“00后”相控阵天气雷达的自白

本文转自：中国气象报

大家好！我是天气雷达家族中最年轻的一员——相控阵天气雷达。下面由我带大家认识一下我们雷达兄弟。

首先给大家介绍一下我大哥“常规天气雷达”。他资历最丰富，出世之后，变幻莫测的天气、纷飞起舞的雨雪，这些影响着百姓生活的自然现象，都可以被精准探测到，人们能够知道哪里在下雨、雨下得有多大。

后来，在科学家的不懈努力下，二哥“多普勒天气雷达”和三哥“双偏振天气雷达”相继问世，将看不见、抓不着的风纳入了人类的掌控之中。天空中那团广阔的雷雨云团，被放大成为一颗颗雨滴或冰晶，转变成计算机里更为精确的数据——天气雷达看得更细了，天气预报的精度也得以提高。

说说我本人吧，我可是天气雷达家族的新生代，是名副其实的“00后”。咱们年轻人嘛，做事追求的就是高效快捷，想知道我和哥哥们有什么不同，首先要了解一下我们是怎么探测天气的。人眼依靠接收可见光这种电磁波从而看见东西，而我们雷达可是比人眼要厉害多了，能够发射和接收电磁波。被我们发射出去的电磁波，在碰到雨滴和冰晶之后，经过了一系列的散射、吸收、折射，一部分被反射了回来，这下我们就能够清楚地看到数百公里外的一阵雨。

哥哥们擅长“单波束机械扫描”，想看左边，就把头扭到左边；想看上面，就把头抬起来。所以他们往往是先看一圈，把头抬起来再看一圈，可是这样扫描周期长，9层仰角看完整个天空需要6分钟的时间，没有办法及时获取降雨云团的位置和变化。

而我就不一样了，我的眼睛更像是蜻蜓的复眼，由许多个“小眼睛”排列组成，每个“小眼睛”发出电磁波的相位不一样，合成指向不同方向的波束，可以同时对一整个平面进行电子扫描。

好处是，我看得快、看得细、看得全，比起三位哥哥，我能够提早4至6分钟识别出新生对流单体，提供更加精细准确的天气画像，实现时间精度由分钟级到秒级、空间分辨率由250米到30米、垂直仰角由9层到68层的跨越式提升，具有扫描速度快、观测精度高、探测覆盖盲区少等优势。

就拿广东省珠海市2022年的一次降雨过程来说吧，在8点的时候，通过双偏振天气雷达的图像虽然能够知道哪里在下雨，但是没有办法确切地知道雨下在了哪个街道，会不会影响到某个学校、某个工地。而相控阵天气雷达的图像就能够放大好几倍，像是显微镜一样准确地看到降雨云团的位置，而且图像的分辨率也有所提升，这下预报员就能够知道目前城轨明珠站正在下雨，而唐家湾站还未受到影响。

另外，双偏振天气雷达的图像时间间隔是6分钟，而相控阵雷达的图像时间间隔是1分钟，更有利于预报员快速掌握降雨云团的位置和变化。所以，无论是局部地区突然的一场倾盆大雨，还是来去迅猛的龙卷风，我都能更快、更准确地探测到，更有利于探测短时临近、快速生消的灾害性天气过程。

风云变幻70余载。如今，粤港澳大湾区城市群拥有40余部相控阵天气雷达，我国也实现了从零起步到建成236部基本覆盖全国的新一代天气雷达，实现从跟跑、并跑到部分领跑的转变，建成了世界最大的雷达监测网络。遍布大江南北的天气雷达，正守望着神州大地的每个角落，让千里之外的风、云、雨、雪无处遁形。

（该作品获第九届全国科普讲解大赛一等奖）