我國天氣雷達與發(fā)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(shù)愈發(fā)增長，報告中涉及到專業(yè)性術語要解釋清楚。那么一般報告是怎么寫的呢？以下是小編收集整理的我國天氣雷達與發(fā)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(jīng)過十多年的發(fā)展，我國已建成并投入業(yè)務運行的新一代多普勒天氣雷達總數(shù)達171部，天氣雷達在強天氣監(jiān)測和預警、防災減災、公共服務等方面中發(fā)揮了重要的作用。
隨著我國基礎工業(yè)和研發(fā)能力的不斷提高，天氣雷達的運行穩(wěn)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發(fā)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后續(xù)發(fā)展具有十分重要的參考價值和意義。
一、天氣雷達國內(nèi)外對比分析
業(yè)務布局
美國和德國的雷達業(yè)務布網(wǎng)已經(jīng)完成，型號單一，美國近地面1km高度邊界層的覆蓋范圍比我國高2倍以上，低空覆蓋范圍較小造成國內(nèi)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，需要優(yōu)化布局，并加強對天氣雷達探測凈空環(huán)境的保護。
觀測模式
美國雷達業(yè)務觀測中使用了晴空、降水、風暴3種觀測模式，德國使用了降水和閑置2種觀測模式，而我國天氣雷達業(yè)務觀測只采用降水模式，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，應逐步建立臺風、強對流、降水、晴空和高山五種觀測模式，提高我國現(xiàn)有雷達網(wǎng)的探測能力。
探測能力
國內(nèi)業(yè)務雷達探測能力主要指標與國外的最大差距表現(xiàn)在組網(wǎng)雷達定量測量的均一性方面，這不僅反映了我國業(yè)務雷達在定標技術方面存在差距，同時也反映出我國業(yè)務雷達的一些重要硬件質(zhì)量存在的差距。此外，我國業(yè)務雷達未全面開展雙偏振雷達升級，無偏振量觀測產(chǎn)品。導致我國業(yè)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，今后需提高組網(wǎng)均一性的能力。
關鍵技術
1.雙偏振技術
美國經(jīng)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(tǒng)地完成了雷達同時發(fā)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(zhì)控算法等重要工作，并已經(jīng)完成了全部雷達的雙偏振技術升級工作。德國也已經(jīng)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，我們應當盡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(wěn)步向前。
2.
固態(tài)技術
在固態(tài)技術方面，國內(nèi)雖然已經(jīng)研制出了全固態(tài)的X波段和毫米波雷達，但在發(fā)射功率和脈沖壓縮主副比等參數(shù)方面與國外先進水平相差較大。因此，加快固態(tài)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(nèi)和美國存在的差距主要表現(xiàn)在：我國沒有形成一支專業(yè)團隊長期進行系統(tǒng)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、定標和數(shù)據(jù)分析和質(zhì)量控制等方面缺少系統(tǒng)性地深入研究工作。
（五）數(shù)據(jù)質(zhì)量控制技術
國內(nèi)目前在業(yè)務中使用的數(shù)據(jù)質(zhì)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(nèi)針對雷達數(shù)據(jù)質(zhì)控問題開展了一系列研究工作并取得進展，因此需將現(xiàn)有成熟質(zhì)控算法經(jīng)測試評估后應用于業(yè)務系統(tǒng)中。力爭在6年內(nèi)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算法在業(yè)務系統(tǒng)中的應用，非氣象回波基本得到控制。部分天氣雷達已采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(xiàn)相位編碼技術和自動PRT技術在我國天氣雷達業(yè)務中廣泛應用，并結(jié)合軟件算法基本解決距離模糊和速度模糊問題。使質(zhì)控后的雷達數(shù)據(jù)質(zhì)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后優(yōu)于我國天氣雷達。到20xx年，我國天氣雷達完成雙偏振升級后，實現(xiàn)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(yè)務能否發(fā)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(shù)值模式與中尺度數(shù)值模式中得到應用是天氣雷達業(yè)務效益發(fā)揮的更高要求。因此，對于天氣雷達業(yè)務而言，天氣雷達資料可同化是衡量天氣雷達業(yè)務的一個十分重要的指標。目前我國已經(jīng)有171部天氣雷達投入業(yè)務應用，究其可同化方面的問題主要有如下幾方面：
（一）天氣雷達數(shù)據(jù)質(zhì)量方面問題
天氣雷達數(shù)據(jù)質(zhì)量問題歸納起來是由三方面產(chǎn)生的，一是由天氣雷達硬件質(zhì)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；再則就是由于天氣雷達的觀測環(huán)境所造成；
1.雷達硬件質(zhì)量問題
