研制世界領(lǐng)先的多波束X波段和C波段雙極化相控陣?yán)走_，開展多類型設(shè)備組網(wǎng)協(xié)同觀測試驗，攻克龍卷風(fēng)監(jiān)測時空分辨率不足的難題，實現(xiàn)龍卷風(fēng)智能識別和快速預(yù)警，是廣東省氣象局氣象探測創(chuàng)新團隊當(dāng)下和未來幾年必須要啃下的“硬骨頭”。

2020年，在廣東省氣象局技術(shù)總師敖振浪的帶領(lǐng)下，省氣象探測數(shù)據(jù)中心聯(lián)合珠海納睿雷達科技股份有限公司、中國氣象科學(xué)研究院等單位組成項目團隊，依托廣東省重點領(lǐng)域研發(fā)計劃項目進行科研攻關(guān)，旨在開展多波束雙極化相控陣?yán)走_研制及龍卷風(fēng)探測業(yè)務(wù)應(yīng)用，重點解決龍卷風(fēng)探測設(shè)備、觀測方法、智能識別及快速預(yù)警等“卡脖子”技術(shù)問題。

不畏任重，不懼時艱，邁向國際先進水平，是團隊成員的信念與決心，但他們明白，對雷達研發(fā)的各項難題需要逐個攻關(guān)。

截至目前，廣東省新一代S波段天氣雷達組網(wǎng)觀測（已建設(shè)12部）涵蓋了組網(wǎng)雷達同步控制系統(tǒng)軟件研制、硬件改造以及工程建設(shè)等多項關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新成果，近兩年建成的粵港澳大灣區(qū)X波段雙極化相控陣天氣雷達監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)（已建設(shè)22部）也逐步在中小尺度強對流天氣監(jiān)測預(yù)警中取得顯著成效，并將與新一代S波段天氣雷達組網(wǎng)觀測“協(xié)同作戰(zhàn)”，編織捕捉龍卷風(fēng)、臺風(fēng)、暴雨等強對流天氣的天羅地網(wǎng)。目前，粵港澳大灣區(qū)X波段雙極化相控陣天氣雷達監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)全面組網(wǎng)應(yīng)用，在災(zāi)害天氣監(jiān)測預(yù)警中發(fā)揮了重要作用。

“現(xiàn)有S波段新一代天氣雷達在設(shè)計上更加適用于大范圍的探測和預(yù)警，由于地球曲率的影響，低空區(qū)域特別是1000米以下的空域探測存在盲區(qū)，X波段雙極化相控陣天氣雷達具有的超高時空分辨率探測能力，能夠較好地彌補低空探測的不足，從而有效覆蓋中小尺度強對流頻發(fā)的低空區(qū)域，使快速變化的災(zāi)害性天氣監(jiān)測不漏網(wǎng)，也有助于定量估測降水更加準(zhǔn)確可靠。”敖振浪說。

在已實現(xiàn)S波段新一代天氣雷達組網(wǎng)與X波段雙極化相控陣天氣雷達組網(wǎng)優(yōu)勢互補的基礎(chǔ)上，項目團隊突破傳統(tǒng)，對龍卷風(fēng)探測業(yè)務(wù)發(fā)起“進攻”。

“多波束雙極化相控陣?yán)走_研制及龍卷風(fēng)探測業(yè)務(wù)應(yīng)用”項目利用X波段在粒子敏感性和測量精度方面的優(yōu)勢和C波段在探測距離、雨衰、相位敏感性方面的均衡性能，設(shè)計“4+1+1+N”組網(wǎng)布局模式，由X波段精細化雷達、C波段高速搜索雷達和輔助監(jiān)測設(shè)備等構(gòu)成觀測網(wǎng)；設(shè)計協(xié)同自適應(yīng)觀測策略和同步觀測算法，實現(xiàn)雷達探測交叉區(qū)域回波精準(zhǔn)同步，形成三維格點場，解決龍卷風(fēng)監(jiān)測預(yù)警探測超精細時空分辨率、無縫隙、全覆蓋及智能識別的問題。

此外，項目團隊還研制了兩型龍卷風(fēng)專用雷達，實現(xiàn)超精細時間和空間探測能力的雙重突破，這正是團隊提出的“獵犬偵測法”——建立多種設(shè)備組成的協(xié)同觀測網(wǎng)，聯(lián)合監(jiān)測龍卷風(fēng)；利用多源觀測數(shù)據(jù)融合技術(shù)研究龍卷風(fēng)宏微觀特征，提取特征參量，建立強對流識別模型，基于該模型利用模糊邏輯法實現(xiàn)龍卷風(fēng)的智能識別；提出基于智能識別結(jié)果的龍卷風(fēng)分級預(yù)警新概念，設(shè)計基于監(jiān)測結(jié)果的全媒體直通式即時預(yù)警發(fā)布體系；利用數(shù)值模擬技術(shù)，揭示龍卷風(fēng)的精細三維結(jié)構(gòu)，研究分析龍卷性超級單體的形成機理。

隨著經(jīng)濟社會的快速發(fā)展，突發(fā)性強的龍卷風(fēng)等災(zāi)害性天氣造成的經(jīng)濟損失和人員傷亡逐漸增多，應(yīng)對災(zāi)害性突發(fā)天氣的壓力與日俱增，防災(zāi)減災(zāi)工作任務(wù)艱巨。協(xié)同組網(wǎng)觀測及龍卷風(fēng)探測業(yè)務(wù)研究，將大大提高特定區(qū)域的龍卷風(fēng)和致災(zāi)大風(fēng)等強對流系統(tǒng)的預(yù)警時效，為政府部門應(yīng)急指揮提供實時監(jiān)測信息，促使其有效組織此類氣象災(zāi)害的防御，及時疏散受災(zāi)區(qū)域人員，從而最大限度減少人民生命財產(chǎn)損失。

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