目标;而在山地、丘陵等存在地形遮挡的区域,体积较小的X波段雷达不仅可以发挥局部补盲作用,而且在发现目标后,高时空分辨率的X波段雷达还可进行跟随式精细化扫描,帮助气象人员进一步了解风暴结构和更多的内部细节。

这也对标校提出了更高要求。随着雷达种类增多、观测手段不断丰富,如何让不同设备的数据相互印证、有效协同,成为提升气象观测精细化水平的重要一环。中心正持续推进多体制、多波段雷达标校技术研究,完善从设备关键参数到整机系统的检测能力。

从技术引进到自主创新,国产雷达的发展同样需要质量体系的支撑。周旭辉介绍,我国S波段天气雷达技术早期曾引进国外技术,经过消化吸收和结合国内运行经验持续改进,相关设备已全部实现国产化,并出口海外。

雷达标校能力的建设,也在向国际合作拓展。2025年11月,世界气象组织(WMO)地基综合气象观测引领中心(长沙)正式揭牌,这是我国大陆首个WMO引领中心,也是该领域全球唯一获WMO认可的此类机构。标校中心正积极参与相关国际技术标准制定,开展国际交流与能力建设,并推动高精度天气雷达标校项目纳入WMO二区协(亚洲)2025—2027年行动计划示范项目。

从让单部雷达测得准,到让全国雷达网的数据质量提升,再到参与国际标准和技术交流,标校中心正在把一项专业技术工作,转化为提升气象观测质量的基础能力。对于短临预报预警而言,统一校准、横向可比的雷达数据,是提升天气判断可靠性的重要基础。对于防灾减灾工作而言,这把“标准尺”所衡量的,既是预警信息的准确性,也是防灾决策的科学性。

保护罩内的雷达天线和伺服系统。人民网记者 林洛頫摄
保护罩内的雷达天线和伺服系统。人民网记者 林洛頫摄
湖南省首席气象专家周旭辉介绍相关设备运行情况。受访单位供图
湖南省首席气象专家周旭辉介绍相关设备运行情况。受访单位供图
长沙气象雷达标校阵地。受访单位供图
长沙气象雷达标校阵地。受访单位供图
长沙国家综合观测试验基地119平台。受访单位供图
长沙国家综合观测试验基地119平台。受访单位供图
(责编:唐李晗、罗帅)

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