X波段天气雷达在西藏灾害性天气预报服务中的运用

摘 要：X波段天气雷达以其高分辨率、高精度和实时性强的特点，能够有效识别并追踪西藏灾害性天气系统，因而在西藏灾害性天气预报服务中得到了广泛应用。从X波段天气雷达的基本原理出发，结合西藏灾害性天气预报服务面临的挑战与需求，深入探讨了X波段天气雷达在西藏灾害性天气预报中的具体运用。研究表明，X波段天气雷达在西藏灾害性天气预报服务中具有广阔的运用前景和较高的实践价值，对减轻灾害损失、保障人民生命财产安全具有重要意义。

关键词：X波段天气雷达；灾害性天气；天气预报；气象服务

中图分类号：P456 文献标志码：B 文章编号：2095–3305（2024）11–0-03

近年来，全球气候变化导致极端天气事件的频率和强度显著增加。暴雨、台风、冰雹、龙卷风等灾害性天气不仅严重影响人们的日常生活，还可能引发严重的自然灾害，造成巨大的经济损失和人员伤亡。因此，提高灾害性天气的预报准确性和时效性，对减少灾害带来的损失具有重要意义。

作为一种先进的气象观测工具，X波段天气雷达通过发射和接收电磁波，能够实现对大气中降水粒子、云团等目标的探测与识别[1]。其高分辨率的特点使得雷达能够捕捉到更精细的天气现象，为西藏灾害性天气的预警提供更准确信息。利用X波段天气雷达提供的高精度、高时效观测数据，可以显著提高西藏灾害性天气的预报准确性和时效性，从而更好地服务于防灾减灾工作[2]。

研究旨在深入分析X波段天气雷达在西藏灾害性天气预报服务中的具体运用，为X波段天气雷达在西藏灾害性天气预报中的进一步应用提供理论支持和实践指导，从而提高西藏灾害性天气的预报水平，减少灾害带来的损失。

1 X波段雷达的工作原理

X波段雷达的工作原理主要基于电磁波的发射与接收。雷达系统先由发射器产生高频电磁波，这些电磁波经过天线被发射至大气中。当电磁波遇到降水粒子、云团等目标时会发生散射现象，部分散射波返回雷达天线，然后被雷达的接收器捕获。接收器接收到的反射电磁波经过信号处理系统的处理和分析，最终转化为关于目标物体距离、速度、方向等信息。这一过程使得X波段雷达能够实现对大气中降水粒子、云团等目标的探测与识别[3-4]。

2 X波段天气雷达探测能力

2.1 高分辨率监测能力

X波段天气雷达因其较短的波长，能够提供比传统S波段或C波段雷达更高的空间和时间分辨率。这种高分辨率对捕捉小尺度天气现象，如雷暴云团内部结构、强降水带和龙卷风等局部强对流天气过程具有显著优势。通过提供更加细致的气象图像，X波段雷达有助于科学家和气象学家更准确地掌握复杂天气系统的动态变化，进而提高对极端天气事件的预测精度。此外，高时间分辨率使得雷达能够连续监测同一区域内的天气变化，为短时天气预报提供宝贵的数据

支持[5]。

2.2 短时临近预报优势

X波段天气雷达在短时临近预报方面展现出明显的优势，主要得益于其强大的实时监测能力和快速响应机制。该雷达能够迅速捕获天气系统的最新发展情况，及时更新天气状况，这对于需要快速作出决策的情境尤为重要，如航空交通管制、大型活动安全保障等领域。通过集成先进的数据处理软件，X波段雷达可以实现自动化的数据解析和可视化展示，帮助预报员快速识别潜在的危险天气模式，及时发布预警信息。这种高效的监测与响应能力可以极大地增强西藏灾害性天气的防控效果[6]。

2.3 地物抑制能力与低层探测

在城市等复杂环境中，传统雷达受到建筑物和其他地面物体反射的影响，可能会产生虚假回波，干扰对真实天气现象的监测。而X波段天气雷达具备较好的地物抑制能力，能够有效减少这类干扰，提高对近地面层气象条件的感知精度。尤其是在探测低空风切变、湍流等影响飞行安全的气象要素时，X波段雷达的表现尤为突出。采用先进的信号处理技术，如多普勒处理和极化技术，X波段雷达可以在复杂背景下清晰地识别出重要的气象目标，为用户提供可靠的数据支持。这不仅提高了天气预报的准确性，还为城市气象服务提供了强有力的技术支撑[7]。

3 西藏灾害性天气预报服务的需求分析

（1）预报准确性。西藏灾害性天气预报服务的首要需求是预报的准确性。预报准确性直接关系到灾害预防和应对措施的有效性，对减少灾害损失、保障人民生命财产安全至关重要。在西藏灾害性天气预报中，准确预测天气现象的发生时间、地点、强度及影响范围，能够为相关部门提供科学依据，使其能够及时启动应急预案，采取必要的防灾减灾措施[8]。

