王秀明
入汛以來，多地遭遇暴雨、大暴雨，尤其短時強降水在短時間內就可能造成災害，雷電、冰雹以及滑坡、泥石流等次生災害也備受關注。在關注天氣預報的同時，天氣雷達圖吸引了不少公眾的注意力，而他們很關心的問題就是——天氣雷達圖能用嗎、好用嗎、怎麼用？
——天氣雷達圖何以能致用？
天氣雷達是探測降水系統的主要手段，是對強對流天氣（冰雹、大風、龍捲和短時強降水）進行監測和預警的主要工具之一。
而且隨著技術的發展，過去傳統的天氣雷達只能測量回波強度，即僅能提供反射率因子產品。新一代都卜勒天氣雷達在此基礎上還能提供徑向速度產品和表徵速度脈動程度的速度譜寬產品。
目前美國的新一代都卜勒天氣雷達已全部升級為能從兩個方向監測降水粒子 （水凝物粒子） 的能夠分辨冰雹和雨滴的雙偏振都卜勒天氣雷達，我國也正在進行雙偏振都卜勒天氣雷達的業務升級試點。另外還有正在研發和已投入外場實驗的從多個方向探測降水粒子的相控陣雷達。
我國從上世紀90年代末開始布設都卜勒天氣雷達，原計劃布設158部，後來根據需要增加至216部，截至2015年底已布設181部。在我國中東部大部分地區，強降水和颱風發生頻率相對較高，布設的是S波段雷達，S波段雷達探測範圍較大，能「看見」雷達周圍460公裡範圍內的降水系統。西部地區降水強度相對中東部弱，布設的是C波段雷達，因為C波段雷達更有利於探測較弱的降水。
——天氣雷達圖好用嗎？
這要從雷達的起源說起。
雷達在第二次世界大戰前主要運用在軍事領域，用於監測敵方軍事目標物，在使用過程中發現雷達能夠監測到雷暴雲等降水系統。
二戰後，雷達技術被引入到氣象領域，用於監測雲雨降水、監測強對流天氣。雷暴雲由小的水成物粒子如水滴、雪花、冰雹等組成，雷達能「看到」雷暴雲等降水系統，是因為水成物粒子能夠將雷達發射的電磁波能量散射回雷達。水成物粒子散射能力主要取決於其大小和相態（如同樣大小的液態水滴散射能力比固態雪粒子強），雷達圖上用反射率因子強度（雷達圖上用dBZ表示）表徵粒子的散射能力。大粒子，如大的水滴和大冰雹的散射能力強，因此產生強降水和大冰雹的對流風暴反射率因子強度強，常常可以達到50dBZ以上。
降水粒子一般會隨風而動，粒子遠離或朝向雷達的運動會影響散射回雷達的電磁波頻率。通過雷達接受的電磁波頻率變化，可以探測都卜勒徑向速度，雷達僅能「看見」粒子朝向和離開雷達的運動，「看不見」垂直於雷達徑向的速度，因此都卜勒徑向速度只是實際風的一部分，這使得徑向速度圖判識比較難，一般人難以在短時間內學會判識都卜勒徑向速度圖。基於都卜勒徑向速度圖可以分析強風暴的結構和雷達上空環境風的分布，這需要建立在一些假定的基礎上，並且需要有風暴結構模型和風暴動力學基礎。徑向速度圖上暖色調表示朝向雷達的速度，冷色調表示離開雷達的速度。
——天氣雷達圖怎麼用？
對預報員來說，雷達圖能提供降水系統的反射率因子強度，從而初步推斷可能產生的降水相態及降水強度，如雨還是雪、大雨還是冰雹、毛毛雨還是大雨等。
通過都卜勒徑向速度產品，可以判斷強風暴的結構，如超級單體的中氣旋結構（mesocycloneM），與龍捲相伴的龍捲渦旋特徵（TVS），還能在某些假定的基礎上判斷雷達上空的風隨高度的變化，能提供6分鐘一次的雷達上空的風的分布信息。除了反射率因子、都卜勒徑向速度圖等雷達探測的基本產品外，通過在統計分析和機理研究基礎上設計的算法，雷達資料處理軟體還能提供豐富的雷達產品，如是否會有冰雹產生的冰雹指數，與龍捲有關的龍捲渦旋特徵，了解過去一小時左右風暴移動方向和速度的風暴追蹤信息等，為預報員快速識別致災強風暴及其可能產生的災害性天氣提供參考。
冰雹的散射能力強，因此直徑2釐米以上的大冰雹反射率因子一般來說回波強度在55dBZ以上。比如2005年6月15日早晨在徐州，直徑10釐米以上的大冰雹反射率因子強度超過65dBZ。
產生強龍捲（EF2級以上）的風暴雲一般具有強烈的旋轉，都卜勒徑向速度圖上常可見10公裡以下的強烈旋轉，速度圖上表現為在雷達徑向兩側左右排列的速度對。比如從鹽城EF4級龍捲發生時的徑向速度圖及其判讀，強烈的旋轉在反射率因子圖上有時也能看見，表現為鉤狀回波。
大範圍雷暴大風或者稱為對流性大風常常由颮線造成，颮線一般指多個風暴呈線性排列的尺度較大的對流系統。
不過，以上只是雷達圖識別的簡單舉例。在實際業務中，雷達圖識別強風暴需要基於風暴結構和風暴動力學相關知識，而且雷達圖識別是雷暴與強對流天氣臨近預報的一個方面，業務臨近預報需要藉助基於雷達、衛星、地面加密觀測、數值模式產品等多種資料綜合判斷，雷暴與強對流天氣的臨近預報是非常複雜的。
而對於一般公眾而言，通過反射率因子產品圖，能夠大致判斷當前自己所在的位置附近有沒有降水系統，能夠了解一些降水系統的現狀。由於雷暴與強對流天氣尺度相對小，發展速度快，前一刻還是晴空萬裡，下一刻就有可能風雨交加，周圍有降水系統的信息能夠提醒公眾去關注氣象預報，從而為出行等做出更安全的安排。
公眾能夠看到降水系統，但該降水系統將會產生何種災害性強對流天氣，未來將會影響哪些區域等臨近預報的問題，公眾一般無法判斷，即使是預報員也是需要經過長時間的培訓和工作積累才能預報，而且不能保證每次都正確，因為雷暴與強對流天氣發生發展影響因素多，生消演變快，現有的觀測手段還無法探測一些對臨近預報非常重要的信息。另外，我們對雷暴與強對流天氣發生發展物理過程的理解也還需要不斷加深。（作者為中國氣象局氣象幹部培訓學院教授）
（來源：《中國氣象報》 責任編輯：王美麗）