我國天氣雷達與發達國家同類雷達定量對比分析報告
我國天氣雷達與發達國家同類雷達定量對比分析報告
在當下社會，報告使用的次數愈發增長，報告中涉及到專業性術語要解釋清楚。那麼一般報告是怎麼寫的呢？以下是小編收集整理的我國天氣雷達與發達國家同類雷達定量對比分析報告，僅供參考，大家一起來看看吧。
經過十多年的發展，我國已建成並投入業務執行的新一代多普勒天氣雷達總數達171部，天氣雷達在強天氣監測和預警、防災減災、公共服務等方面中發揮了重要的作用。
隨著我國基礎工業和研發能力的不斷提高，天氣雷達的執行穩定性、探測能力都有了長足的進步。但是隨著雷達技術的不斷髮展，我國與國際先進水平仍然存在一定的差距，因此客觀分析我國與國際先進水平的差距對天氣雷達的後續發展具有十分重要的參考價值和意義。
一、天氣雷達國內外對比分析
業務佈局
美國和德國的雷達業務佈網已經完成，型號單一，美國近地面1km高度邊界層的覆蓋範圍比我國高2倍以上，低空覆蓋範圍較小造成國內天氣雷達在降水（雨和雪）估算、強風暴探測、輻合帶探測及邊界層風場估算等方面能力較差，因此，需要最佳化佈局，並加強對天氣雷達探測淨空環境的保護。
觀測模式
美國雷達業務觀測中使用了晴空、降水、風暴3種觀測模式，德國使用了降水和閒置2種觀測模式，而我國天氣雷達業務觀測只採用降水模式，使得雷達對低空、弱回波、晴空回波、災害性天氣的探測能力明顯不足。因此，應逐步建立颱風、強對流、降水、晴空和高山五種觀測模式，提高我國現有雷達網的探測能力。
探測能力
國內業務雷達探測能力主要指標與國外的最大差距表現在組網雷達定量測量的均一性方面，這不僅反映了我國業務雷達在定標技術方面存在差距，同時也反映出我國業務雷達的一些重要硬體質量存在的差距。此外，我國業務雷達未全面開展雙偏振雷達升級，無偏振量觀測產品。導致我國業務雷達在定量測量（降水定量估測與徑向速度測量）差距進一步加大。因此，今後需提高組網均一性的能力。
關鍵技術
1.雙偏振技術
美國經過近15年的雙線偏振技術雷達與WSR-88D雷達比對的試驗，系統地完成了雷達同時發射與同時接收技術體制定型、偏振量ZDR的定標、利用偏振量定量估測降水和質控演算法等重要工作，並已經完成了全部雷達的雙偏振技術升級工作。德國也已經基本上完成了雙偏振升級工作。上述表明：我國在雙線偏振雷達技術應用等相關工作開展方面與美國還存在較大的差距，我們應當儘快建立開展雙線偏振雷達技術應用的試驗工作，推動我國雙線偏振雷達技術應用穩步向前。
2.
固態技術
在固態技術方面，國內雖然已經研製出了全固態的X波段和毫米波雷達，但在發射功率和脈衝壓縮主副比等引數方面與國外先進水平相差較大。因此，加快固態雷達關鍵技術的研究。
3.相控陣技術
在相控陣天氣雷達研究方面，國內和美國存在的差距主要表現在：我國沒有形成一支專業團隊長期進行系統性的試驗和比對，開展對相控陣關鍵技術評估工作。在相控陣雷達方程、定標和資料分析和質量控制等方面缺少系統性地深入研究工作。
（五）資料質量控制技術
國內目前在業務中使用的資料質控方法較少，非氣象回波不能得到有效控制，與美國相比存在一定差距。但國內針對雷達資料質控問題開展了一系列研究工作並取得進展，因此需將現有成熟質控演算法經測試評估後應用於業務系統中。力爭在6年內完成地物雜波、超折射回波、海浪回波、電磁干擾回波、噪聲回波等雜波消除演算法在業務系統中的應用，非氣象回波基本得到控制。部分天氣雷達已採用相位編碼技術和雙PRF技術，此項技術水平與美國相當。到20xx年，基本可實現相位編碼技術和自動PRT技術在我國天氣雷達業務中廣泛應用，並結合軟體演算法基本解決距離模糊和速度模糊問題。使質控後的雷達資料質量滿足模式同化的要求。
定量估測降水精度
美國天氣雷達在雙偏振升級前定量估測降水精度與我國水平相當，但其雷達在雙偏振升級後優於我國天氣雷達。到20xx年，我國天氣雷達完成雙偏振升級後，實現定量估測降水精度提高5%的目標，達到與美國同期的水平。
二、天氣雷達資料可同化存在的問題與解決措施
天氣雷達資料應用是衡量天氣雷達觀測業務能否發揮效益的重要指標之一，尤其是天氣雷達資料能否在天氣尺度數值模式與中尺度數值模式中得到應用是天氣雷達業務效益發揮的更高要求。因此，對於天氣雷達業務而言，天氣雷達資料可同化是衡量天氣雷達業務的一個十分重要的指標。目前我國已經有171部天氣雷達投入業務應用，究其可同化方面的問題主要有如下幾方面：
（一）天氣雷達資料質量方面問題
天氣雷達資料質量問題歸納起來是由三方面產生的，一是由天氣雷達硬體質量問題或維護不當造成的；其次是由雷達技術體制本身所帶來的；再則就是由於天氣雷達的觀測環境所造成；
1.雷達硬體質量問題
