“三道防线”之测雨雷达与OTT Parsivel²雨滴谱仪

背景

我国地理气候条件特殊，降雨时空分布极不均匀，由此带来水旱灾害多发频发重发。为此，水利部门着重强调要加快补齐水旱灾害防御短板，加快推进水文现代化建设，完善国家水文站网，推进“天空地”一体化监测，加快构建气象卫星和测雨雷达、雨量站、水文站组成的雨水情监测预报“三道防线”，进一步延长雨水情预见期、提高精准度1。

什么是“三道防线”

“三道防线”是以流域为单元，由气象卫星和测雨雷达、雨量站和水文站组成的雨水情监测预报体系。通过“天空地”立体监测手段对流域雨水情进行实时监测和预报预警，以便及时采取措施应对可能出现的洪涝等灾害。第一道防线是气象卫星和测雨雷达系统，获取大范围的天气信息、流域高分辨率面雨量监测和短临暴雨预警为主要目标，提早对洪水和山洪灾害进行预警。第二道防线是雨量站网，以精准监测流域暴雨时空分布和面平均降雨量为主要目标，通过“降雨—产流—汇流”计算，滚动流域洪水预报，动态调整预警阈值，在第一道防线的基础上进一步提高洪水预报精准度和预警有效性。第三道防线是水文站网，是兜底措施，以洪水告警、灾害警示为主要目标。根据水文站的实时监测数据，通过洪水实况告警、洪水“演进”预报，可为洪水防御提供最精准的支撑，具有底线防守的重要意义2。

测雨雷达

雨水情监测预报“第一道防线”——气象卫星和测雨雷达系统中，气象卫星主要由气象部门承担，测雨雷达主要由水利部门负责建设。水利测雨雷达以地面以上2km垂直高度大气中的液态水为主要探测目标物，通过以雷达站为中心、半径≥45km水平范围内、地面以上2km垂直高度大气中无缝的连续仰角步进扫描作业，实现近地面层液态水含量的精细化测量，提高面雨量监测精度3。

测雨雷达根据雷达回波强度推算降水强度和降水量。它具有能够大面积遥测的优点。测量方法主要有两种：

• 利用雷达反射因子Z（见雷达方程）和降水强度I 的关系测雨强；

• 利用雨使雷达波衰减的效应和降水强度I 的关系测雨强。

由于众多难以克服的原因，与地面雨量计相比，雷达的测量结果还有较大的误差，为了减少这种误差，提高雷达测量的准确性，需要其它配套设备进行雨量修正。

OTT雨滴谱仪

OTT Parsivel²雨滴谱仪是基于降水粒子对激光衰减原理，精确测量降水（液态、固态、混合）粒子直径、速度、分布密度、雨强、累积雨量、天气现象、能见度等气象参数的集雨滴谱分析仪、高精度全天候雨量计、天气现象识别仪和 能见度仪等功能于一体的高性能气象传感器。

Parsivel² 广泛应用于天气现象自动监测、人工增雨评估、降水测量、路况及机场天气预警、洪水早期预警和测雨雷达校准等多个领域。

Parsivel² 提供地面的雨滴粒径分布以及导出地面Z/R 关系的功能——这一功能用于调整测雨雷达的读数。将Parsivel²和测雨雷达一起使用，可大大提高测雨雷达的遥测精度。

研究表明：在雨量雷达和配套的OTT Parsivel²激光雨滴谱仪运行正常情况下，与传统遥测雨量站相比，该系统测雨优点如下：

• 分辨率高，面雨量监测精度高，有效解决了传统遥测雨量站在局部降雨情况下产生的测量盲区问题；

• 监测范围广， 弥补了部分地区由于移动、电信等公网不能覆盖导致的雨量数据缺失问题；

• 雨量雷达和激光雨滴谱仪监测的降雨量受风影响较小，克服了传统遥测雨量站受大风影响雨量数据偏小的缺陷，有效提高降雨量测量精度，在台风暴雨期间监测雨量更有优势4。

1，2，3 林祚顶，刘志雨. 加快构建雨水情监测预报“三道防线”工作思考[J].中国水利，2023（12）：5-10.
4 庄英杰. OTT Parsivel²  激光雨滴谱仪 在高分辨面雨量监测预警系统中的应用. 水利科技，2023（4）