摘要:气象天气监测雷达技术是实时监测和有效预警各类突发性和灾害性气象天气最有效的技术手段。本文围绕着国内外现代天气探测雷达的技术发展研究现状和当前我国现代天气探测雷达技术总体应用技术水平和实际应用控制能力与发达国家的差距,提出了对我国天气探测雷达技术发展的一些观点思考。
关键词：天气雷达；现状；发展思考
引言
我国地处东亚季风区，气候气象条件复杂,气温、降水和大风等多种气象要素变化率较大,并且往往带有突发性,这就直接导致目前我国各类气象自然灾害事件种类很多,灾害性气象天气频繁出现。如今,我国的社会经济正在迅速发展,灾害性天气对当今我国人民日常生活和经济上的影响明显增大。我国每年主要受暴雨、干旱、大风、台风、雷暴和冰雹等各种灾害性天气影响的人口几乎达到了6亿人次。每年只在我国沿海偏远地区登陆的几个热带风暴,一次就可能会给我国造成几亿、几十亿，甚至更多的经济损失。极端恶劣天气事件和各种突发性天气灾害对我国社会农业、交通、国防等各个方面的安全都必然有着严重威胁。
一、天气雷达发展现状
1.1国外天气雷达发展现状
美国从开始使用天气雷达至今已有三十多年的历史，从目前公布的相关资料数据来看，截止到2019年，美国已有天气雷达的总数超过三百部。仅仅通过1988年到2000年期间实施的气象现代化项目，就完成了全国165部多普勒雷达的布点建设，覆盖了美国大陆及部分沿海海域和岛屿。美国的天气雷达主要采用10公分和5公分两个波长，早期曾经使用过3公分的天气雷达，但受到降水衰减影响较大，不能及时提供可靠的陆地降水和热带风暴的观测资料,已经全部弃用。
日本目前天气雷达的发展也已经经历了5个阶段，典型的气象雷达主要有SSWR、PAWR、DP-PAWR等，其中SSWR配备的半导体发射机采用双极化能力，性能稳定，适用于精确降雨气象观测；PAWR是一种先进的气象雷达，适用于观测对流云高空时的分辨率，此类型雷达通常能在1分钟内快速进行全立体气象扫描；而DP-PAWR是最为先进的双极化气象雷达，用于对复杂气象条件进行快速、可靠性的观测,弥补传统单极化雷达PAWR的缺点。
1.2我国天气雷达发展现状
目前，我国已经规划建设完成了200多部新一代天气雷达，建成了技术先进、全球规模最大的新一代天气雷达监测网，其中最具代表性的雷达是WSR-98D天气雷达，该雷达属于S波段，与X、C波段雷达相比雨衰减小，探测范围更大，优势明显，适合建设在我国中东部地区，在短时临近天气监测预报预警领域、强对流天气预报监测和气象预警、防灾减灾、公共服务等各方面发挥了重要作用。现在新一代雷达发展较快，尤其是相控阵雷达技术，已经逐渐成为行业热点，在舰船上使用较多。但要实现实际功能应用还需要一段时间，从全国已经建成的新一代天气雷达现状来看，双偏振技术在S波段天气雷达上得到大规模应用，在现有双偏振气象雷达提高实际应用研究水平和功能拓展是现阶段较为理想的选择。
二、我国天气雷达发展历程
我国天气雷达技术的发展大致分为4个阶段。
第一阶段为20世纪60年代末到80年代的常规模拟天气雷达阶段，我国形成了51部各种型号雷达组成的天气观测网，在局部地区灾害性天气警戒，沿海地区台风预警联防和人工影响天气作业等多个方面充分发挥了积极作用。但我国天气雷达的总体技术水平和实际应用能力与发达国家基本相差20-30年。
第二阶段为20世纪70-80年代的数字化天气雷达阶段，数字天气雷达利用计算机信息技术对雷达天气回波强度监测信息进行数字化分析处理，生成各种准确定量的检测、分析、预警产品，提高了天气信息加工、分析的处理速度，增强了天气雷达监测预警和处理能力。
到20世纪90年代初，我国基本形成了由58部S波段和C波段数字化天气雷达组成的基本探测站网，开展了区域联防和数字拼图，在灾害性天气监测预警、短时预报水平和雷达定量估测降水方面取得了长足发展。此阶段在天气雷达研制生产和实际应用等方面与发达国家的差距仍然有10-20年。
