QXT 774-2025 多普勒天气雷达观测规范 C波段和S波段标准立项发展报告

多普勒天气雷达观测规范C波段和S波段标准立项发展报告英文标题StandardizationDevelopmentReport:SpecificationforDopplerWeatherRadarObservations,C-bandandS-band摘要本报告旨在全面阐述《多普勒天气雷达观测规范C波段和S波段》（标准编号：QX/T774-2025）的立项背景、编制过程、核心内容及其行业影响。随着我国新一代天气雷达网络的持续建设与升级，C波段和S波段多普勒天气雷达已成为强对流天气监测、短时临近预报及水文气象服务的关键技术装备。然而，此前缺乏针对这两个主流波段统一、规范的观测操作与数据质量控制标准，导致不同型号、不同地区雷达的数据可比性与应用效能受限。本标准基于《中华人民共和国气象法》及中国气象局相关规章，参考了国际气象组织（WMO）的技术指导文件及国内外先进雷达观测实践，系统规定了C波段与S波段多普勒天气雷达在观测流程、设备标定、数据采集、质量控制及维护保障等方面的技术要求。报告详细剖析了标准的核心技术要素，如体扫模式的选择、双偏振参数的标定流程、地物杂波抑制算法的性能指标等。同时，对本标准的主要起草单位——中国气象局气象探测中心的技术实力与标准化工作贡献进行了专题介绍。结论部分指出，该标准的发布实施将有效提升我国天气雷达观测的标准化、集约化水平，显著增强雷达数据在数值预报同化、人工智能短临预报及防灾减灾决策中的支撑能力，并为未来相控阵天气雷达、X波段补盲雷达的标准化发展提供重要技术参考。关键词：多普勒天气雷达；C波段；S波段；观测规范；资料同化；数据质量；气象标准；QX/T774-2025Keywords:DopplerWeatherRadar;C-band;S-band;ObservationSpecification;DataAssimilation;DataQuality;MeteorologicalStandard;QX/T774-2025正文1.引言天气雷达是大气遥感探测的核心技术装备之一，是监测强对流天气（如台风、暴雨、冰雹、龙卷风）最有效的手段。我国自“九五”期间开始大规模建设新一代多普勒天气雷达网，截至目前，已建成由约200余部S波段和C波段雷达组成的国家级业务监测网络，实现了对全国天气系统的高时空分辨率覆盖。其中，S波段雷达因其衰减较小、探测距离远，主要用于监测大范围强降水过程；C波段雷达则因波长短、灵敏度高，在识别中小尺度对流系统（如局地暴雨、下击暴流）方面具有独特优势。然而，随着雷达技术与气象业务的发展，原有的观测规范逐渐暴露出一些不适应新形势的问题。一方面，雷达技术快速迭代（如双偏振升级、全固态发射体制应用），导致不同时期、不同制造商生产的雷达在观测模式、数据处理算法上存在显著差异。另一方面，在数据应用层面，从单一的回波强度、径向速度产品向双偏振参数（如差分反射率ZDR、差分传播相移KDP、相关系数CC）的综合应用转型，要求观测流程必须严格规范，以保证数据在物理意义上的准确可靠。此外，人工智能技术在短时临近预报中的深度应用，对雷达数据的时空一致性、系统噪声水平提出了极高要求。在此背景下，为统一全国C波段和S波段多普勒天气雷达的观测技术标准，确保雷达观测数据质量，提升观测数据在气象预报、气候监测及相关领域的应用效能，中国气象局组织制定了行业标准《多普勒天气雷达观测规范C波段和S波段》（QX/T774-2025）。本标准于2025年8月6日正式发布，将于2025年12月1日起实施。2.