目前對天氣雷達資料質量產生重要影響，在硬體方面主要存在如下問題，一是多普勒天氣雷達的一些硬體的關鍵指標，如多普勒天氣雷達相干性、頻率源的穩定性、觀測精度、地物抑制能力等，再加上業務體系中對天氣雷達業務執行過程中缺失的硬體定標環節，使得我國天氣雷達在硬體方面存在的問題更加突出。
2.天氣雷達技術體制問題
我國業務天氣雷達採用的是單偏振（水平偏振）、多普勒脈衝體制，由於在體制上存在發射的重複頻率PRF造成雷達的測速範圍（不模糊速度範圍）與探測的不模糊距離範圍的矛盾，導致天氣雷達在實際探測中的距離模糊與速度模糊現象比較嚴重，尤其是速度模糊問題嚴重影響了天氣雷達在實際探測中的定量速度測量。其次，體制引出的雷達觀測模式本身造成的邊界層探測能力不足，嚴重影響了天氣雷達對邊界層的中尺度天氣系統的探測能力。最後是單偏振體制，對降水粒子的相態識別、粒子大小探測等能力明顯不足，也嚴重影響了天氣雷達資料的質量。
3.天氣雷達觀測環境帶來的問題
天氣雷達實際探測時，受其觀測環境的影響，給觀測資料帶來了許多幹擾，造成資料質量的降低，主要包括：淨空環境造成的遮擋，使得觀測資料不連續、不完整；電磁干擾造成觀測資料的雜亂散；還有超折射、海雜波、昆蟲與晴空回波造成對降水定量測量的偏差等。
天氣雷達資料資訊流程問題
目前天氣雷達觀測業務圍繞資料質量控制這一核心環節，在業務流程上也沒有得到有效解決，這方面主要表現在：一是天氣雷達資料資訊流程沒有按照資料獲得、資料質控和資料應用這樣一個基本流程進行，而是將觀測到的天氣雷達資料在沒有質量控制的情況下，直接送到了使用者端，整個資訊流程中缺少了一個系統地、完整地實時質控業務的建立；二是在資料資訊流程上，沒有從硬體段、資料段到應用段建立起三級質控，把質量問題控制在應該控制的階段。
擬解決的措施
1.加強天氣雷達資料業務質量控制
針對天氣雷達觀測業務各個環節對其觀測資料質量產生的問題，重點解決：一是雷達硬體定標的業務化問題，建立一個系統的、完整的雷達主要指標的硬體定標業務，確保天氣雷達在業務執行中獲取資料的正確；二是重點針對觀測業務中資料質量本身存在的問題，近期重點改進現存的觀測模式，以及由於地物、電磁干擾、海雜波、晴空回波等給定量降水測量帶來的偏差，建立起上述問題的.實時質控業務；遠期重點解決雷達技術體制問題，一是雷達硬體如何穩定可靠執行，如採用全固態發射技術；二是採用相位編碼、脈衝壓縮技術；三是採用雙極化技術等改進和提高天氣雷達各項效能指標。其次，加大雷達淨空環境保護確保觀測資料的連續性和完整性。
2.科學合理建立天氣雷達資料資訊業務流程
根據天氣雷達資訊實時、高效的特點，建立一個從硬體業務定標到天氣雷達資料資訊質量控制的業務流程；並在此基礎上建立起與預報和數值模式等使用者的資訊質量反饋互動的執行體制，形成天氣雷達資料觀測—資料質量控制—資料應用的三位一體的資訊流程。確保天氣雷達資料的資料可同化、可應用。
三、針對天氣雷達業務存在問題擬採取的措施和建議
針對天氣雷達與國外發達國家對比分析存在的主要問題，我國今後應當在如下幾方面開展工作：
1、加強業務天氣雷達從預研階段，研製階段，生產階段，建設階段，到應用階段的五位一體的系統的、完整的體系建設，使天氣雷達存在的問題解決在各自存在的階段，使業務天氣雷達的發展形成一個良性迴圈的發展機制。作為國家級的探測中心應當把其重點放在研製階段與建設和應用階段，尤其是研製階段中，重點解決天氣雷達業務規範、技術標準、觀測模式和質量控制方案的形成；在建設階段重點解決觀測環境、裝置准入等關鍵環節；在應用階段則重點解決業務實時質控、應用綜合評估，與使用者形成互動的機制。
2、儘快建立起天氣雷達業務的雷達站—省級—國家級的三級業務質量控體系，在雷達站級重點把好裝置硬體的質量關，做好裝置執行環境保障以及裝置定標與維護；在省級做好天氣雷達資料的質量控制，確保觀測資料有效地在業務中應用；在國家級做好各種質控演算法和新型產品的研製與開發，設計好業務天氣雷達的技術體制、做好天氣雷達全網的業務質量評估。
3、建立天氣雷達業務巡檢和日常業務的定標流程，形成有效的對天氣雷達實時執行過程中的執行監督和保障機制，形成一支從雷達站、省級探測中心到國家級探測中心的高效集約化的專業隊伍，並不斷加大天氣雷達日常業務執行維護過程中社會參與力度，使其保障逐步社會化。
4、建立天氣雷達觀測業務與預報和數值模式需求的互動機制，形成及時有效地評估從使用者端反饋來的天氣雷達業務存在的問題，前端的雷達觀測業務則根據評估進行整改，使得天氣雷達業務緊緊地圍繞著使用者的需求開展。這方面重點要形成針對天氣雷達應用的季或年度評估技術報告，前後端建立起良好的迴圈與反饋機制。