引言

华南地形和气候条件复杂，龙卷、冰雹、短时强降雨、下击暴流等中小尺度强对流天气频发。中小尺度天气系统具有局地性强、生消变化快、致灾重的特点。如2015年10月4日，台风彩虹登陆湛江后诱发的EF3级龙卷，造成佛山、广州多人伤亡和巨大财产损失(朱文剑等, 2016)；2016年4月13日，珠江三角洲飑线过程带来雷雨大风，造成东莞麻涌龙门架倒塌致18人死、多人伤(植江玲等, 2017)；2017年5月7日，由局地对流单体快速发展演变成历史罕见的广州市特大暴雨，无论从微观分析其触发机制(傅佩玲等, 2018)，还是从宏观分析其维持机制(田付友等, 2018)，数值模式的准确预报和提前量都很困难(伍志方等, 2018)。目前国内外常规天气雷达设备受制于时空分辨率以及观测盲区，导致对中小尺度天气系统的探测难度大，机理研究少，预报预警能力不足，成为气象防灾减灾工作中亟待解决的难点问题。因此，提高中小尺度对流系统的监测能力，认识强对流天气演变发展的机理，建立强对流天气的自动监测和快速预警意义重大。

相控阵天气雷达以其高时空分辨率的优势，主要发达国家早已开展相控阵天气雷达的观测与应用研究。美国于2000年开始着手建立了一维相扫体制的X波段相控阵天气雷达(MWR-05XP)(Bluestein et al, 2010)，垂直电扫与水平机械扫描相结合，2007—2008年进行了外场试验，观测龙卷、超级对流单体、飑线等天气过程；试验表明，其扫描速度远高于WSR-88D雷达，且数据质量与多普勒天气雷达相当。2002年美国国家雷达技术委员会推荐相控阵技术为美国下一代雷达发展的方向(Weber et al, 2007)，并于2006年组织了强风暴实验室、雷达运行中心和俄克拉何马大学等9家单位对退役的宙斯盾(SPY-1)二维相控阵雷达进行气象探测改造，建立了相控阵天气雷达试验平台，用于对冰雹、龙卷等强天气的观测(Weadon et al, 2009)；试验表明，采用相控阵技术，可以有效改善天气雷达的探测功能，尤其是提高对中小尺度强对流天气的探测能力。2003年，美国国家科学基金会设立了马萨诸塞大学牵头的工程研究中心(ERC；也被称作大气协同自适应探测中心，CASA)，针对WSR-88D雷达存在的问题，采用分布式协同自适应观测(DCAS)的网络化“相控阵小雷达”，来弥补其不足，以提高观测的时空分辨率及实现低空域的有效探测覆盖(Chandrasekar et al, 2010)，计划在2025年完成对目前机械扫描多普勒天气雷达的替换。日本国家信息通信研究所(NICT)、大阪大学及东芝(TOSHIBA)公司，于2012年联合研制出首部单偏振X波段一维相控阵天气雷达(PAWR)，并于2016年开展四台组网观测试验(Mizutani et al, 2011)。日本东芝公司计划2018年完成首套双偏振X波段一维相扫相控阵天气雷达的研制，希望2020年投入业务，为日本东京奥运会提供的精细化天气预报保障服务(Wada et al, 2016)。欧洲各国对于新一代天气雷达的研发进展较缓慢，目前主要致力于欧洲各国现有雷达的网络化数据共享工程(OPERA)，包括数据融合、信息共享以及软件一体化等(Holleman et al, 2008)。

在我国，近年来也开展了相控阵天气雷达技术的相关研发工作。2007年，中国气象科学研究院与电子科技集团公司第十四研究所合作，改造军用相控阵雷达，研制了一部S波段相控阵天气雷达，观测试验证明相控阵天气雷达观测技术的可行性(张志强和刘黎平, 2011)，由于种种原因，未能实际用于强对流天气过程的精细观测。2009年，中国气象科学研究院与四创电子股份有限公司合作，研制了车载X波段相控阵天气雷达，为进一步改进雷达观测模式提供了依据(吴翀等, 2014)，但由于成本太高等因素限制了其应用推广。中国气象局气象探测中心联合湖南宜通华盛科技有限公司，用3个X波段相控阵收发子阵，组成网络化天气雷达(马舒庆等, 2019)，2017年在长沙机场开展观测试验。2015年珠海纳睿达公司研制了双偏振X波段相控阵天气雷达(简称APAR雷达)。

本文根据华南中小尺度天气系统气候统计结果，设计APAR雷达技术参数和观测模式，开展组网观测试验，以补充广州CINRAD/SA雷达(2016年升级为双偏振)在低空域的覆盖，加之其高时空分辨率(尤其是垂直剖面)探测资料，精细解剖对流单体生消过程，进一步探究其机理，以期提高超大城市下垫面强对流天气的监测预警能力。

