数据标准偏差值降至3.5dB以下 全国天气雷达数据质量改善明显

记者从中国气象局气象探测中心（以下简称“探测中心”）获悉，在该中心、中国华云气象科技集团有限公司（以下简称“华云集团”）及相关省（区、市）气象部门一体化整改推进下，全国天气雷达数据质量得到明显改善，其标准偏差值从4.5dB降至3.5dB（表示雷达回波强度的物理量）以下。

(相关资料图)

拥有较高时空分辨率的新一代天气雷达，是探测降水系统发展演变的重要手段之一。

由于天气雷达波段、型号等不一致，加之运行中波束遮挡、电磁干扰、大气折射和衰减等因素，天气雷达在重叠区域的回波强度值并不完全一致，影响了雷达组网拼图质量，增加了雷达资料在多源数据同化过程中的不确定性。

针对天气雷达数据一致性存在的问题，探测中心以“天气雷达反射率因子标准偏差值小于3.5dB”为目标，优化完善天气雷达网一致性评估算法，建立了天气雷达运行质量评估指标体系，形成了雷达质量问题及时发现、协同处理的流程、机制和相关技术标准，有效降低标准偏差值。

锁定偏差问题，优化评估算法

目前，我国237部组网天气雷达几乎覆盖了全国多数人口密集区。如何对相邻雷达观测重叠区域回波一致性进行科学评估，是发现并修正观测偏差的重要前提。

此前，对雷达一致性评估多采用基于天气雷达等高平面位置显示（CAPPI）格点数据研制的评估算法，但该算法存在等高面插值偏差、雷达站海拔差引起的偏差、缺少异常值质控等局限性。

对此，探测中心技术团队（以下简称“技术团队”）将评估的数据源由CAPPI格点数据改为标准基数据，避免了等高面插值算法造成的偏差；合理设置雷达匹配间距及体扫时间间隔，优化空间一致性匹配规则，避免地物遮挡影响。同时，考虑到目标物分类、信噪比、波束充塞等因素，将评估对象限定在特定的天气情况（层状云），减少对流性天气系统对评估结果的影响。

针对组网雷达多波段、多型号、海拔跨度大等特点，技术团队通过制定适合业务现状的评估标准，建立了全国天气雷达一致性实时评估系统，为定量评估雷达观测偏差提供了重要依据。通过优化一系列算法流程，探测中心形成了一套业务运行且具有自主知识产权的天气雷达网一致性评估算法，并于2022年完成三期评估报告。报告显示，有21部天气雷达标准偏差值超过3.5dB。

一致性评估算法的改进，以及“雷圣-国1”平台算法工程化集成的应用，实现了全国天气雷达一致性偏差的实时计算，为动态评估雷达质量提供了技术支撑。

聚焦重点难点，持续提升数据质量

根据2022年对天气雷达数据质量一致性评估的结果，探测中心从雷达硬件、运行维护等方面，精准定位影响天气雷达数据质量的问题，梳理并形成包括雷达系统、业务维护和技术升级等三大类12项质量问题清单。同时，还编制了7种型号的《雷达数据一致性问题清单和台站操作手册》。

针对标准偏差值超过3.5dB的天气雷达，探测中心联合华云集团及相关省级气象部门、雷达生产厂家等逐个开展问题溯源和整改，共梳理出馈线损耗、机内外标定偏差、天线座水平度偏差等8类问题。

例如，通过调整频综组件功率和馈线损耗，整改后的黑龙江绥化CA雷达与周边哈尔滨雷达比对，回波强度从平均偏强2.75dB降到0.1dB；通过标定收发支路损耗和天线增益，湖南岳阳SB雷达回波强度差异由4dB减少到小于2dB。

与此同时，作为天气雷达网建设的重要参与者，华云集团以业务应用为中心，组成“产学研用”创新团队，发挥企业在科技创新中主体作用，进一步提升天气雷达网建设效益。

2022年，技术团队以“质量提升年”重点任务清单落实为重点，不断开展问题雷达整改、质量评估，最终实现全国新一代天气雷达标准偏差平均值从4.5dB降低到3.5dB以下的目标，并形成了一系列可推广应用的标准规范。

下一步，探测中心和华云集团等单位将进一步优化雷达一致性评估方法，在“雷圣-国1”平台算法工程化集成应用，实现全国天气雷达一致性偏差的实时计算，同时梳理雷达标定过程中存在的问题，完善反射率因子标定测试方法，进一步提高雷达数据质量。

（作者：简菊芳 步志超 胡姮 责任编辑：张林）