第三阶段是从20世纪90年代开始的多普勒天气雷达阶段，随着国际天气雷达技术的发展新趋势和国家需求的日渐增长，我国确定了发展新一代多普勒天气雷达的思路，并通过相应研究制定了新一代多普勒天气雷达的技术规格以及需求。多普勒天气雷达采用全相参技术体制，在测定云和降水回波强度的同时，应用多普勒技术获取大气风场和湍流信息。多普勒天气雷达是研究云和降水物理学、云动力学，监测分析和预警中尺度灾害性天气最有效的工具之一。此阶段，我国多普勒天气雷达的研制和应用水平得到了极大程度的提高，与发达国家在技术和应用上的差距已小于10年。
第四阶段也就是从21世纪至今，我国形成了当今世界上技术先进、规模最大的新一代天气雷达监测网。新型雷达技术得到了快速的发展，地物对消能力、反射率、速度和谱宽等主要技术指标达到国际先进水平，雷达产品还打入国际市场，出口印度、韩国等国家。
三、天气雷达发展趋势思考
天气雷达的适用范围十分的广泛，在科技不断发展的影响下，天气雷达技术也在不断发展，最开始是对信号进行模拟，现在已经实现了信号传递的数字化，在GIS技术和组网技术不断发展的作用下，对天气雷达将会有怎样的发展提出了自己的思考。
（1）高度重视双极化降水技术的研发升级与技术改造,促进雷达自动估测降水的准确性和降水可靠性的极大提高。重视脉冲压缩技术的使用，加强天气雷达的固态化和小型化发展。天气雷达的固态化发展是天气雷达未来发展的必然趋势，因此需要加强脉冲压缩技术的使用，有效实现接收信号的压缩，实现距离分辨力的提高。同时加强天气雷达的小型化发展，实现天气雷达轻便化的目标，促进探测能力的提高。
（2）加强相控阵技术在天气雷达上的应用。相控阵雷达具有功能多、反应时间短、数据率高、抗干扰能力强、任务可靠性高等特点。相控阵雷达在气象探测中主要是对体目标的探测，而在军事上应用主要是针对点目标。
结语
随着目前我国雷达技术的不断发展,雷达网络的总体布局已经比较完善。目前,主要工作任务仍然是不断提高观测雷达的专业应用技术水平,拓展我国现有气象观测雷达的应用功能,跟上发达国家气象观测雷达的技术应用发展步伐。随着相控阵天气雷达的逐步成熟,在此技术基础上我们提出新的雷达探测技术概念,雷达探测信号采集处理与控制软件也在向多样化的方式不断发展。通过各种气象灾害雷达的广泛应用,可以大大提高我国气象灾害监测管理能力。作为气象雷达的使用者,要深入分析当前我国气象监测雷达在实际监测应用中可能存在的一些问题,在实践中不断加强有效技术措施的综合应用,促进我国气象综合监测雷达水平的不断提高,对我国气象监测雷达的未来应用发展趋势有深刻的宏观认识,扩大我国气象监测雷达综合监测的实际应用覆盖范围。
参考文献
[1]沈瑾, 甘泉, 邓小丽,等. Current situation and development trend of weather radar%天气雷达的现状及发展趋势[J]. 电子设计工程, 2011, 019(016):82-85.
[2]王用, 张杰, 张静. 新一代天气雷达灾害性天气监测能力分析及未来发展探讨[J]. 军民两用技术与产品, 2018(4).
[3]汪章维, 杨安良, 丁华君,等. 我国天气雷达的发展和趋势[J]. 浙江气象, 2019(2).
[4]谭鉴荣, 李建勇, 黄飞龙,等. 新一代天气雷达技术及其发展趋势[J]. 广东气象, 2009(3).
[5]高仲辉. 国外气象雷达现状及发展趋势[J]. 现代电子, 1992(第1期):1-6.
[6]张帅. 天气雷达在气象探测领域的应用与发展[J]. 中国战略新兴产业(理论版), 2019, 000(001):1-1.
作者简介：李珂（1979-）男，汉族，河南永城人，本科学历，工程师，从事天气雷达机务保障研究工作。