1 APAR雷达探测能力分析 1.1 X波段相控阵天气雷达对CINRAD雷达具有补充作用

目前业务上CINRAD/SA雷达，其所在波段以及工作模式决定了对大尺度以及部分中尺度天气系统的观测具有优势，能够有效地观测到飑线、冰雹等强对流的发生演变过程(范皓等, 2019; 公衍铎等, 2019; 侯淑梅等, 2018)。其雷达设计主要针对远距离探测，且在长期业务中已经收到了非常好的效果(徐鸣一等，2017；郭英莲和孙继松，2019；李柏等，2013)。APAR雷达作为现有CINRAD/SA雷达网的补充，可利用其低海拔空域覆盖、高时空分辨率探测、实时RHI扫描功能，获取小尺度以及部分中尺度天气系统的精细结构及其生消演变过程，可以更精确地描述对流系统的短时演变(于明慧等, 2019)。从而提高对中小尺度强对流天气系统的监测预警能力，加深对其特征机理的认识。

1.1.1 扫描覆盖低海拔空域

CINRAD/SA雷达在设计上考虑大范围监测，在远距离探测中对大尺度天气系统的预警具有优势，但随着距离增加，波束中心高度和波束宽度也随之增加，使得雷达在较远距离处的探测能力下降，加上地球曲率的影响，导致在低空区域特别是1 000 m以下的空域监测存在很大的盲区(朱丹等, 2018)。另外，为了减少地物遮挡，满足净空条件，CINRAD/SA雷达通常建设在一定海拔高度上，在近距离也形成不小的探测盲区。而中小尺度强对流天气系统，中低层是触发初生的关键区域。APAR雷达可以弥补CINRAD/SA雷达在低空领域的局限性。

1.1.2 实时解剖垂直结构

按照目前APAR雷达实现标准体扫时间(水平360°为0.9°步进；垂直30°17层1.8°角分辨率), APAR雷达垂直为电子扫描，每1°RHI(距离高度显示)扫描时间只需0.25 s。这样，雷达的水平旋转速度不需要太快，既避免了机械雷达切换仰角时所带来的不同仰角数据污染，又可以获得实时准确的RHI扫描。

1.1.3 高时间分辨率观测

APAR雷达利用相控阵技术，不仅减少了天线快速转动时带来的波束形状发生变化以及指向不准确，而且提升了时间分辨率(常规可达108 s一个体扫)。相控阵体制中的数字波束形成技术，可控制波束进行任意角度精确指向，完成对特定方位天气系统的集中重点扫描。相控阵天气雷达还可实现多波束同时扫描，缩短了扫描时间，提升了雷达系统的稳定性和波束指向的可靠精确性。

1.2 雨衰对X波段雷达的影响分析

为实现中小尺度天气系统精细化探测的目的，选择雷达波段的基本原则：(1)波段能够有效地穿透各种中小尺度天气系统，即较小的衰减；(2)高时空分辨率，以便能够更快更精确地获取此类天气系统的结构特征。

无线电标准委员会(ITU)的试验数据表明，S波段雷达在降雨中衰减几乎可以忽略(表 1)，因此最适用于观测大尺度天气系统，如飑线、台风等。C波段雷达在雨强达到50 dBz后，其衰减也变得很大。虽然X波段雷达在雨中的衰减最大，但其在空中的分子相态分辨能力，比C波段的雷达更强。

由厂家提供的技术手册获知，APAR雷达接收机最小可探测信号为10 dBm，距离雷达10 km处，最小可测回波强度是10 dBz。按照该条件任何返回到接收机端的可测信号低于该数值，雷达将无法探测到有用信号。据此条件分析X波段与C波段雷达(表 2)，单台X波段相控阵雷达以及相应条件下的C波段相控阵雷达，在不同降雨强度下，仿真分析雷达探测深度。由仿真计算得出：不论X波段还是C波段相控阵天气雷达，在反射率因子超过55 dBz后，衰减都会导致有效探测距离急剧下降。X波段相控阵天气雷达所受到的影响比较严重一些。但相同性能的C波段相控阵天气雷达的体积和重量远大于X波段相控阵天气雷达，因此C波段相控阵雷达站点选址和安装要求以及基建费用都会远高于X波段相控阵天气雷达。

考虑工程建设难度大，不容易在小范围建设C波段雷达组网，开展业务化观测。国内外用于探测小尺度天气系统，也少见C波段雷达作为大雷达网的补充。为此，我们初步选择X波段。

