仅此一家，为800多部天气雷达做高精度“体检”

俯瞰标校中心的314标校阵地。

■本报记者 王昊昊

从湖南长沙城区驱车一路向西，经过岳麓区莲花镇，再沿莲花山山路盘旋而上，40多分钟后，几座超大白色球状天线罩映入眼帘。

这些“白球”就是长沙气象雷达标校中心（以下简称标校中心）的雷达标校阵地，依海拔分别命名为314、126、348阵地。在标校阵地里，技术人员带着测试设备穿行于塔楼与机房之间；山下的标校业务平台上，大屏实时跳动着全国不同波段、不同型号天气雷达的运行状态，哪部雷达功率异常、噪声温度超限，报警声随时可能响起。

近日，《中国科学报》记者跟随“高质量发展中国行·新时代的气象万千”主题采访团来到这家全国唯一气象雷达高精度标校专业机构，实地探访技术人员为雷达“做体检”的日常。

800多把“尺子”需统一刻度

标校中心为何建在主峰海拔300余米的莲花山上？

记者了解到，标校工作对天气条件有特殊要求，标校过程要用真实降水过程检验雷达在实际观测场景中的表现，这就需要足够多样化的天气样本。湖南是我国灾害性天气最多样的区域之一，暴雨、冻雨、大雾、强对流等14种灾害性天气均有出现，能为雷达动态标校提供多样化真实天气试验场景。莲花山区域地势相对较高，远离市区，可最大程度规避城市复杂电磁环境信号干扰。标校中心因此落地于此。

“标校中心位于全国五大国家综合气象观测试验基地之一的长沙国家综合气象观测试验基地，具备‘地基-空基-天基’三维完整气象观测基础设施，能为雷达标校工作提供基础设施支撑。”标校中心副主任袁首说。

目前，中国天气雷达网已建成覆盖全国的天气雷达监测网，800余部雷达紧盯暴雨、强对流等灾害性天气，为发挥气象防灾减灾第一道防线作用、保障人民群众生命财产安全提供重要支撑。但雷达来自不同厂商、工作在不同频段、部署在不同地理环境中，长期运行会出现设备老化、性能漂移，可能出现同一场降雨、不同雷达观测结果不一致的问题，影响短临预报预警研判。

雷达“看不准”，最直接的后果是预报员面对矛盾数据时无法做出确定性判断。标校中心雷达保障科科长、高级工程师周旭辉说，比如同一片降水云团，一部雷达显示30回波强度（dBZ），另一部显示50dBZ，预报员就会陷入矛盾：到底报大雨还是报小雨？如果50dBZ的强回波持续半小时，可能意味着短时强对流、冰雹甚至山体滑坡风险，政府决策调度成本很高；如果只是三四毫米的“毛毛雨”，影响则完全不同。

做一次“深度体检”

800多把“尺子”刻度不一，怎么校准？标校中心有套完整的“体检流程”。

我国天气雷达包括S、C、X等不同波段，S波段波长较长、衰减较弱，主要承担200公里以上的大范围降水观测；C波段主要部署在降水相对较少的西部区域；X波段波长较短、功率较小，看的距离较近，主要用于山地丘陵地形复杂区域的补盲和精细化观测。

目前，标校中心的核心系统包括“三阵地一平面”。三阵地分布在不同海拔高度，314阵地是主阵地，主要承担S波段、C波段天气雷达全系统标校，126阵地主要承担X波段天气雷达和风廓线雷达的测试评估，348阵地为314阵地被测雷达天线提供高精度的测试信号。国家级标校业务平台负责数据汇聚、分析和标校结果判定，是整套系统的数据处理中枢。

一部雷达从进入标校中心到完成标校，通常需要3至5个月。标校中心通过“静态标校+动态标校”两大阶段、6个环节，逐项检验校准，包括机外仪表测试、信号处理算法检查、天线远场测试、金属球标校、同址对比观测和星地校验。

走进标校中心S1雷达机房，记者看到监测屏幕上实时显示着红黄相间的回波图，颜色越浅，天气通常越好；颜色越黄、越红，回波强度越大，意味着雨越大；到了红得发紫的颜色，往往意味着短时强降水、冰雹等强对流天气。

周旭辉介绍，标校中心还研制了基于机载有源雷达原位测试系统和无人机悬吊金属球标校系统等自主装备，创建了倒伏式避雷针、高分子超疏水涂层整体吊装天线罩，填补了国内天气雷达天线关键参数远场现场实测等空白。

传统雷达标校主要依赖机内信号源和机外仪表，参数覆盖有限。标校中心将标校参数从21项逐步提升至62项，涵盖反射率因子、径向速度、差分反射率、天线增益、波束宽度等关键指标，其中3项指标的测量精度达到国际先进水平。

体检对象则分两类。待列装新雷达，要开展全流程标校校验，合格后才能拿到入网许可证，投入全国气象业务网使用；业务在用雷达，则开展数据一致性检验评估，设备会老化、性能会漂移，需要定期“体检”，修正性能偏移，保障全国800多部业务雷达观测刻度统一，避免相邻雷达观测同一场降雨数据互相矛盾。

袁首介绍，标校中心还建立了从雷达进场到撤场七大任务监视闭环管理机制，实现标校全流程标准化管控；依托太阳源、地杂波等自然目标，开展全国雷达网运行质量主动监测预警，推动标校由被动检测向主动预防转变。

给雷达“立规矩”

“深度体检”做完了，效果到底怎么样？

记者看到，在标校业务平台的大屏上，各地业务雷达的运行状态一目了然。哪部雷达功率突然降低、发射功率不足，系统立即报警，工作人员随即打电话、发整改通知。

“过去是雷达出了问题，有人反映上来，我们再去查；现在是系统主动盯着全网，异常一出现就推着我们去处理。”周旭辉说。

自2023年业务运行至今，标校中心已完成70余部天气雷达标校与质量评估，促成200余项问题闭环整改；牵头对全国242部天气雷达开展星地校验，使全网新一代天气雷达反射率因子一致性偏差从2.97分贝（dB）降至2.5dB以下。

标校中心工程师吴树炎介绍，经标校的单部雷达，反射率因子测量精度优于0.5dB，差分反射率因子测量精度优于0.2dB，天线增益测量精度达到0.5dB，其中3项指标达到国际先进水平。标校中心还首次实现对待标定雷达天线等5类关键指标的远场业务化实测和关键系统参数的全链路绝对标校，建立了涵盖62项参数的天气雷达标校体系。

“前述指标的下降，意味着相邻雷达对同一场降雨的观测结果更加接近，预报员拿到的不再是‘各说各话’的数据，而是一套经过统一校准、相互可比的观测结果。”吴树炎说，定量降水估测准确度因此提升了近一倍，雷达数据对降水预报的支撑更加可靠。

这把“标准尺”还在向更大范围延伸。2026年，标校中心建立全网天气雷达实时监测评估与业务准入双重管控体系，对全国276部S/C波段业务运行天气雷达开展实时监测评估，全面承接全国天气雷达业务准入技术审查与测试工作，构建起了雷达设备端全链条质控体系。

“S、C、X波段相互配合，S波段扫一圈发现强对流，X波段可对着风暴做精细化定点扫描，组网之后，一部雷达看不全的云系移动、台风螺旋结构，就能在几百部雷达的协同观测中看得更清楚。”袁首表示，标校中心将持续迭代天气雷达标校技术体系，完善多型号天气雷达标校能力与标准化建设，为全球监测能力提升、防灾减灾和气候治理提供技术借鉴。

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