【正文】 88D多普勒天氣雷達(dá)不僅提高了探測(cè)能力，還具備了獲取風(fēng)場(chǎng)信息的功能，并提供了豐富的監(jiān)測(cè)和預(yù)警產(chǎn)品。2000年NEXRAD業(yè)務(wù)布網(wǎng)完成，包括了158部業(yè)務(wù)雷達(dá)，分布在美國(guó)本土以及近海和島嶼，雷達(dá)間的最大距離為250海里。NEXRAD網(wǎng)的布設(shè)，大大提高了對(duì)災(zāi)害性天氣，尤其是暴雨的預(yù)報(bào)能力，對(duì)龍卷形成前奏中尺度氣旋和機(jī)場(chǎng)附近的下?lián)舯┝鞯淖R(shí)別具有特殊的能力。上世紀(jì)末，美國(guó)開始NEXRAD Open System的改進(jìn)工作，重點(diǎn)在雙線偏振技術(shù)的引入和數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的改進(jìn)。計(jì)劃在2010年完成WSR88D雷達(dá)的雙線偏振雷達(dá)改造。加拿大自1998起的6年時(shí)間內(nèi)完成了“國(guó)家多普勒雷達(dá)計(jì)劃”，主要沿人口密集、災(zāi)害性天氣頻發(fā)并造成巨大災(zāi)害的海岸線布設(shè)了30部多普勒雷達(dá)，其中11部多普勒雷達(dá)是完全新建的，其余19部則是原有的常規(guī)雷達(dá)翻建成具有多普勒雷達(dá)功能的。雷達(dá)的有效探測(cè)距離為240 km，多普勒模式下為120 km。目前加拿大正在進(jìn)行將多普勒模式下的作用距離加大到240 km的技術(shù)開發(fā)。雷達(dá)網(wǎng)的建成，使得對(duì)龍卷的預(yù)報(bào)從幾乎不可能到提前15~20 min，對(duì)風(fēng)暴位置和雨雪量級(jí)做出了比以前更為準(zhǔn)確的預(yù)報(bào)。歐洲國(guó)家由于國(guó)土緊密相連，采取聯(lián)合方式建立雷達(dá)網(wǎng)，使雷達(dá)探測(cè)資料在天氣預(yù)報(bào)中得到充分利用。從1970年代后期，歐盟COST72(Cooperative in Science and Technology Project 72)項(xiàng)目開始實(shí)施并持續(xù)了6年，至1980年代中后期的COST76項(xiàng)目，歐洲形成了世界上兩大雷達(dá)網(wǎng)之一，共有130多部雷達(dá)，其中一半具有多普勒雷達(dá)能力，并建立了風(fēng)廓線雷達(dá)網(wǎng)，進(jìn)行歐洲大面積降水監(jiān)測(cè)和風(fēng)廓線觀測(cè)。COST717項(xiàng)目的主要目的是對(duì)先進(jìn)的雷達(dá)信息進(jìn)行評(píng)估、演示和記錄，如將徑向速度、垂直風(fēng)廓線、反射率、估算出的降水等作為參數(shù)，對(duì)數(shù)值天氣預(yù)報(bào)和水文模式進(jìn)行評(píng)估。二、相控陣天氣雷達(dá)相控陣多普勒天氣雷達(dá)，主要優(yōu)勢(shì)是可以提高獲取資料的時(shí)間分辨率、進(jìn)一步提高探測(cè)能力。一般雷達(dá)均基于機(jī)械掃描體制，這種掃描方法一般在6 min內(nèi)完成14層的掃描，對(duì)于快速變化的中小尺度天氣過程如冰雹、龍卷、微下?lián)舯┝?、風(fēng)切變等過程，用這種傳統(tǒng)的方法很難同時(shí)滿足高時(shí)空分辨探測(cè)天氣過程三維結(jié)構(gòu)和發(fā)展演變的需求。相控陣天氣雷達(dá)快速而精確地轉(zhuǎn)換波束的能力使該雷達(dá)能夠在1 min內(nèi)完成全空域的掃描，同時(shí)獲取大量的氣象信息。所采用的陣列天線是由大量相同的輻射單元組成的孔徑，每個(gè)單元在相位和幅度上是獨(dú)立控制的，能得到精確可預(yù)測(cè)的輻射方向圖和波束指向。若干個(gè)固態(tài)發(fā)射機(jī)通過功分網(wǎng)絡(luò)將能量分配到每個(gè)天線單元，移相網(wǎng)絡(luò)又控制每個(gè)天線單元的初相位，通過大量獨(dú)立的天線單元將能量輻射出去并在空間進(jìn)行功率合成。接收時(shí)，各天線單元將接收到的目標(biāo)回波信號(hào)進(jìn)行相位相加進(jìn)入接收機(jī)。回波信號(hào)經(jīng)接收機(jī)放大、濾波后進(jìn)入信號(hào)處理機(jī)進(jìn)行多種模式的信號(hào)處理。對(duì)信號(hào)處理機(jī)提取的氣象數(shù)據(jù)進(jìn)行二次處理得到氣象預(yù)報(bào)需要的氣象要素資料。相控陣天氣雷達(dá)具有常規(guī)天氣雷達(dá)所不具有的許多優(yōu)點(diǎn)：可以實(shí)現(xiàn)跳躍式電掃描波束和天線方向圖形狀的自適應(yīng)控制，從而實(shí)現(xiàn)多功能探測(cè)能力；可充分地將雷達(dá)時(shí)間和能量資源應(yīng)用于微弱目標(biāo)探測(cè)能力、目標(biāo)數(shù)據(jù)率、分辨率、精度等等技術(shù)性能上，因而具有能對(duì)付多目標(biāo)、機(jī)動(dòng)性強(qiáng)、反應(yīng)時(shí)間短、功能多、數(shù)據(jù)率高、抗干擾能力強(qiáng)、可靠性高等特點(diǎn)。