雷達(dá)系統(tǒng)是支撐我國(guó)氣象工作的關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施之一，它在風(fēng)暴預(yù)警等短期天氣預(yù)報(bào)領(lǐng)域發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。這些系統(tǒng)通過(guò)提供實(shí)時(shí)且精確的數(shù)據(jù)，幫助監(jiān)測(cè)和預(yù)測(cè)如強(qiáng)對(duì)流天氣和臺(tái)風(fēng)等災(zāi)害性天氣事件。

       由國(guó)家氣象局下屬的氣象探測(cè)中心、天津氣象雷達(dá)研究試驗(yàn)中心、長(zhǎng)沙氣象雷達(dá)標(biāo)校中心、福建省龍巖市氣象局、北京理工大學(xué)以及華云敏視達(dá)雷達(dá)（北京）有限公司共同組成的氣象雷達(dá)重點(diǎn)創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)，致力于提升現(xiàn)有雷達(dá)網(wǎng)絡(luò)的探測(cè)能力。該團(tuán)隊(duì)專注于雷達(dá)在天氣監(jiān)測(cè)中的潛力和發(fā)展，特別是在相控陣天氣雷達(dá)的關(guān)鍵技術(shù)研究方面。

      該團(tuán)隊(duì)的主要目標(biāo)是解決業(yè)務(wù)雷達(dá)網(wǎng)絡(luò)在探測(cè)過(guò)程中遇到的關(guān)鍵問(wèn)題，并優(yōu)化雷達(dá)信號(hào)處理器的性能、提升雷達(dá)全鏈路的標(biāo)校精度和觀測(cè)模式，增強(qiáng)數(shù)據(jù)質(zhì)量控制和網(wǎng)絡(luò)拼圖的時(shí)空分辨率，以及提高對(duì)災(zāi)害性天氣的識(shí)別率和虛警率。

       在經(jīng)歷一年的集中研究后，該創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)在業(yè)務(wù)雷達(dá)網(wǎng)探測(cè)能力的提升上取得了顯著進(jìn)展。他們基于采樣、二階雙平行結(jié)構(gòu)放大器以及深度學(xué)習(xí)等技術(shù)，提高了雷達(dá)在探測(cè)微弱信號(hào)、動(dòng)態(tài)范圍等方面的性能，增強(qiáng)了電磁干擾的抑制能力，并在業(yè)務(wù)中成功實(shí)現(xiàn)了對(duì)風(fēng)電干擾的抑制。此外，該團(tuán)隊(duì)還開(kāi)發(fā)了全新的標(biāo)校方法，實(shí)現(xiàn)了對(duì)天線五個(gè)關(guān)鍵參數(shù)的精確標(biāo)校，并在全國(guó)范圍內(nèi)推廣應(yīng)用了包含54項(xiàng)參數(shù)的天氣雷達(dá)標(biāo)校體系。通過(guò)分析強(qiáng)對(duì)流天氣的強(qiáng)度分布、發(fā)展速度和風(fēng)速范圍等特征，團(tuán)隊(duì)優(yōu)化了四種不同的觀測(cè)模式。他們還開(kāi)發(fā)了基于回波面積大小和頂高度參數(shù)的智能識(shí)別技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了在四個(gè)試點(diǎn)省份的預(yù)報(bào)主導(dǎo)觀測(cè)模式智能切換，并計(jì)劃在全國(guó)范圍內(nèi)推廣。

       在提高天氣雷達(dá)的短期天氣監(jiān)測(cè)技術(shù)方面，利用人工智能技術(shù)如模糊邏輯，實(shí)現(xiàn)了在業(yè)務(wù)上首次使用雙偏振參數(shù)來(lái)識(shí)別非降水回波，準(zhǔn)確率高達(dá)90.36%。通過(guò)深度學(xué)習(xí)方法，對(duì)故障圖像的識(shí)別準(zhǔn)確率達(dá)到了99%，較傳統(tǒng)方法提高了10%以上。新一代天氣雷達(dá)網(wǎng)絡(luò)拼圖系統(tǒng)得到升級(jí)，時(shí)間分辨率從6分鐘減少到3分鐘。

        采用最優(yōu)重疊區(qū)域融合法，成功實(shí)現(xiàn)了三個(gè)波段天氣雷達(dá)的網(wǎng)絡(luò)拼圖，距離分辨率從250米提高到了75米，并在成都大運(yùn)會(huì)和杭州亞運(yùn)會(huì)的氣象服務(wù)保障中得到了應(yīng)用。通過(guò)引入多源觀測(cè)數(shù)據(jù)，如探空和雨滴譜儀數(shù)據(jù)，增加了風(fēng)暴早期的特征信息，并優(yōu)化了四類強(qiáng)對(duì)流產(chǎn)品的算法。通過(guò)使用14次龍卷、52次雷暴大風(fēng)、165次冰雹和257次短時(shí)強(qiáng)降水天氣過(guò)程對(duì)算法進(jìn)行評(píng)估，總體識(shí)別率提高了5%，虛警率下降了5%。

       在相控陣天氣雷達(dá)的核心技術(shù)研究方面，創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)進(jìn)行了橫圓柱形曲面相控陣天線的仿真和雷達(dá)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，仿真結(jié)果與理論預(yù)測(cè)相符。極化隔離度和第一旁瓣抑制達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)水平，并基于脈間快速捷變技術(shù)設(shè)計(jì)了掃描模式，解決了寬發(fā)窄收導(dǎo)致的的數(shù)據(jù)質(zhì)量下降問(wèn)題。此外，設(shè)計(jì)了一種結(jié)合“近場(chǎng)+中場(chǎng)+遠(yuǎn)場(chǎng)”的高精度標(biāo)校方法，在保證快速掃描的同時(shí)獲取高質(zhì)量數(shù)據(jù)。

       創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)為未來(lái)的工作設(shè)定了目標(biāo)：到2025年，在全網(wǎng)雷達(dá)反射率因子一致性方面，將通過(guò)遠(yuǎn)場(chǎng)相參標(biāo)校、星地一致性檢驗(yàn)分析等技術(shù)的研究，力爭(zhēng)達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。利用人工智能技術(shù)提升數(shù)據(jù)質(zhì)量和災(zāi)害性天氣參數(shù)提取的準(zhǔn)確性，為監(jiān)測(cè)預(yù)警提供更優(yōu)質(zhì)的數(shù)據(jù)產(chǎn)品。研制出達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平的信號(hào)處理器，并將其應(yīng)用于業(yè)務(wù)雷達(dá)和相控陣?yán)走_(dá)。繼續(xù)深入研究平板和曲面相控陣的關(guān)鍵技術(shù)，確立我國(guó)相控陣天氣雷達(dá)的技術(shù)體制，并制定出符合國(guó)際先進(jìn)水平的相控陣天氣雷達(dá)功能規(guī)格需求書。