目前對天氣雷達數(shù)據(jù)質(zhì)量產(chǎn)生重要影響，在硬件方面主要存在如下問題，一是多普勒天氣雷達的一些硬件的關鍵指標，如多普勒天氣雷達相干性、頻率源的穩(wěn)定性、觀測精度、地物抑制能力等，再加上業(yè)務體系中對天氣雷達業(yè)務運行過程中缺失的硬件定標環(huán)節(jié)，使得我國天氣雷達在硬件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(yè)務天氣雷達采用的是單偏振（水平偏振）、多普勒脈沖體制，由于在體制上存在發(fā)射的重復頻率PRF造成雷達的測速范圍（不模糊速度范圍）與探測的不模糊距離范圍的矛盾，導致天氣雷達在實際探測中的距離模糊與速度模糊現(xiàn)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(tǒng)的探測能力。最后是單偏振體制，對降水粒子的相態(tài)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數(shù)據(jù)的質(zhì)量。
3.天氣雷達觀測環(huán)境帶來的問題
天氣雷達實際探測時，受其觀測環(huán)境的影響，給觀測數(shù)據(jù)帶來了許多干擾，造成數(shù)據(jù)質(zhì)量的降低，主要包括：凈空環(huán)境造成的遮擋，使得觀測數(shù)據(jù)不連續(xù)、不完整；電磁干擾造成觀測數(shù)據(jù)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。
天氣雷達資料信息流程問題
目前天氣雷達觀測業(yè)務圍繞數(shù)據(jù)質(zhì)量控制這一核心環(huán)節(jié)，在業(yè)務流程上也沒有得到有效解決，這方面主要表現(xiàn)在：一是天氣雷達資料信息流程沒有按照數(shù)據(jù)獲得、數(shù)據(jù)質(zhì)控和數(shù)據(jù)應用這樣一個基本流程進行，而是將觀測到的天氣雷達數(shù)據(jù)在沒有質(zhì)量控制的情況下，直接送到了用戶端，整個信息流程中缺少了一個系統(tǒng)地、完整地實時質(zhì)控業(yè)務的建立；二是在數(shù)據(jù)信息流程上，沒有從硬件段、數(shù)據(jù)段到應用段建立起三級質(zhì)控，把質(zhì)量問題控制在應該控制的階段。
擬解決的措施
1.加強天氣雷達數(shù)據(jù)業(yè)務質(zhì)量控制
針對天氣雷達觀測業(yè)務各個環(huán)節(jié)對其觀測數(shù)據(jù)質(zhì)量產(chǎn)生的問題，重點解決：一是雷達硬件定標的業(yè)務化問題，建立一個系統(tǒng)的、完整的雷達主要指標的硬件定標業(yè)務，確保天氣雷達在業(yè)務運行中獲取數(shù)據(jù)的正確；二是重點針對觀測業(yè)務中數(shù)據(jù)質(zhì)量本身存在的問題，近期重點改進現(xiàn)存的觀測模式，以及由于地物、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(zhì)控業(yè)務；遠期重點解決雷達技術體制問題，一是雷達硬件如何穩(wěn)定可靠運行，如采用全固態(tài)發(fā)射技術；二是采用相位編碼、脈沖壓縮技術；三是采用雙極化技術等改進和提高天氣雷達各項性能指標。其次，加大雷達凈空環(huán)境保護確保觀測資料的連續(xù)性和完整性。
2.科學合理建立天氣雷達數(shù)據(jù)信息業(yè)務流程
根據(jù)天氣雷達信息實時、高效的特點，建立一個從硬件業(yè)務定標到天氣雷達數(shù)據(jù)信息質(zhì)量控制的業(yè)務流程；并在此基礎上建立起與預報和數(shù)值模式等用戶的信息質(zhì)量反饋互動的運行體制，形成天氣雷達數(shù)據(jù)觀測—數(shù)據(jù)質(zhì)量控制—數(shù)據(jù)應用的三位一體的信息流程。確保天氣雷達資料的數(shù)據(jù)可同化、可應用。
三、針對天氣雷達業(yè)務存在問題擬采取的措施和建議
針對天氣雷達與國外發(fā)達國家對比分析存在的主要問題，我國今后應當在如下幾方面開展工作：
1、加強業(yè)務天氣雷達從預研階段，研制階段，生產(chǎn)階段，建設階段，到應用階段的五位一體的系統(tǒng)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(yè)務天氣雷達的發(fā)展形成一個良性循環(huán)的發(fā)展機制。作為國家級的探測中心應當把其重點放在研制階段與建設和應用階段，尤其是研制階段中，重點解決天氣雷達業(yè)務規(guī)范、技術標準、觀測模式和質(zhì)量控制方案的形成；在建設階段重點解決觀測環(huán)境、設備準入等關鍵環(huán)節(jié)；在應用階段則重點解決業(yè)務實時質(zhì)控、應用綜合評估，與用戶形成互動的機制。
2、盡快建立起天氣雷達業(yè)務的雷達站—省級—國家級的三級業(yè)務質(zhì)量控體系，在雷達站級重點把好設備硬件的質(zhì)量關，做好設備運行環(huán)境保障以及設備定標與維護；在省級做好天氣雷達數(shù)據(jù)的質(zhì)量控制，確保觀測數(shù)據(jù)有效地在業(yè)務中應用；在國家級做好各種質(zhì)控算法和新型產(chǎn)品的研制與開發(fā)，設計好業(yè)務天氣雷達的技術體制、做好天氣雷達全網(wǎng)的業(yè)務質(zhì)量評估。
3、建立天氣雷達業(yè)務巡檢和日常業(yè)務的定標流程，形成有效的對天氣雷達實時運行過程中的運行監(jiān)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(yè)隊伍，并不斷加大天氣雷達日常業(yè)務運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(yè)務與預報和數(shù)值模式需求的互動機制，形成及時有效地評估從用戶端反饋來的天氣雷達業(yè)務存在的問題，前端的雷達觀測業(yè)務則根據(jù)評估進行整改，使得天氣雷達業(yè)務緊緊地圍繞著用戶的需求開展。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，前后端建立起良好的循環(huán)與反饋機制。
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