汛期科技系列报道⑨北京多波段雷达组网应用系统发挥成效—— 大小雷达联手捕捉强对流踪迹

(资料图片仅供参考)

7月24日傍晚到夜间，北京迎来雷阵雨天气，期间出现冰雹、短时强降水等现象。北京市气象台先后发布雷电黄色、大风黄色、冰雹黄色和暴雨蓝色等预警信号，并加强天气监测及滚动跟踪研判。其中，北京城市气象研究院研发的北京多波段雷达组网应用系统(简称“BJ-SXnet)发挥了重要作用。

BJ-SXnet是为北京地区2部“大雷达”S波段双偏振天气雷达(以下简称“S波段雷达”)和11部“小雷达”X波段双偏振天气雷达(以下简称“X波段雷达”)定制研发的融合组网灾害性天气短临监测预警系统。北京城市气象研究院临近预报团队主任、雷达组网研发小组组长马建立介绍，大小雷达“强强联手”后，可弥补S波段雷达不能有效反演低层高分辨率三维风场(公里级以下尺度)等功能缺陷，同时提升X波段雷达衰减订正准确度、填充波束阻挡区域数据缺失。

“BJ-SXnet提供的组网产品是一线预报业务监测冰雹、短时强降水、雷暴大风等灾害性天气的重要数据来源。”北京市气象台首席预报员杜佳说。

目前，BJ-SXnet集成组网所需的17个关键算法，含有27个雷达产品，包括降水粒子相态、三维风场、增雨潜力等23个监测产品，以及反射率、冰雹、大风、强降水等4个1小时临近预报产品。系统产品更新频率3分钟，空间分辨率500米。

三维数据展示是BJ-SXnet的特色功能之一。马建立介绍，预报员可对三维数据区域进行360°任意视角旋转、剖面移动等，查看降水云团反射率、冰雹、粒子相态等三维立体分布情况，为分析判断极端灾害性天气提供有力的技术支撑。“强对流天气发生时，我们要分析风场、地形和对流初生的关系，BJ-SXnet的三维数据展示是重要的分析判断工具。”杜佳说。

雷达观测数据的质量直接影响后续应用，其数据质量评估至关重要。研发小组建立了一套完善的双偏振雷达数据质控流程，研发了针对S和X波段雷达数据质量监控系统，可实时开展雷达探测灵敏度分析和偏正参量合规分析。数据质量监控系统通过调用非气象回波识别剔除、衰减订正、差分反射率系统误差标定、差分传播相移线性规划等质控算法，可查看雷达探测的各个参量数据质控前后的效果。

“雷达数量越多，系统功能越庞大，计算量也越大、耗时也越多，越难保证系统的实时性。实时性是BJ-SXnet的‘生命力’。”马建立介绍，BJ-SXnet可40秒完成13部雷达数据的读取、质控、算法调用、组网产品输出，于1分钟内将大小雷达融合组网产品推向预报员，时效性得到了跨越式提升。

该系统在北京冬奥会等重大气象保障中提供了有力的技术支撑，还将推广应用于杭州第19届亚运会气象保障服务等工作中。目前，团队正在优化和完善新一代多波段雷达组网应用系统，致力于实现北京及周边20多部S/C/X波段雷达的一张网高质量组网应用。

关键词：