优秀成果展示——阵列相控阵雷达冰雹云监测和防雹作业指挥系统
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发布时间：2025/5/20 0:00:00
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| 成果评价编号： |
中气科成评[2024]059 |
| 评价结果： |
良好 |
| 成果名称： |
阵列相控阵雷达冰雹云监测和防雹作业指挥系统 |
| 完成单位： |
中国气象局人工影响天气中心、贵州省气象局、浙江宜通华盛科技有限公司 |
| 成果形式： |
应用研究和技术开发类-系统 |
| 研究领域： |
其他 |
| 评价年份： |
2024 |
| 完成人： |
汪会、赵志强、陈宝君、李集明、李勇、林大伟、李皓、栾天、曾勇、张思豆、杨哲、罗雄、花少烽、黄浩隽、段婧、楼小凤、王飞、孙晓岩、韩熠、丁晗、胡恒林、王双磊、宋宇辰、魏万益 |
| 成果简介： |
我国冰雹频发，人工防雹是重要防御手段，但雹云精细监测和防雹作业科学指挥能力尚有不足，高时空探测的相控阵雷达在人工防雹方面的专项应用仍属空白，制约防雹技术发展。通过3年攻关，在国家工程、中国局创新发展专项和贵州省科技厅项目等8个司局级及以上项目支持下，首次研发了可业务使用的防雹专用阵列相控阵雷达冰雹云监测和防雹作业指挥系统。系统实现冰雹云精细监测和预警，提供高时空分辨率冰雹云三维宏微观物理场及多种冰雹云融合产品，具备雷达观测与人影作业点联动的防雹科学指挥，以及雷达对作业影响区精准锁定协同观测功能，为科学作业、精准作业和防雹效果评估提供技术支撑，相关技术成果已在国内多省市业务应用，取得良好成效。
针对我国防雹科学作业的技术难题，围绕冰雹云精细监测和防雹作业指挥的需求，基于国家（贵州）防雹基地建设的三部X波段双偏振相控阵雷达研发的阵列相控阵雷达冰雹云监测和防雹作业指挥系统，是全国首个防雹专用阵列相控阵雷达监控软件系统。该系统具备冰雹云精细监测和防雹作业指挥功能，同时通过灵活的扫描模式切换，获取防雹作业前后云体宏微观特征的快速变化信息，为防雹效果检验提供了有力的科学观测依据。该系统在多个方面具备创新性：
（1）研发相控阵雷达协同观测技术和升级冰雹云监测产品，提高冰雹云精细监测能力，服务冰雹云识别预警、防雹作业指挥和效果评估需求。系统可针对目标云体，实现阵列雷达体扫、扇扫、RHI扫描模式的快速同时切换（小于20秒）和协同观测，提高冰雹云监测的时间分辨率。同时系统具备冰雹云智能识别和追踪功能，并根据人影防雹需求改进系统冰雹云监测产品的算法，包括基于模糊逻辑的冰雹识别预警、本地化订正冰雹粒径大小、相态识别、三维风场等算法，提取了冰雹识别预警的本地化指标，有效提高了冰雹预警的提前量、增强了冰雹云精细监测能力。
（2）研发防雹专用的雷达探测监测软件，实现雷达观测与人影作业点联动，强化阵列相控阵雷达防雹作业指挥能力。将人影作业装备信息与雷达监测软件融合，系统增加全域炮站信息显示，辅助开展防雹作业指挥。根据防雹作业实际需求，增加根据预设炸点自动生成作业方案、垂直剖面叠加特征温度层高度、弹道轨迹三维展示等功能，为精准防雹科学作业提供支撑；
（3）研发阵列雷达瞬时-随动精准捕捉爆炸点技术，在防雹爆炸效应观测技术方面取得了突破，为防雹精准效果评估提供支撑。系统具备三部雷达同时切换，爆炸点位置同时计算，炸点实时显示，一键式指挥三部雷达调整观测模式，实现对定点作业目标云体的高时空分辨率观测，并可随需求存储作业前后的雷达信号数据，为利用相控阵雷达数据开展爆炸防雹机理研究提供观测基础。
该成果聚焦防雹业务需求，研发相控阵雷达防雹观测技术，有效提高了冰雹云监测预警能力、作业指挥精准性和防雹效果评估科学性，在我国防灾减灾、乡村振兴等方面发挥了重要作用。应用效果如下：（1）通过系统提取对流触发高度，优化贵州防雹作业指标，提升了防雹作业水平；系统中冰雹云识别，三维风场等算法应用于贵州、云南、浙江省人影、华东空管气象业务服务，通过采用冰雹智能识别算法，在冰雹预警方面取得良好成果，在国内多个省市冰雹预警时间可提前10-40分钟；利用系统开展国家（贵州）防雹试验典型个例防雹效果分析，成果多次应用于全国天气会商；（2）系统通过雷达协同观测，在探索爆炸防雹效果国际难题方面提供了重要观测和科学研究支撑；（3）系统服务于防灾减灾和国家重大装置，取得良好社会经济效益。近两年贵州冰雹多发，在系统支撑下有效减轻了冰雹对毕节市烤烟、蜂糖李等高价值农作物的影响，保护了威宁县20.25万亩烤烟，圆满完成51.27万担收购，获得了县政府高度肯定，助力乡村振兴。此外，系统建立的作业预警指标和防雹效果评估模式，为中国天眼“FAST”冰雹防御业务提供了科技支撑。未来系统相关成果将在全国防雹业务中发挥示范作用。 |
