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在气象台发布的预警信息中,我们经常可以听到某段时间内的降水预报,比如“未来两天北京中北部降水量将达到100mm”,“预测华盛顿将有一场暴雨,雨量在150mm以上”,等等。大部分都是用数值天气预报模式通过计算机计算出来的。

气象学家还可以使用一种称为“天气雷达”的天气雷达来定量估计降雨量。气象雷达发射电磁波,遇到雨滴、云滴、冰晶、雪花等会散射。在空气中。返回的电磁波被雷达天线接收并显示在屏幕上。气象学家可以根据回波图像了解大气中降水的强度、分布、移动和演变,从而了解天气系统的结构和特征。气象雷达可以探测到台风、局地强风暴、冰雹、暴雨和强对流云团,可以监测天气变化。

然而,在雷达屏幕上,我们所能看到的只是雷达回波的强度、分布、移动和演变。气象工作者如何定量估算降水量?通常,雷达回波强度与降水强度具有相同的概率分布。气象台会收集统计不同地区、不同降水类型、不同降水强度的雨滴谱,即单位体积内各种大小的雨滴随直径的分布情况,进而找出不同类型降水的回波强度与其对应的降水强度之间的关系,如层状云降水、对流云降水、地形云降水、干雪和湿雪等。从而得到一套定量估算降水量的经验公式。

在实践中,为了用天气雷达测量某一区域某一时段的总降水量,我们可以分区域、分时间,然后对雷达测得的降水量进行累加或平均,这样可以消除随机误差的影响,使该区域的降雨量或平均强度比单点的瞬时强度更准确,从而保证估算精度。

近年来,天气雷达估测降水的技术不断更新。而且将地面的雷达组合成网,以卫星为载体使用雷达,可以实现大范围的降水观测,可以弥补单点观测的不足。但是,当雷达网用于定量监测和预报大范围降水时,会出现各种问题。比如把网络的雷达回波图像放在一起,拼图本身的技术问题会使降水量估算的精度达不到预期的目的。而且,即使是同类型的天气雷达,探测结果也会有所不同,比如每个雷达所处的位置不同,雷达回波受地形和建筑物的影响不同,有效覆盖区域内雨量站的分布密度不同等等。这些因素都会影响结果,使联网后的数据出现误差,最终影响预测质量。

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