北京南郊觀象臺雷達塔。胡伊文 攝

從早期測雨雷達，到多普勒技術增加測風能力，到雙偏振技術觀測降水粒子復雜相態，再到相控陣技術提供更高的探測精度，我國越織越密的雷達網攜各種高精尖技術，輸出為各種“感知”產品，進而在暴雨、龍卷風等短時臨近預報預警中，展示出越來越強悍的“預知”能力，今年就曾多次大顯身手。

S波段雷達主要分布在中東部及沿海

C波段雷達主要分布在西部山區

在中國氣象局氣象探測中心，雷達應用室主任、正高級工程師吳蕾首先介紹了天氣雷達的原理。在不同的降水強度下，水滴的大小和稠密度各有差異，這就使得雨水對于電磁波的散射能力各有差異。天氣雷達會主動朝著某一方向發射電磁波，當電磁波碰到降水時，雨滴便會散射電磁波，雷達接收到回波信號。接收到的能量越大，通常代表著天空中的雨越大。氣象中習慣用反射率因子作為輸出結果，可以初步判斷降水的強度。

張濤用作示例的雷達圖。受訪者提供

“如果是氣象站的雨量桶，雨沒有落進來是探測不到降雨的，但雷達可以‘看’到更大的范圍。”中央氣象臺首席預報員、“濤淘風云”科普大V張濤說。

但是，僅僅有反射率因子，只能知道大雨還是小雨，卻無法知道雨滴是如何隨風移動的。因此，氣象工作者利用多普勒技術，通過分析降水回波的些許頻移特征，便可獲知降水粒子是在靠近還是在遠離雷達，從徑向速度可以反演風場信息。

隨著雷達技術的不斷進步，天氣雷達還從發射單一水平方向極化的電磁波，升級為能同時發射水平、垂直極化電磁波的雙偏振天氣雷達。由此，除了反射率因子和徑向速度，還能監測到降水粒子的形變。

北京市氣象探測中心雷達產品大屏

上世紀90年代以前，我國氣象業務普遍使用711型簡易天氣雷達。如今，以多普勒技術為主導的新一代天氣雷達在我國氣象領域得到廣泛應用，其在傳統雷達的基礎上還能提供徑向速度產品和速度譜寬產品，可推斷降水云體的移動速度、風場結構特征等，能夠更有效地監測暴雨、冰雹、龍卷風等災害性天氣的發生、發展。這些天氣雷達有不同的功能和探測特點，合理分布，協同監測。

吳蕾介紹，我國已建成并業務運行的新一代天氣雷達有252部，包括S波段137部、C波段115部，其中雙偏振共108部。她表示，我國新一代天氣雷達網站點在東部地區較密。

所謂“新一代”天氣雷達，主要就是指引入了多普勒技術的S波段和C波段天氣雷達。不同波段代表發射的電磁波波長不同，如S波段波長為10厘米，C波段波長為5厘米，X波段波長為3厘米。不同雷達和產品探測距離也不一樣，S波段天氣雷達最大測雨范圍可達460公里，最大測風距離可達230公里。目前，我國建設的S波段雷達主要分布在年降雨量大的中東部及沿海地區，C波段雷達主要分布在降水相對較少的西部山區。雷達主要布設在重要城市，并盡可能使組網雷達覆蓋區域互補以達到盡可能大的探測范圍。為了避開遮擋，平原地區雷達通常架設在郊區高塔上，在山區雷達一般布設在山嶺上。

吳蕾提到，因為掃描的最低仰角也有0.5度，近幾年來，為彌補S波段和C波段等“大雷達”的低層探測盲區以及時間、空間分辨率上的不足，國家和地方都開始投資建設X波段天氣雷達。X波段天氣雷達探測范圍只有75公里，局地性較強，但精細化程度更高。

據悉，北京就有2部S波段雷達，分別在海坨山和南郊，相隔100公里，同時有9部X波段天氣雷達協同成網。

紅星新聞記者參觀北京南郊觀象臺的S波段雷達時，北京市氣象探測中心工作人員介紹，由于北京地區西北山區地形復雜、城市區域高建筑物遮擋等因素，S波段雷達探測存在低空盲區，而X波段天氣雷達雖然存在信號衰減明顯、探測距離短等問題，但其體積小、分辨率高、布設方便。

