如今，我国已构建风云气象卫星与地基天气雷达相融合的星地协同观测模式，通过天地一体化装备调度与数据融合，为气象防灾减灾打造了一道坚实的“立体防线”。

湖南怀化新一代天气雷达

星地协同观测，正是充分利用太空中的风云气象卫星和地面上的多波段天气雷达（S/C/X波段）等设备进行“联合作战”，通过统一技术规范、装备调度策略与数据融合算法，巧妙地弥补单一观测设备在覆盖范围、时空分辨率、垂直结构探测等方面的局限，形成“宏观态势识别+精细化结构解析”的立体观测能力。

协同观测的核心在于“各司其职、优势互补”——

以风云四号B星为例，它犹如一名“太空哨兵”，凭借其大范围、高频次的观测优势，可提前0至2小时识别强对流云团潜势区，为后续的监测预警工作争取宝贵的时间窗口。

S/C波段天气雷达则如同有着“大局观”的指挥官，单部雷达能够实现数百公里范围内降水与风场的大范围预警。

X波段天气雷达则扮演着“特种兵”的角色，它专注于填补低空盲区，捕捉100公里内中小尺度系统的细微变化，为预报员深入了解天气系统的垂直结构提供关键数据。

X波段全固态天气雷达 黑龙江阿城气象局供图

星地数据融合技术则是通过S/C/X/Ka/Ku多频点立体综合协同观测实现对降水云团内部微物理过程的精细解译，将各方作用最大化，实现“1+1＞2”的效果。同时还可以发挥“查漏补缺”的作用，进一步消除天气雷达的观测盲区，尤其在山地、近海等复杂地形区域。

一场精彩的“团队合作”，就此展开。

任何技术走向成熟，都需经过反复试验与系统建设，我国星地协同观测体系发展也不例外。

自2022年起，中国气象局组织上海、江苏、北京、广东4省（直辖市），结合各地实际需求开展“大小”天气雷达协同观测试验及业务试点。

X波段相控阵天气雷达 中国气象局气象探测中心供图

2024年，中国气象局气象探测中心重点攻关雷达协同观测技术，形成“省市两级+应用需求”的多维度控制指令体系，同时构建以衰减订正为主的7大类数据质控方法，形成组网拼图，以及龙卷风、冰雹、雷暴大风和强降水等灾害性天气预警等多类型应用产品。目前，相关成果已集成于自主研发的“强对流协同观测与应用系统（SCCOA）”。

2024年4月，我国发射了搭载降水测量雷达（PMR）的风云三号G星。这颗“降水星”首次采用双频主动降水测量雷达与被动微波、光学遥感相结合的综合探测技术，实现了降水测量从“被动看”到“主动探”的跨越，也为降水观测提供了“太空视角”。

在广袤的国土上，经过科学布局，我国已建成世界最大的天气雷达监测网，在标定评估、运行监控、数据一致性及产品加工能力等方面日益完善，再加上这颗卫星搭载的降水测量雷达，构建起多空间尺度观测体系，在国际上具有开展星地降水雷达组网协同观测和数据融合应用的有利条件。

今年，中国气象局气象探测中心、国家卫星气象中心等单位聚焦星地协同观测关键技术，从协同观测策略优化、反射率因子融合等方面推进SCCOA系统升级，并在四川、湖南、贵州、海南、广西等地开展部署与应用。

基于大量观测试验的实践积累，《天气雷达协同观测技术规范》通过国家标准立项，统一了七项关键技术指标，不仅让不同设备“说同一种语言”，还填补了国内该领域技术标准的空白。

近年来，我国星地协同观测技术实现多项关键技术突破——

在星地数据融合方面，基于风云四号B星静止轨道辐射成像仪（AGRI）数据的12种观测特征，利用机器学习方法反演得到卫星云图等效反射率，并结合雷达组网覆盖率与星地雷达反射率偏差订正，实现雷达等效反射率因子的有效融合，可生成兼具可靠性高与空间连续性的反射率产品。

基于AGRI观测与全球同化预报系统（CMA—GFS）数据，构建局地强对流预警模型。同时，融合雷达等多源数据，提取强对流先兆特征，建立分类识别模型，生成最高逐3分钟的龙卷风、雷暴大风、冰雹和短时强降水识别与路径跟踪产品，实现高影响单体的实时定位。

