一、课题来源与背景2016年1月,江西省气象局下达了“省际雷达资料质量控制和三维组网技术应用研究”面上科研项目,由江西省气象台承担,经费3.0万元。二、研究目的与意义监测和预报中尺度天气一直是气象工作者的重要任务,也一直是大气科学中的一大难题,主要困难在于我们对强对流天气系统的三维结构、发生发展机理以及云微物理过程没有充分了解。我国自1998年开始布设新一代天气雷达网以来,天气雷达在气象领域的运用极大地加深了气象工作者对下击暴流、龙卷超级单体、冰雹、飑线等中尺度对流系统天气现象的理解和认识,显著提高了对灾害性天气的预报预警能力。我省是暴雨、冰雹、龙卷等中尺度灾害性天气多发地区,对这些灾害性天气发生发展的监测和预警预报服务十分重要。本项目工作的开展将为省际雷达资料的广泛应用提供强有力的平台,具有非常重要的研究意义和广泛的业务应用前景。三、主要内容和成果根据任务书安排,主要成果有以下三方面：1、完善了雷达资料质量控制技术（1）采用杂波抑制技术识别和剔除地物杂波。研究表明,采用反射率水平纹理作为标准容易区分对流云和层状云降水回波,但是不易精确区分对流云和非气象回波;用反射率垂直梯度作为标准容易区分对流云降水回波和非气象回波,但是容易把薄的或远距离处的气象回波识别为非气象回波。而采用高度约束的反射率的垂直梯度和水平纹理检查相结合的方法能有效区分气象回波和非气象回波。（2）雷达波束阻挡和省际雷达网的覆盖能力分析。雷达波束阻挡会对极坐标雷达资料三维格点化的插值结果产生影响,在进行省际雷达网三维拼图及其应用研究时要了解雷达网的覆盖能力,而雷达网的覆盖能力也与各雷达的波束阻挡有关。因此,本项目对本省及邻省的单雷达波束阻挡和省际雷达网的覆盖能力进行了分析,分析表明雷达波束阻挡的主要因素之一是山脉的阻挡。2、完成了省际雷达网三维组网技术研究（1）雷达极坐标体扫资料三维格点化插值方法研究。采用自适应Barnes插值法和雷达测高公式,将经质量控制后的多部雷达体扫资料内插到统一的笛卡尔坐标系下形成规则的三维网格资料。（2）省际雷达网拼图方法研究。采用最大值方法来处理有多个雷达观测的格点反射率。最大值法不涉及到平滑,在资料场中保留了最大反射率因子值,减轻了由衰减或波束阻挡等因素引起的损失。3、完成了雷达三维反射率资料系统开发建设基于雷达网三维反射率拼图数据开发出多种省际雷达网产品,如组合反射率、垂直累积液态水含量、回波顶高、等高平面位置显示、距离高度显示、任意垂直剖面等。这些产品是用来判别强降水及其降水潜力、强对流天气造成的暴雨、冰雹等灾害性天气使用率很高的有效工具。采用VC++程序设计语言,最终完成了集雷达产品的显示、监测和分析于一体的集约化软件。四、主要创新点1、完善了雷达资料质量控制技术。采用气象回波和非气象回波在反射率场上的水平纹理和有高度约束的垂直反射率差作为特征参数来识别和消除非降水回波。经过多个实例检验,效果较好。2、基于高精度DEM高程数据、雷达站点信息、雷达波束模式（或功率密度函数）和雷达波束传播路径计算波束阻挡率,得到混合扫描仰角,然后利用标准大气条件下的雷达测高公式计算等射束高度,绘制了省际雷达网的等射束高度拼图,分析了省际雷达网的覆盖能力。3、开发了一套集雷达基数据的显示、监测和质量控制与分析于一体的软件。该系统可以直接显示和分析各种类型的雷达基数据,基本覆盖全省及周边省份,可实时对省际雷达组网拼图。五、业务应用前景分析和社会、经济效益本项目于2016年1月提供的实时高分辨率省际雷达三维反射率拼图数据率先在省台进行测试。经过多次意见反馈、改进雷达质量控制算法和修改程序,系统运行稳定,能满足实时短临预警预测业务。随后该系统及产品在南昌市气象台进行了推广应用。经过业务测试和使用,南昌市气象台短时临近业务服务能力有了较大提高。项目组开发的组合反射率、垂直累积液态水含量、回波顶高等实况产品,通过电脑客户端和手机微信平台在气象内网上共享,效果较好。研究成果目前已经在省台和部分地市气象台日常预报业务中应用,为暴雨、强对流、龙卷超级单体等灾害性天气发生发展的短临预警提供了科学依据和技术支持。