（2）预警时效性。预警时效性是西藏灾害性天气预报服务的另一个核心需求。及时传递预警信息对减轻灾害影响、减少灾害损失具有重要意义。在西藏灾害性天气即将发生或已经发生时，预警系统需要在最短时间内捕捉到天气变化，并迅速发布预警信息，确保公众和相关部门有足够的时间采取应对措施。

（3）灾害风险评估与应对。通过对西藏灾害性天气的风险评估，相关部门可以了解灾害发生的可能性、影响范围及潜在损失，为制定应对措施提供科学依据。灾害风险评估需要综合考虑气象条件、地形地貌、社会经济状况等因素，建立科学的评估模型和方法。同时，基于风险评估结果，制定针对性的灾害应对预案，包括人员疏散、物资储备、应急救援等措施。

4 X波段天气雷达在西藏灾害性天气预报中的运用

4.1 强对流天气捕捉与预警

X波段天气雷达因其高分辨率监测能力，在捕捉和预警强对流天气方面展现出显著的优势。强对流天气，包括雷暴、冰雹、龙卷风等，通常具有突发性强、影响范围小、生命周期短的特点，这对气象监测设备提出了较高的要求。X波段雷达的高分辨率能够清晰地显示出小尺度天气现象的细节，如云体内部的垂直结构、强烈的上升气流和旋转特征等，这对识别和跟踪强对流系统的生成与发展至关重要。

此外，X波段雷达的多普勒功能可以测量风速和风向，帮助气象学家判断风暴的移动方向和速度，从而更准确地预测其路径。通过实时监测和快速更新数据，X波段雷达能够在强对流天气发生前提供及时的预警信息，为相关部门和公众采取预防措施赢得宝贵时间。同时，雷达提供的高精度数据还有助于研究强对流天气的物理机制，推动气象科学的发展。

4.2 台风路径与强度监测

台风作为一种大规模的热带气旋，其路径和强度的预测对沿海地区的防灾减灾工作具有重要意义。X波段天气雷达在台风监测中发挥了重要作用。

首先，雷达能够提供台风眼区及其外围云系的详细图像，揭示台风内部的结构特征，如眼壁、螺旋雨带等，从而评估台风的强度等级和可能造成的破坏程度。

其次，通过连续的雷达观测，可以追踪台风的移动轨迹，预测其未来的行进路线。X波段雷达的小波束宽度和高空间分辨率，使得即使在台风中心附近也能获得清晰的回波图像，这有助于监测台风的演变过程和评估其登陆后的二次发展。

最后，雷达数据还可以与其他观测资料（如卫星遥感、地面气象站等）相结合，构建更为准确的台风预报模型，提高台风路径和强度预测的准确性，为沿海地区提供更为可靠的防灾指导。

4.3 暴雨洪涝定量估测与预警

暴雨洪涝是常见的气象灾害之一，对农业、交通、城市建设等领域造成严重影响。X波段天气雷达在暴雨洪涝的定量估测和预警中扮演了关键角色。雷达能够通过测量降雨率、雨滴大小分布等参数，对降雨量进行高精度的定量估计，这是其他气象观测手段难以实现的。尤其是在复杂地形条件下，X波段雷达的高分辨率特性使其能够捕捉到局部强降水的发生和发展过程，从而识别暴雨中心和评估洪水风险。基于雷达数据，气象部门可以实时监测降雨分布，快速评估哪些地区可能出现洪涝灾害，并及时发布预警信息。

此外，雷达数据还可以用于水文模型，帮助预测河流流量变化和洪水到达时间，为防汛抗旱工作提供科学依据。通过这些综合应用，X波段天气雷达不仅可以提高暴雨洪涝预警的准确性和时效性，还可以增强社会对极端天气事件的应对能力。

4.4 在人工影响天气业务中应用

人工影响天气是指通过人为手段改变局部地区的天气状况，以达到防灾减灾、保障农业生产、提高空气质量等目的。在实施这些操作前，工作人员需要详细了解目标区域的天气状况，包括云层结构、降水类型、温度湿度分布等信息。X波段雷达凭借其高分辨率和多普勒功能，提供关键参数的详细数据。例如，在增雨作业中，雷达可以用于监测云层内的微物理过程，如冰晶和水滴的分布，选择最佳的作业时机和位置。在防雹作业中，雷达能够识别出强烈的上升气流和冰雹生成的核心区域，指导作业飞机准确投放催化剂，抑制冰雹的形成和发展。

此外，雷达数据还可以用于评估人工影响天气的效果，通过对比作业前后的雷达图像，分析作业对天气系统的影响，为后续的科学研究和业务改进提供依据。X波段天气雷达的应用可以大大提高人工影响天气作业的科学性和有效性。

5 X波段天气雷达运用中的挑战与对策

5.1 技术挑战

5.1.1 电磁干扰与防雷措施

X波段雷达的电磁波频率较高，容易受到周围环境其他电子设备产生的电磁波的干扰，导致雷达数据质量下降，影响西藏灾害性天气预报的准确性。因此，采取有效的防雷和电磁屏蔽措施至关重要。这包括优化雷达天线设计，提高其抗干扰能力，以及在雷达站周围建设电磁屏蔽设施，减少外部电磁波的干扰。同时，加强雷达设备的防雷击保护，确保在雷电天气下雷达系统的安全、稳定运行。