相控陣?yán)走_(dá)跟蹤孤立的目標(biāo)是成熟的，但相控陣天氣雷達(dá)對(duì)分布體目標(biāo)的強(qiáng)度場(chǎng)和速度場(chǎng)的探測(cè)能力有待研究；即使是技術(shù)上可行，相控陣天氣雷達(dá)的陣面天線造價(jià)十分昂貴，近期在發(fā)展中國(guó)家難以實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)化和組網(wǎng)。三、數(shù)字信號(hào)處理的應(yīng)用雷達(dá)信號(hào)處理則是為完成雷達(dá)數(shù)字信號(hào)檢測(cè)和信息提取功能所采取的實(shí)施手段。物體的反射回波是微弱的高頻信號(hào),經(jīng)過變頻、放大和濾波等處理變成具有一定強(qiáng)度的模擬信號(hào)（時(shí)間上連續(xù)，幅度上可為任意實(shí)數(shù)值）。數(shù)字處理須采用模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器,把模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成為數(shù)字信號(hào)（時(shí)間上離散，幅度上分層），然后進(jìn)行各種運(yùn)算和處理。早期的雷達(dá)信號(hào)處理，幾乎全部是模擬的。50年代出現(xiàn)利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行信號(hào)處理的雷達(dá)系統(tǒng)。這是雷達(dá)數(shù)字信號(hào)處理的開端，功能還僅限于自動(dòng)檢測(cè)。同模擬信號(hào)處理相比，采用數(shù)字信號(hào)處理的優(yōu)點(diǎn)是：①把許多功能綜合設(shè)計(jì)在一部處理機(jī)中，可以根據(jù)外來指令或預(yù)先編好的程序靈活地選擇和組合使用。②精度僅與字長(zhǎng)有關(guān)，不像模擬處理那樣，性能與使用人員的調(diào)整有關(guān)，因此性能穩(wěn)定可靠。③有利于高速大規(guī)模集成電路的應(yīng)用，從而可使信號(hào)處理機(jī)的重量減輕和體積縮小。同其他領(lǐng)域的數(shù)字信號(hào)處理相比，雷達(dá)數(shù)字信號(hào)處理的特點(diǎn)是信號(hào)帶寬大,因而采樣率高,并且實(shí)時(shí)輸出。因此，單位時(shí)間內(nèi)的處理量（或稱吞吐率、解題率）極大。數(shù)字轉(zhuǎn)換器把模擬視頻信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào),從原理上可分為三個(gè)步驟，即采樣、保持和分層。在脈沖雷達(dá)中，數(shù)字信號(hào)處理可劃分為周期內(nèi)處理和隔周期處理兩大部分。周期內(nèi)處理是指對(duì)一個(gè)周期之內(nèi)的回波脈沖進(jìn)行匹配或最佳濾波處理，使單個(gè)脈沖的信噪比達(dá)到最大。隔周期處理是指對(duì)多個(gè)周期中回波脈沖串的復(fù)包絡(luò)進(jìn)行匹配或最佳濾波處理，使整個(gè)脈沖串中某時(shí)刻的信－噪比達(dá)到最大。對(duì)于周期內(nèi)處理，采樣周期應(yīng)小于或等于測(cè)時(shí)延（距離）的分辨單元。對(duì)于隔周期處理，采樣周期可以長(zhǎng)達(dá)一個(gè)重復(fù)周期。數(shù)字信號(hào)處理可分為四類，即線性非時(shí)變、線性時(shí)變、非線性非時(shí)變和非線性時(shí)變。在理論上最容易解決的是線性非時(shí)變型的處理。這一類型的模擬處理用線性常系數(shù)微分方程描述，從而可以用傅里葉級(jí)數(shù)或傅里葉變換求解。同樣，這一類型的數(shù)字處理可以采用線性常系數(shù)差分方程描述,從而可以用Z變換或離散傅里葉變換求解。采用狀態(tài)變量法解決線性時(shí)變型數(shù)字處理的分析問題效果較好。這種方法尤其適用于利用電子計(jì)算機(jī)進(jìn)行仿真分析。關(guān)于含有非線性性質(zhì)的數(shù)字處理，只能對(duì)特定問題進(jìn)行計(jì)算機(jī)仿真計(jì)算，而不能應(yīng)用疊加原理。信號(hào)處理方法有兩種，一種是信號(hào)依次進(jìn)入而形成信號(hào)流，另一種是執(zhí)行完一條指令再執(zhí)行下一條指令，形成指令流。雷達(dá)中的數(shù)字信號(hào)處理機(jī)可采用這兩種方法中的任一種，也可以兼用兩種方法。一般來說，采樣速度高而功能較簡(jiǎn)單者宜用前者；采樣速度較低而功能復(fù)雜者則宜采用后者。