在星地对流空间分析基础上，结合落区下垫面特征，引入人口经济、土地利用及次生灾害等社会与地理参数，构建多源信息融合的敏感目标识别方法，实现气象学、地理学等多源信息与天气雷达观测数据的深度融合，提高灾害风险评价和预警的有效性和合理性。基于上述智能识别与风险研判结果，动态优化X波段天气雷达扫描模式与资源分配，实现对强对流天气“高时效、高精度、高效益”的智能观测。

河南兰考X波段天气雷达 河南省气象局供图

不同地区、不同厂家的雷达，观测数据能对比吗？就像不同牌子的尺子，有的标尺标1米实为0.98米，有的则是1.02米，测量结果必然存在偏差。

传统对地面雷达全网一致性的标定要通过雷达之间的重叠区来实现，而地面有限的重叠区域也导致这种方法存在瓶颈。风云三号G星的到来，给了一把空间的标尺，可以解决全网无死角评估的难题。它搭载的降水测量雷达在轨运行稳定，可对不同型号、不同厂家生产的天气雷达进行一致性评估与统一校正，显著提升了全国天气雷达观测数据的准确性，为我国天气雷达系统的性能评估与数据校准提供了可靠的“空间基准”。基于经过精密衰减订正和频率修正的PMR反射率数据，结合S波段天气雷达观测，研究团队构建了涵盖5种型号、百余个站点的星地联合比对数据集，首次实现大范围、多型号S波段天气雷达网系统性能的客观评估。结果显示，作为“天上的雷达”，风云三号G星与雷达观测数据具有高度一致性，标准偏差不大于3dB，表现出良好的系统稳定性和数据可靠性。

卫星与雷达的相互配合、协同观测，可挖掘更精细的降水及大气运动信息，以更好地理解大气物理规律，同时提前研判即将到来的降水状况，综合预判洪涝等灾害的发生。其中，X波段天气雷达定量估测降水能力有所提升。

4月，在四川山地强对流协同观测中，星地融合技术成功填补地形遮挡导致的雷达观测盲区，为四川省气象台精准预报服务提供关键数据支撑。

星地协同观测填补四川省山地区域雷达监测盲区

5月23日，针对华南、华中地区强降水过程，气象部门通过卫星监测降水系统结构与移动趋势，垂直监测降水系统的动力条件和热力条件，识别出强对流潜势区域，利用天气雷达对目标区域开展精细化监测，这一系列协同观测为气象预报提供了全面准确的数据支持。

8月14日下午，天津地区出现强对流回波，协同组网回波产品对强回波有完整呈现。通过对强回波附近的武清站点与宝坻站点进行高分辨率垂直扫描（RHI），RHI产品显示强回波伸展高度高、强质心低，属于高降水效率的雷达回波，对应实况小时雨强超过80毫米，为及早预警提供了技术支撑。

8月24日，气象部门开展协同观测，监测今年第13号台风“剑鱼”的全生命周期。当“剑鱼”发展为台风并接近海南时，组网雷达在近海台风核心区精细探测，数据可信度高，星地融合后覆盖范围显著扩大。

谈及协同观测技术，中国气象局气象探测中心主任张鹏表示，我国拥有世界上规模最大、性能先进的地面天气雷达观测网和独立自主发展的星载降水测量雷达，具备开展天地一体化雷达协同观测和定量应用的独特技术优势，未来将重点推进三大方向：一是加强卫星、雷达等传感器相互校验技术的研究，提升星地数据一致性，同时通过卫星将地基雷达标准传递到全网，提升全国雷达网观测资料间的一致性及跨省市灾害性天气联合监测能力；二是推动卫星、地基遥感等更多观测设备融入协同体系，强化卫星观测与雷达观测的有机结合，加强多源数据融合产品的开发与应用，有效拓展雷达在广阔洋面与高原、山地等区域的观测能力，让融合资料在观测台风内部降水分布与强度、监测地理环境复杂的高原或山区强对流等应用场景中发挥更多作用；三是基于雷达传输方程，深入研究不同波段雷达针对相同降水粒子的散射机理，提升观测产品精度，实现“产品可知可获高效准确便捷”，以更好支撑监测与气象防灾减灾决策。

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