标准编制背景与依据本标准的研制工作紧密围绕我国气象防灾减灾和气象现代化建设需求，其立项依据主要包括以下几个方面：1.法规政策依据：严格遵循《中华人民共和国气象法》、《气象行业管理若干规定》以及《气象标准化管理办法》等相关法律法规，确保标准的权威性与合法性。2.技术发展需求：我国新一代天气雷达已进入以双偏振、全固态和无缝观测为特征的新发展阶段。原有的观测规范虽经几次修订，但在双偏振雷达校准、体扫模式优化、自适应观测等方面缺乏系统性的规定。例如，S波段与C波段雷达在衰减特性、非均匀充塞效应等方面差异显著，需要针对各自特性制定差异化的观测策略与质量控制阈值。3.数据质量提升需求：为保障雷达数据在数值天气预报（NWP）直接同化中的应用（如径向风、反射率因子的直接同化），必须解决雷达系统标定误差、地物杂波残留、速度模糊等技术瓶颈。本标准首次系统引入了基于运行中的质量监控指标，明确了系统噪声系数、标定偏差、数据可用率等关键性能参数的合格标准。4.国际标准接轨：本规范在编制过程中，充分参考了世界气象组织（WMO）发布的《WMO天气雷达观测指南》（GuidetoInstrumentsandMethodsofObservation,VolumeIII,Chapter12）以及国际电工委员会（IEC）相关标准，确保了我国标准在核心概念、技术指标上与国际通用规范保持衔接。3.标准主要内容解析《多普勒天气雷达观测规范C波段和S波段》（QX/T774-2025）共分为若干章节，涵盖术语定义、观测系统要求、观测模式与流程、数据采集与处理、标定与检验、维护与保障、资料存储与传输等核心内容。3.1观测系统基本要求标准明确规定了C波段（波长约5.3-5.7cm）和S波段（波长约10.0-10.7cm）雷达系统的基本技术指标，包括但不限于峰值发射功率、脉冲宽度、脉冲重复频率（PRF）、天线增益、波束宽度、最小可测信噪比等。同时，对双偏振雷达提出了额外要求，如隔离度（交叉极化隔离度，典型要求优于-30dB）、系统相位稳定性、差分反射率ZDR的测量精度（典型优于0.2dB）等。这些指标是保证数据质量的基础。3.2体扫模式与观测指令这是标准的精髓所在。针对不同天气过程（如晴空、层状云降水、对流性降水、台风）和不同观测目的（如业务预报、科研实验），标准定义了多种规范的体扫模式（VCP）。例如：-VCP-11（强对流模式）：采用9-14个仰角层，低层（<3°）仰角间隔紧密，完成一次体扫约4-6分钟，主要用于强对流天气的快速监测。-VCP-21（常规降水模式）：采用5-9个仰角层，完成一次体扫约6-8分钟，兼顾低层探测深度与高层覆盖，是日常业务的主用模式。-VCP-31（晴空模式）：采用较宽的脉冲宽度（长脉冲模式），并包含静止层，以高灵敏度探测晴空大气中的昆虫、鸟类及大气折射率的细微变化，适用于风场反演与边界层探测。3.3双偏振参数标定与质量控制标准专门设立章节，详细规定了双偏振参数（ZDR，KDP，CC，LDR等）的标定流程与数据质量控制方法。例如，针对ZDR的标准，明确要求在一年内至少使用悬挂金属球或太阳法进行一次绝对标准，在每次维护后进行差分相移校准。在质量控制方面，标准引入了基于KDP与CC的非常规降水类型识别算法（如鉴别冰雹与雨滴），并规定了杂波抑制后数据纹理的评估方法（如标准偏差阈值），有效降低非气象回波（地物、海浪、鸟类）的污染。3.4数据产品与格式规范明确要求输出符合国家气象数据标准的基数据产品和经过质量控制的二级产品（如组合反射率CR、垂直累计液态水含量VIL、组合切变CS等）。同时，对数据传输、存储的格式（通常采用BUFR或NetCDF格式）和元数据信息也进行了标准化，确保数据在不同业务系统间的高效互操作。