让天气预报预警更精准

　　6月27日，中央气象台。在根据天气雷达实况反演数据形成的雷达回波图上，红、黄、绿三种色块交织显示，一个巨大雨幕盘旋笼罩着长江中下游地区，画面与前几日的降水预报图范围几乎无二。

　　7月2日，类似的“菠菜炒蛋”雷达回波在山东上空旋转移动。根据实况显示，6月30日20时至7月2日6时，山东平均降水量20.5毫米，最大194.5毫米。

　　如“眼睛”般存在

　　“实时滚动更新的天气雷达观测对预报员来说，就像眼睛一样，每时每刻都在暴雨、强对流等灾害天气的预报预警业务服务之中发挥关键作用。”中央气象台强天气预报中心副主任蓝渝说。

　　总体来看，一次天气过程的预报大致可划分为两个阶段：一个是通过天气分析和数值预报模式等资料提前预判未来数小时到数天的“较远”的天气潜势阶段，另一个则是结合已出现的、可能即将到来的天气实况和下游气象条件等信息综合研判之后几小时内天气影响的短临预报预警阶段。后者的预见期更短，通常会给预报员带来不小的压力与挑战。

　　哪里出现了天气过程？强度如何？还有多久到达？如果不能及时准确地对当前的天气系统和实况开展精密监测，就无法提前了解、应对即将到来的天气过程及其可能引发的灾害和风险。各种类型的天气雷达组网观测所提供的高质量信息，帮助预报员在波谲云诡中捕捉天气“密码”，让答案逐渐清晰。

　　作为支撑气象高质量发展的“四大支柱”之一，天气雷达主要用于探测大气中的各种天气现象和气象要素，获取的云、雨、风等物理量数据，为天气预报等提供重要支撑——

　　在不同降水强度下，水滴的大小和密度各有差异，这就使雨水对于电磁波的散射能力各有差异，通过反射率因子，可以初步判断降水的强度，而通过多普勒技术，获取降水靠近、远离的径向速度，就能了解天空中大气运动的状态。X波段、C波段、S波段等不同种类的雷达由此诞生。

　　但，只对天气做扫描还不够，雷达还需要看得更远，才能为预报结论提供更有力的支撑。

　　C波段雷达可有效探测150公里（最远300公里），S波段雷达可有效探测230公里（最远460公里）……在充分发挥雷达探测性能的基础上，气象部门将不同波段、类型雷达组网，一块块雷达回波图最终拼成一张图，还原出强降水过程的“真实面目”。

雷圣-P系统6月24日00时雷达反射率拼图叠加强对流识别产品。中国气象局气象探测中心供图

　　“雷达回波图显示降水概率很大，关注涟源东南部、双峰西部降水！”6月23日17时，湖南省娄底市气象局预报员紧盯雷达回波图和雨量数据。升级发布预警信号，“叫应”防汛责任人，将最新预报预警信息传递至基层……实况监测信息为预报员开展滚动天气预报提供有力参考，实时更新的预报结论又科学支撑着递进式服务和高级别预警“叫应”等各项工作有序有力推进。

　　“气象预警机雷达回波图产品显示，万村乡附近都是黄色、深黄色的，从移动速度看，估计要持续一两个小时。”6月18日18时30分，正在应急值班的江西省德兴市万村乡干部夏振华突然听到“云盾”气象预警机发出“刺耳”的报警声，他立即向乡长蒋万里报告。蒋万里当即组织乡、村干部封路，直到次日5时，路面的水彻底消去才安全放行车辆。

　　“人×技术”寻得防灾减灾最优解

　　天气雷达是监测预报服务业务链条咬合运转的最前端。从雷达运行管理到数据同化处理再到业务应用，紧密高效的业务运转精确到分钟级。

　　尽管天气雷达能为精准预报提供信息支撑，但其作为预报员的工具之一，也存在一些局限，例如，雷达仰角必然会造成探测盲区，现有技术条件下遥测的数据最快只能反映几分钟的情况，雷达布设还需进一步加密。

　　如何利用天气雷达及其探测数据，寻得防灾减灾的最优解，则要靠其背后的“人×技术”——

　　截至目前，我国已建成世界最大的天气雷达监测网，连同大气本底站、气候观象台、地面自动气象观测站、高空气象观测站、风云气象卫星在内的各类观测系统，共同组成了我国的综合气象观测系统，各类观测资料综合支撑预报业务，可供预报员主观应用。

　　长期以来，气象部门不断推进雷达技术的再应用、再研发，自主研制新一代天气雷达业务软件（ROSE）、天气雷达拼图系统V3.0等，实现对小时累计降水量达到20毫米的区域、近地面大于8级的大风、冰雹概率超过80%的强雷暴单体等进行识别和预警，预警时间提前量达10分钟以上。

　　“运行期间，我们持续优化定量估测降水产品算法的反射率—降雨强度（Z-R）关系，提供针对强对流、热带暖区降水、层状云降水等3种类型降水过程的Z-R关系，提高定量降水估测产品的准确率。”中国气象局气象探测中心正高级工程师吴蕾介绍，针对高山雷达还增加了地形高度数据，改进冰雹识别算法，减少对冰雹天气的漏报。

　　锚定“卡脖子”技术持续攻关，中国气象局将雷达资料融入全球同化预报系统（CMA-GFS）V4.0，强化雷达和风廓线资料同化应用。

　　此外，对雷达的创新还在不断向未来延伸。6月18日，中国气象局发布人工智能临近预报系统“风雷”，该模型将数据驱动与物理驱动两大科学范式紧密结合，显著提高了公里尺度下0至3小时雷达回波的预报能力，并实现深度学习与物理规律的无缝隙融合，构建了一套“数据—算力—平台”全流程短临预报系统，能够在3分钟内生成0至3小时逐6分钟的雷达回波外推产品。

　　在湖北，气象部门改进天气雷达短时强降水识别和预警产品算法，预警时间提前量达到60分钟，雷达拼图时效由6分钟提升至4分钟，初步构建X波段雷达协同观测系统，开展重大天气过程雷达协同观测试验，推进预报主导的雷达多观测模式。

　　在江西，气象部门进一步推动观测、预报互动联动，使新一代天气雷达的运行模式更好匹配天气过程，开展切换试验等工作。6月以来，江西各雷达站及时切换观测模式，为精细预警服务提供有力支撑。

　　“通过汛前加强X波段雷达数据解析、质量控制、产品算法、可视化等技术研发，市级X波段雷达8类组网产品实时共享，强化了暴雨监测能力。”安徽省大气探测技术保障中心技术人员吴健说，以补短板工程项目为基础，全省20余部X波段雷达陆续新建。

　　锲而不舍，金石可镂。几十年来，我国天气雷达的技术经历了从“引进来”到“走出去”，雷达布网从“零”到“世界先进”，雷达效益实现从“盲区”到“千里眼”，跨越式发展的背后，是气象工作者的久久为功。未来，雷达发展也将立足我国天气气候特征，灵活配置建设、集约化改造、创新技术研发，不断提质增效，为防灾减灾提供更加有力的支撑。

（作者：李悦 责任编辑：苏杰西）