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提前3小时预测降雨量!北京测雨雷达在全国率先组网并成功应用


发布时间:

2024-06-14

在6月7日,即高考的第一天,北京首次安装的水文气象雷达观测塔也迎来了它的首次“小考”。当天,北京遭遇了明显的降雨,部分地区甚至出现了短时强降雨。然而,在永定河岸边的一座45米高的铁塔却能够提前3小时准确预测降雨量,并发出预警,成功发挥了其作用。北京首次架设…

在6月7日,即高考的第一天,北京首次安装的水文气象雷达观测塔也迎来了它的首次“小考”。当天,北京遭遇了明显的降雨,部分地区甚至出现了短时强降雨。然而,在永定河岸边的一座45米高的铁塔却能够提前3小时准确预测降雨量,并发出预警,成功发挥了其作用。


北京首次架设水利测雨雷达塔

这座45米高的铁塔位于永定河岸边,是北京今年汛前首次安装的水文气象雷达观测塔。其设计独特,塔身从下到上逐渐变细,外形酷似广州塔,因此被人们亲切地称为“铁塔小蛮腰”。


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实际上,北京此次共安装了3座这样的“铁塔小蛮腰”,分别位于永定河官厅山峡区间的白草畔、东大坨和卢沟桥。这3座雷达观测塔共同组网,构建了覆盖永定河流域北京段的“云中雨”监测体系。这是全国首次正式组网并投入生产应用的雷达观测网络。


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三部测雨雷达组网应用 图片源自1039调查团


在降雨来临之前,能够准确预测其发生的可能性,尤其是利用先进的相控阵雷达技术,这种雷达在空间分辨率、灵活性、稳定性以及降水估计的准确性方面,都优于传统的机械式测雨雷达。这种技术能够对关键区域的降水强度、降水结构以及降水变化趋势进行连续、高精度和高分辨率的监测。


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在实际应用中,这种雷达可以持续24小时工作,监测从地面以上0到2千米垂直高度、45千米水平范围内大气中的液态水,并持续输出分钟级的实时降雨数据。通过水利测雨雷达塔收集到的数据,一方面可以实时输出30米×30米网格的降水实况数据,实现临近3小时的高精度降雨量预测,并及时发布强降雨落区位置和量级信号;


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另一方面,这些预测数据还可以接入洪水预报模型,从而提高对致洪暴雨预报预警的准确率,为防汛准备工作争取到2到3小时的宝贵时间。这一功能对于山洪沟道尤其重要,可以为民众提供宝贵的应急避险时间。


全国最先进的雨水情监测预报体系


雨水情监测预报体系构建了三个关键层级的防御网络,其中“第一道防线”的核心是水利测雨雷达。这个体系由气象卫星和测雨雷达、雨量站、水文站等多层次的监测设施构成,通过强化天空地一体化监测感知体系,形成了点、线、面相结合的实时监测预报网络。这样的监测网络能够对“云中雨”、“落地雨”和“河中水”进行连续的监测,从而延长洪水预见期并提高预报的准确性,为防洪工作提供精确的支持。


永定河北京段已经建立了全国领先的雨水情监测预报体系,它初步形成了由气象卫星和测雨雷达、雨量站、水文站,以及产汇流模型和洪水演进模型共同组成的三个防御层级。在全国范围内首次实现了测雨雷达的组网,实现了跨部门的协同工作,通过全市资源整合共享,构建了覆盖重点河道和沟道全量程、全自动的监测体系。


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在“第一道防线”中,利用气象卫星和测雨雷达对降水云系的监测和预警起到了至关重要的作用,这有助于提前识别和应对潜在的降雨事件。在北京,三台水利测雨雷达形成的三角监测网络,已经能够对永定河流域及北京市区内的降水云系实现高度精细的网格化监测。


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“第二道防线”则通过部署地面雨量监测站,对降水的实际落地情况进行精确监测,以此验证和优化“第一道防线”的预报结果。北京市的雨量站数量已增加至1913个,其密度达到了全国领先水平,确保了对“落地雨”的准确测量和稳定传输。


“第三道防线”由水文站组成,负责收集水位、流速和流量等关键水文信息,以监测“河中水”的状态,为防洪减灾提供精确的数据支持。目前,北京市水文站数量已达到363个,实现了对30平方公里以上流域面积河流的全覆盖、全流程和全自动化监测。同时,通过“4G+北斗”双信道通信技术,即使在网络或电力中断的情况下,水文数据也能正常传输。


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这三道防线所收集的数据,经过整合到产汇流模型和洪水演进模型中,共同构成了一个完整的雨水情监测预报体系。这个体系能够提供从长期到短期、从短时到临近的逐步精细的洪水预报服务。


北京市的这套“三道防线”系统,将为未来的水旱灾害预防和调度提供更加精确和有效的能力。我们期待在主汛期,这套系统能够发挥更大的作用,为防洪减灾工作做出更大的贡献。


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