气象雷达的作用：资料处理设备及实时显示解决

美国曾在俄克拉荷马、堪萨斯、沃思堡、蒙内特四个雷达站进行规模较大的“D/RADEX”计划试验，目的是对这四个站的雷达资料进行数字化处理、传递、拼合和应用，并发展一种合适的设备。在所使用的 WSR-75雷达上配备了VIP，再通过计算机，将输入的雷达资料由极坐标转换成地理坐标，然后集中并转换到所使用的天气图纸的坐标中去，这样的处理给出了大面积的降水分布数字化的资料，同时还给出了移动方向和速度的数据。试验中还将这样处理后的雷达资料和卫星观测到的云图资料拼合到一张图上。气象雷达在经过 30 年的发展后，尽管一些新技术取代了它的一些观测手段（如雷达早期探测的重要目标之一——台风，目前更多地应用气象卫星来进行观测和警戒；又如激光测云技术的出现，使得对测云雷达的要求不是那样迫切了），造成它的发展方向有了一些变化，但随着一些新的应用方面出现（如为水文目的定量测定降水量，高空飞行中对晴空湍流的探测等），以及日常气象观测上要求的提高，气象雷达仍处在一个较好的发展进程中。气象雷达大致有下面几个发展趋势：

（1）雷达本身的精确、稳定、可靠和轻型化：对于雷达性能基本参数，20世纪60年代制造的一些气象雷达基本上已满足了要求，但在精确、稳定程度上不够，而这些要求对定量化是很重要的。目前一些实验室正在采用 iPn衰减器的自动灵敏度调节的试验来使雷达达到稳定，另外一些则采用计算机对雷达的发射功率、灵敏度监控来实现雷达测量的定量化。在一些新的气象雷达上稳定性能已大有改观，像 1973 年仪器观测方法委员会开会期间展出的美国的WR-100-5型的气象雷达，整机稳定在1分贝以内（早期的WSR-75雷达约为3分贝）。性能可靠、减少维修时间也是发展目标之一。WR-100-5 型雷达采用了固态电路，其无维修时间隔约为100小时。设备的体积和质量要求减小，最近制造的一些气象雷达在天线部分采用了固态的伺服系统和印刷电机等新技术，天线及基座的重量减轻到四五百千克以下，而相同波束宽度的早期气象雷达差不多有二三吨重。

（2）观测资料的自动化、数字化处理：近来，在这方面花了很大的力量，一些较为简单的处理已完成，如上面提到的维护和使用小型计算机的处理器。目前正在进行为了更进一达站的日益增多，这方面的工作肯定需要发展的。

密里根大学发明了一种设备，使 50 kHz的天电探测和雷达的探测同时在一个荧光屏上显示，对雷暴进行研究。(www.xing528.com)

（3）专用的资料处理设备：国外为了其他使用单位的需要，还设计了一些为气象雷达配备的专用处理机。日本三菱公司为东京电力公司设计了一种雷暴警报的雷达系统，通过雷达对降水云体进行观测，然后把观测到的资料送到一个小型的专用计算机，根据预先给出的可能出现雷暴时回波参数的阀值，处理后可在显示板上指出东京地区哪一处的电力网可能遭到雷击，以便采取措施。英国气象局及其他一些部门在英国的威尔士进行称为“De”计划的试验，目的是研发一种雷达资料的积累处理设备，将雷达观测到的降水回波资料处理成降水强度，再积累成降水量，得出江河流域的降水量分布和总量，提供给水利部门用来控制江河的流量和水库的蓄放水。初步试验表明，处理后的降水量分布约等于密度为 25 平方千米的一个雨量站的网得到的降水量分布。另外，美国的一些公司还设计了一种供人工降雨试验用的雷达系统，除了取得降水分布的定量数字的结果，还可以将飞机作业的轨迹用打印机记载下来，以检查作业效果。

（4）脉冲多普勒雷达方面的发展：脉冲多普勒雷达自20世纪60年代初期试制后，研究部门运用它进行了不少的工作，但到目前为止，还没有一部正式被台站采用。其原因之一是探测的距离较短，而更重要的是资料处理复杂，无法实时取得观测结果，目前研究部门正在积极地着手解决这一问题。美国空军剑桥研究实验室研制了一种脉冲多普勒雷达的平面切变显示器的显示系统，可以实时地从显示出来的回波图像判断降水中风场的环流结构。美国强风暴实验室（NSSL）也研制了一种脉冲多普勒雷达 WDS-17，可以实时地在荧光屏上显示出沿雷达径向上的平均风速分布。随着实时显示的解决，脉冲多普勒雷达将在业务上得到广泛的应用。

（5）新的雷达探测技术的研究：随着航空事业的发展，对晴空湍流（CAT）的探测日益迫切，运用雷达对晴空湍流进行探测是一种可行的方法，英国研制了大功率、超灵敏度的雷达对大气湍流进行探测，美国海军电子实验室研制了一种FM -CW雷达，可以对晴空湍流的细致结构和高度做精确的测定。在应用上，波音飞机公司已在飞机上试验安装了 5 cm 的雷达来测定晴空湍流，便于飞机在飞行时及时躲避。在对局地强风暴（冰雹、龙卷等）的研究中，也发展了新的气象雷达，美国的国家冰雹研究计划正在试制双波长雷达探测冰雹。加拿大则从偏振雷达方面着手来探测冰雹，设备已经试制成功。随着电子技术的发展、计算机的普遍使用，气象雷达设备正在飞速发展，设备的发展必然会扩大雷达气象学所研究的范围，气象雷达应用的领域将会越来越宽广。