4.核心创新与技术挑战应对本标准在技术层面体现了多项创新，旨在应对当前雷达观测面临的挑战：1.双偏振雷达的定量应用：首次将ZDR、KDP等参数的校准与质量控制要求制度化，解决了双偏振数据系统偏差大、难以定量化的长期难题。这对于利用ZDR进行雨滴谱反演、利用KDP进行强降水估测、利用CC进行水凝物相态识别（如区分干雪、湿雪、冰雹）至关重要。2.自适应观测策略：标准预留了接口和原则，允许雷达系统根据实时的回波强度、天气类型等信息，在规定的几种VCP模式之间自动切换（如从晴空模式升级为强对流模式），实现“边观测、边决策”的智能化观测，提升了观测的时效性和针对性。3.杂波抑制与模糊解决：针对城市环境日益复杂导致地物回波严重的问题，标准推荐了基于信号处理的自适应滤波算法和基于多普勒速度谱分析的杂波识别算法。针对速度模糊导致的径向风信息丢失问题，明确了退模糊算法的验收标准（如对于最大不模糊速度≤50m/s的雷达，退模糊成功率应≥95%）。4.数据质量量化指标：摒弃了以往的定性描述，引入了可量化的数据质量监控指标，如“数据可用率”（有效数据格点占总格点的比例）、“标定漂移容忍度”（ZDR在6小时内漂移不超过0.2dB）、“噪声系数变化”（月波动小于1dB）。这些指标为雷达系统运维提供了具体的评判依据，也为数据用户的科学使用提供了参考。5.主要参与单位介绍：中国气象局气象探测中心作为本标准的牵头起草单位，中国气象局气象探测中心（简称“探测中心”）在标准的研制过程中发挥了核心作用。探测中心是中国气象局直属事业单位，是国家级气象探测业务、技术研发、质量检验、装备保障与标准化工作的中坚力量。资质与地位：探测中心是国家级气象观测业务的技术支撑单位，负责全国地面、高空、空间及天气雷达等综合气象观测系统的业务运行、技术指导与质量管理。该中心拥有气象装备检测技术实验室、气象计量站等多个国家级平台，长期致力于气象探测技术标准的研制与推广应用。技术实力：在天气雷达领域，探测中心是国内外公认的权威机构。中心配备有先进的雷达测试暗室、标准信号产生器、双偏振标准源等精密仪器，具备对雷达整机、关键模块进行全参数检测的能力。中心专家团队深入参与了我国新一代天气雷达网络的规划建设、双偏振技术升级、组网协同观测等重大工程。特别是在解决多普勒雷达速度模糊、双偏振参数系统偏差等问题上，积累了丰富的理论与实践经验。中心还自主开发了“全国天气雷达组网标定与质量监控系统”，实现了对全国数百部雷达基数据的实时质量监控与自动诊断，为标准的可实施性提供了坚实的技术验证。标准化贡献：探测中心长期承担全国气象仪器与观测方法标准化技术委员会（SAC/TC506）的日常工作。至今，该中心已主导或参与制定、修订了多达数十项气象行业标准及国家标准，涵盖地面观测、高空探测、雷达、卫星等多个专业领域。在《多普勒天气雷达观测规范C波段和S波段》的编制过程中，探测中心组织了多次全国范围的调研、专家论证和技术试验，最终将实践验证的成熟技术与管理经验转化为可操作的规范条文。探空中心在推动气象观测标准从“描述性”向“量化、可检验”转变方面，起到了关键的引领作用。6.结论与展望《多普勒天气雷达观测规范C波段和S波段》（QX/T774-2025）的发布与实施，标志着我国天气雷达观测步入了一个更加规范化、精细化、智能化的新阶段。该标准不仅填补了国内针对C、S两大主力波段在双偏振时代观测规范的空白，更通过引入量化质量指标、明确标定流程、规范体扫模式等系列举措，极大地提升了雷达数据产品的内在质量和可用性。展望未来，本标准的实施将产生深远影响：2.支撑多源融合应用：标准化的数据格式与质量控制流程，使得雷达