5.1.2 数据处理与存储技术的挑战

随着X波段天气雷达技术的不断发展，其获取的数据量急剧增加，这对数据处理和存储技术提出了更高要求。雷达数据具有复杂性、多样性和实时性等特点，如何高效地处理、分析和存储这些数据，提取出对西藏灾害性天气预报有用的信息，是当前面临的一大技术难题。为了应对这一挑战，需要研发更高效的数据处理算法和存储技术，加快数据处理速度、提高存储能力，同时加强数据质量控制和校验，确保数据的准确性和完整性。

5.2 应用挑战

5.2.1 预报员技能的提升需求

X波段天气雷达的高分辨率和实时监测能力为西藏灾害性天气预报提供了更为准确和及时的信息，但同时对预报员的技能提出了更高的要求。预报员需要熟练掌握雷达原理、数据处理和分析方法，以及西藏灾害性天气的特征和预报技巧，充分利用雷达数据提高预报准确性。因此，加强预报员的专业培训和技能提升，提高其综合素质和业务能力，是X波段天气雷达应用中不可忽视的挑战[9]。

5.2.2 跨部门协同与信息共享机制

西藏灾害性天气预报涉及多个部门和领域，如气象、水利、交通等，需要各部门之间的密切协同和信息共享。然而，在实际应用中，由于部门壁垒、“信息孤岛”等问题，往往难以实现高效的协同和信息共享。这可能导致预报信息无法及时传递和有效利用，影响西藏灾害性天气预报的准确性和时效性。因此，建立跨部门协同和信息共享机制，打破部门壁垒，实现信息的快速传递和有效利用，是X波段天气雷达应用中需要解决的重要问题。

5.3 对策与建议

5.3.1 技术研发与创新的路径

为了应对X波段天气雷达运用中的技术挑战，相关部门需要加大技术研发和创新的力度。包括优化雷达天线设计、提高抗干扰能力、研发更高效的数据处理算法和存储技术等。同时，加强与国际先进技术的交流与合作，引进和消化吸收先进技术成果，提高我国X波段天气雷达技术的整体水平。此外，相关部门还应鼓励企业、高校和科研机构等参与雷达技术的研发和创新，形成产学研用相结合的良性循环。

5.3.2 人才培养与培训体系

针对预报员技能提升的需求，相关部门应建立完善的人才培养与培训体系。这包括加强气象、水利、交通等相关领域的人才培养，尤其是培养具备跨学科知识和技能的复合型人才。同时，定期开展针对预报员的专业培训和技能提升课程，提高其专业素养和业务能力。此外，相关部门还可以通过建立实践基地和开展实战演练等方式，提高预报员的实践能力和应对复杂天气情况的能力。

5.3.3 政策支持与法规保障

为了推动X波段天气雷达的广泛应用和持续发展，相关部门需要制定和完善相关政策与法规。这包括明确雷达建设的标准和规范、加强雷达数据的管理和保护、制定应急预案和响应机制等。政策支持和法规保障可以为X波段天气雷达的研发、应用和管理提供有力的制度保障和法律依据。同时，相关部门应加大政策宣传和推广力度，提高社会各界对X波段天气雷达的认识和重视程度，推动其在西藏灾害性天气预报服务中发挥更大的作用。

6 结束语

X波段天气雷达在西藏灾害性天气预报服务中具有广阔的运用前景。随着技术的不断进步和应用领域的不断拓展，X波段天气雷达将在减轻灾害损失、保障人民生命财产安全方面发挥更加重要的作用。因此，相关部门应加强对X波段天气雷达技术的研究和应用，不断提升西藏灾害性天气的预报准确性和时效性，为防灾减灾工作提供更加精准、高效的服务。

参考文献

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[2] 史华湘，余意，张卫民，等.多普勒雷达在飑线系统资料同化及灾害性天气监测预报中的应用[J].三峡生态环境监测，2021，6（3）：63-72.

[3] 王晨，刘婧婧，张万娟，等.重大灾害性天气预报服务中的媒体应对策略[J].现代农业科技，2016（14）：333，335.

[4] 陈浩然，耿飞，刘黎平，等.西藏墨脱复杂地形X波段相控阵偏振天气雷达降水观测和反演方法研究[J].高原气象， 2024，43（1）：99-113.

[5] 王仲睿，孙浩昊，雷荔傈，等.数据同化组成部分对初始条件和误差增长的影响[J].中国科学：地球科学，2024，54（1）： 110-121.

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[8] 靳奎峰，巢惟忐，陈虹杏，等.双偏振天气雷达在灾害性降水估测中的应用：以广州“5.22”特大暴雨灾害为例[J].灾害学，2021，36（3）：140-146.

[9] 张岳.多普勒天气雷达定量估测降水方案改进[D].南京：南京信息工程大学，2015.