通辽新一代天气雷达天线抬升前后探测环境对比分析

赵晓杰，宋玉红，范志力，张建航

(通辽市气象局，内蒙古 通辽 028000)

通辽新一代天气雷达(CIDRAD/CB)，海拔高度177m，经度122°15′39″E，纬度43°37′13″N，于2007年9月投入业务运行，随着近十多年城市化进程速度加快，雷达站周边高楼四起，雷达天线馈源距地面88m的高度已不再符合新一代天气雷达观测规定，以雷达大修技术改造建设项目为契机，拟在原址基础上将天线底座抬升高度以改善探测环境，提高雷达数据的完整性和准确性。

1 探测环境保护区分析

国内雷达一般采用VCP21梯扫模式，通辽新一代天气雷达为CINRAD/CB型号，其波束宽度在1°左右，最低工作仰角为0.5°。根据《气象探测环境保护规范-天气雷达站(GB31223-2014)》规范要求天气雷达站一级保护区内不应有任何障碍物，二级保护区雷达工作在最低仰角时，固孤立障碍物遮挡容限值一般取值为0.25°，周边所有遮挡物的总遮挡方位角在5°以内[1,2]。一级保护区和二级保护区对遮挡障碍物都有明确的高度限制。

通辽市常年处于西风带的控制之下，主要天气系统来向为西方，通辽新一代天气雷达无地形阻挡，但有5处高楼遮挡(见表1)，建筑物主体高度均高于88m，在0.5°仰角雷达基本反射率产品显示，金叶家园、城市之星累计遮挡方位角为6°；根据公式计算可以知道金叶家园、城市之星、鑫达大厦属于一级保护区限定高度，对0.5°、1.5°仰角回波均有遮挡；蒙泰大厦、金融大厦位于二级保护区限制高度。雷达天线抬升前其限制高度均在遮挡物主体高度之下；雷达天线抬升6m后，除鑫达大厦以外，其他几个建筑物主体高度均低于限制高度。

表1 通辽雷达天线抬升前后限制高度分析

2 净空环境分析

根据天气雷达探测环境保护规范，如果将雷达天线原址抬升6m，天线距地高度将达到94m。从图1可以看出通辽地势平坦无任何地形阻挡，只存在几处高大建筑物阻挡，雷达天线抬升后东北一处最严重的高楼遮挡遮蔽角(鑫达大厦)从2°左右下降到1°左右，0.5°仰角累计遮挡方位角降为4°，1.5°仰角遮挡方位角降为1°，雷达天气系统来向无任何遮挡，观测环境明显改善[3]。

图1 通辽雷达天线抬升前后遮蔽角图对比

3 一次降水过程分析

通过对通辽市新一代天气雷达2020年9月3日16∶00时大范围降水过程的0.5°仰角一次梯扫基数据进行解析，分析该站雷达波束阻挡情况。从图2可以看出雷达周边仍存在多处波束阻挡，基本都是近处的高大建筑物阻挡，不存在地形阻挡，雷达回波反映的实际状况和净空环境数据分析的结果基本吻合。

图2 一次大范围降水过程分析

天线抬高后遮挡仰角降低，遮挡范围明显减小，基本符合新一代天气雷达探测规范中方位连续阻挡低于5°的要求，雷达回波连续性不影响雷达数据的正常使用，能够满足日常气象决策服务的需求。

4 结束语

笔者从探测环境保护区和净空环境条件两方面入手，对通辽新一代天气雷达天线抬升后探测环境进行评估分析，得出如下几个结论：①雷达天线抬升6m后，周边几个主要建筑阻挡物的实体高度大部分都处于限制高度以下，探测环境改善明显。②从净空环境上来看，雷达天线抬升后，除鑫达大厦的遮蔽角超过0.5°，其他遮挡物的遮蔽角情况均符合新一代探测环境要求。③鉴于通辽新一代天气雷达周边城市化进展情况，若需彻底解决高大建筑物对该站雷达波束的阻挡，应重新选择适合的雷达站址，进行迁站。