觀測7分鐘后獲取數據

提前18分鐘識別到廣州白云龍卷風

雷達收集數據有多快呢？吳蕾介紹，雷達本站資料是實時獲取的，全國雷達資料組網及各產品生成則是從全國31個省（區、市）收集252部新一代天氣雷達的數據，在信息中心處理，從雷達開始觀測到收集數據是6分鐘，處理用時一分鐘，即觀測開始后7分鐘，國家級業務單位就可以實時獲取觀測數據了。

據悉，目前，探測中心已形成四大類雷達產品體系，包括基礎產品、物理量產品、識別產品和外推產品。其中，我們常聽到的冰雹、雷暴大風、短時強降水、龍卷風就能通過識別產品預警。

6月27日凌晨的全國雷達反射率圖顯示的降水分布

6月17日起，我國南方持續出現強降水過程，造成多地突破歷史極值，湖南長沙等地出現嚴重的城市內澇。吳蕾現場展示了全國雷達組網拼圖產品，其顯示了6月27日凌晨幾個小時的降水動態分布。這是最?？吹降睦走_產品，綠色、黃色到紅色代表了不同等級的降水，越紅表示降水強度越大。通過雷達反射率可以定性地了解降水位置和大致強度等，而雷達反演的1小時定量降水量產品可以定量化了解，格點化展示降水量。

據悉，今年以來，強對流天氣也多發。龍卷風預警難度大，中央氣象臺有一個廣為人知的“追風小組”。4月27日，廣州白云區發生今年以來首場強度達到強龍卷風的過程，造成5死33傷。

4月27日廣州白云強龍卷風，廣州雷達圖出現鉤狀回波

吳蕾解說，由于帶動空氣旋轉，龍卷風會在雷達圖上顯示出一個“鉤形”回波。據介紹，當天14:12，單站雷達在廣州花都區識別到鉤狀回波和龍卷渦旋特征，其一直東移，14:42進入鐘落潭鎮；14:48，龍卷風碎片特征算法識別到龍卷風卷起的碎片；15時收集到龍卷風實況，此次過程提前預警時間量約18分鐘。

6月13日邯鄲雷暴大風天氣，邯鄲雷達站速度圖（右側）顯示大風區

進入6月，北方的強對流天氣也開始頻發。6月13日午后，河北邯鄲出現明顯的雷暴大風天氣，造成多處樹木折斷甚至連根拔起、建筑物外墻屋頂等受損，大名縣和廣平縣風力最大達到14級。據介紹，17時，邯鄲雷達站的速度圖上出現了大風區，其向東南方向移動；17:42，雷達最低角度掃描到的風力最大值達到55m/s，識別算法給出了大風報警；17:49測到了地面44.4m/s大風（14級）。

中國氣象局氣象探測中心一角。胡伊文攝

展望“未發生”

預警“已發生”

天氣預報有不同的時間尺度，雷達在其中發揮的作用截然不同。張濤把天氣預報分為對“未發生”潛勢的預報、展望，和對“已發生”的預警。已發生了還要預報干什么？張濤解釋，“已發生”是指一個地方發生了，未來還會移動影響另一處。從預警發布來說，中央氣象臺發布的叫“氣象災害預警”，以24小時內為主，更多屬于“未發生”；而地方的省、市、縣氣象臺發布的叫“氣象災害預警信號”，側重于短臨時效（0-2h），更多是“已發生”，這就主要靠雷達探測數據預測是否即將到來，例如大家經常提前兩小時收到的暴雨、雷陣雨預警。

在“未發生”的預報中，雷達可以用于客觀監測、計算和模擬，獲取降水、風場資料信息，進入數值預報模式和AI大模型，通過模式、模型輸出模擬雷達資料?！霸七€沒有出現的時候，雷達沒有直接用處，預報靠的是對一系列物理要素——風、壓、溫、濕的模擬運算，最后預報出來的東西本質上是一個可能性、一個概率。”張濤說。

而對于“已發生”，雷達可以用于預報員主觀監測、分析、評估和預警。如何解讀雷達監測到的復雜信號，圖像里的特征與天氣過程有什么對應關系，這是一門專門的學問。

為了應對強對流天氣，張濤建議普通民眾也學會看一點雷達圖，它在各類天氣App都有。對于反射率解讀，他編了一首打油詩：通過顏色看雨情，色調越冷雨越輕，綠綿黃大紅瓢潑，紅得發紫是雹冰。此圖有時會坑人，動態觀察辨真身，半點外推差不離，融入身邊勢與形。