應用相控陣天氣雷達監測惡劣天氣
應用相控陣天氣雷達監測惡劣天氣
金睿瞳、陳營華
2023年1月
天文台在2021年於沙螺灣安裝了全港第一台「相控陣天氣雷達」(圖一)。「相控陣天氣雷達」是「相位控制陣列天氣雷達」的簡稱,它由眾多獨立控制的小型天線收發單元組成,並排列成天線陣面,通過控制各單元發射無線電波的相位差來改變雷達波束的發射方向。相控陣雷達的優點是體積細小,可同時發射多個波束,利用機械及電子掃描方法在最短1分鐘內完成分層最高達68層的立體掃描,比現有的大帽山及大老山天氣雷達分別6分鐘和12層的掃描加密達5至6倍,可提供時間和空間上更高解像度的雷達圖像,幫助監測快速演變的中尺度惡劣天氣,如局地暴雨、冰雹和龍捲風等。
自2021年10月開始試驗性運行,沙螺灣「相控陣天氣雷達」在監測多個惡劣天氣事件方面發揮了功效,例如在2022年6月8日早上,天文台網絡攝影機拍攝到長洲以西水域出現水龍捲(圖二a),沙螺灣「相控陣天氣雷達」清楚捕捉到水龍捲由發展至消散的過程,約10時18分的多普勒徑向風速疊加三維雷達回波圖像(圖二b)顯示出該水龍捲的相關偶極結構,即表明存在旋轉中的氣柱,而估計在這氣旋式渦旋約2公里高處的最大風速超過20米/秒。
隨著天文台收集更多「相控陣天氣雷達」的數據,相信有助預報員更好地掌握中尺度天氣系統的變化和特性,亦能夠為臨近預報業務帶來積極影響。

圖一 安裝在沙螺灣的「相控陣天氣雷達」。

圖二 天文台網絡攝影機拍攝到2022年6月8日早上長洲以西水域出現水龍捲(二a)及「相控陣天氣雷達」多普勒風場疊加三維雷達回波圖像顯示與水龍捲相關的偶極結構(藍色:移向雷達,紅色:遠離雷達)(二b)。
參考資料:
[1] "如何解讀多普勒天氣雷達的風場"
[1] "如何解讀多普勒天氣雷達的風場"