应用相控阵天气雷达监测恶劣天气
应用相控阵天气雷达监测恶劣天气
金睿瞳、陈营华
2023年1月
天文台在2021年于沙螺湾安装了全港第一台「相控阵天气雷达」(图一)。「相控阵天气雷达」是「相位控制阵列天气雷达」的简称,它由众多独立控制的小型天线收发单元组成,并排列成天线阵面,通过控制各单元发射无线电波的相位差来改变雷达波束的发射方向。相控阵雷达的优点是体积细小,可同时发射多个波束,利用机械及电子扫描方法在最短1分钟内完成分层最高达68层的立体扫描,比现有的大帽山及大老山天气雷达分别6分钟和12层的扫描加密达5至6倍,可提供时间和空间上更高解像度的雷达图像,帮助监测快速演变的中尺度恶劣天气,如局地暴雨、冰雹和龙卷风等。
自2021年10月开始试验性运行,沙螺湾「相控阵天气雷达」在监测多个恶劣天气事件方面发挥了功效,例如在2022年6月8日早上,天文台网络摄影机拍摄到长洲以西水域出现水龙卷(图二a),沙螺湾「相控阵天气雷达」清楚捕捉到水龙卷由发展至消散的过程,约10时18分的多普勒径向风速叠加三维雷达回波图像(图二b)显示出该水龙卷的相关偶极结构,即表明存在旋转中的气柱,而估计在这气旋式涡旋约2公里高处的最大风速超过20米/秒。
随著天文台收集更多「相控阵天气雷达」的数据,相信有助预报员更好地掌握中尺度天气系统的变化和特性,亦能够为临近预报业务带来积极影响。

图一 安装在沙螺湾的「相控阵天气雷达」。

图二 天文台网络摄影机拍摄到2022年6月8日早上长洲以西水域出现水龙卷(二a)及「相控阵天气雷达」多普勒风场叠加三维雷达回波图像显示与水龙卷相关的偶极结构(蓝色:移向雷达,红色:远离雷达)(二b)。
参考资料:
[1] "如何解读多普勒天气雷达的风场"
[1] "如何解读多普勒天气雷达的风场"