1.3 X波段雷达偏振性能相对最敏感

若天气雷达在强降雨时有剧烈衰减，则必须要进行衰减校正。国内外普遍认为差分相移率(K_DP)是进行衰减订正最直接有效的方法，主要在于K_DP具有多方面的优势，诸如：不受雷达系统标定误差影响，只对水相粒子敏感不对冰相粒子敏感，不受波束充塞程度的影响等。C波段相控阵天气雷达在强降雨时的衰减同样比较严重(表 2)，而其K_DP却不如X波段雷达那样对降水敏感(表 3)。在接收弱信噪比信号的状况下，K_DP数值准确性和可靠性大大降低，从而导致其数据质量不可靠而不能用来进行衰减订正，所以常常辅助引入反射率因子(Z)、差分反射率(Z_DR)等数据进行联合订正。X波段的K_DP敏感性约为C波段的3倍，其K_DP放入衰减订正适用范围明显大于C波段，从而可在更广的回波强度范围内利用K_DP进行衰减订正。此外，C波段相比X波段而言，其在强降雨时的共振效应比X波段更严重，若无法有效剔除共振效应产生的异常值区域，将导致对K_DP的错误反演，最终造成该区域衰减订正错误。由于C波段相比X波段上述的复杂的问题，使得其利用K_DP进行衰减订正相比X波段要复杂和困难得多，进而使得反射率数据的质量控制变得相当困难。这也是本项目选择X波段的主要因素之一。

作为双线偏振量之一的K_DP数据，同时也是其他雷达数据质量控制和资料应用行之有效的办法，例如，地物杂波抑制、粒子相态识别，等等。

2 雷达关键指标参数设计

APAR雷达采取的是方位机械扫描，俯仰电子扫描的设计方案(主要性能指标设计见表 4)。天线波束宽度分别为1.8°和3.6°，同时具有双线偏振功能。体扫模式仰角0~30°(17层逐1.8°)等间隔电子扫描，体扫完成时间为108 s。整体设计高度采用集成芯片，耗电小，适合露天自动化观测，确保无故障连续运行时间超过30 000 h。

3 广州强对流天气系统的气候统计

由于珠江三角洲地区飑线天气系统频发，破坏力极大，因此本案相控阵天气雷达除了主要关注目标为本地生消的小尺度对流单体外，同时兼顾线状对流系统的探测。统计2015—2017年发生在广州的强对流天气，主要分析其回波结构的长度、宽度、强度和移动方向。由表 5可以看出，广州线状对流宽度最宽通常为35 km左右，长度经常超过300 km；回波强度最强为60~65 dBz, 但通常多是50 dBz左右。由于影响珠三角地区的主要天气系统，一是西北—东南向的锋面系统，二是海上来的热带系统，所以回波移动方向，绝大多数是由西北移向东南，或者由西往东。

4 相控阵天气雷达组网设计

APAR雷达具有高时空分辨率的特点，且通过组网以期获得更大的探测范围。基于以下几点考虑：(1)广州CINRAD/SA雷达距离市中心不到30 km，雷达静锥区限制了其观测产品发挥作用，亟需补充对人口密集主城区上空及周边垂直空间的探测。为此，相控阵雷达组网设计将广州主城区置于雷达观测网中心，从而实现对该上空区域的有效覆盖观测。(2)广州地处低纬度的华南沿海，加之珠江三角洲平原及珠江水系，本地经常生成和发展局地对流单体。中小尺度对流系统具有生消变化迅速、致灾性严重的特点，该类天气系统需要更高的时间和空间分辨率来进行观测，以期获得对流单体生消完整过程的精细探测资料。解剖其结构，分析其机理，以提高对小尺度对流单体的监测预警能力，为此要求相控阵雷达体扫观测时间分辨率不高于90 s。由于探测距离与体扫时间分辨率呈反比，按照相控阵天气雷达指标计算，若完成0~360°，垂直0~20°的扫描，并且不高于90 s的体扫时间分辨率，那么单雷达探测距离大约为45 km。(3)单台X波段相控阵天气雷达遇强降雨时，雨衰限制了其“单兵”探测能力。如何能够有效避免雨衰影响，提高雷达观测的覆盖范围，通过表 5对2015—2017年广州大暴雨飑线过程的统计分析可知，线状对流强度多数为50 dBz、宽度约为35 km，因此雷达网被设计成菱形，可以保证对飑线的穿透，兼顾对飑线的监测预警。(4)中小尺度对流系统的风场是非常重要的因素，直接决定着天气系统的生消演变趋势和移动路径。如何有效获取更加准确且可靠的三维风场，是组网设计的另一关注点。通过多部相控阵天气雷达组网既可以获得更大的风场覆盖交叠面积，又可以利用观测的高时空分辨率提高风场反演精度，获取更准确的三维风场信息。两台雷达进行三维风场反演会存在反演大误差不可信区域，为了有效避免该大误差不可信范围的影响，需要不同雷达从不同角度照射以便消除反演不可信区域的影响，同时两两雷达间距离不宜过大，美国NSSL在多年探测的基础上，总结出两部雷达间距选择40 km左右时，对风场的反演效果最佳。

兼顾工程建设的可行性，经过选址和环境评估，最后四部相控阵雷达组网布局如图 1所示，分别位于广州花都(HD，花都区气象观测站)、白云(MFS，帽峰山山顶)、番禺(PY，广州市气象局观测场)和佛山南海(NH，广东省农业气象试验站)，其中番禺相控阵雷达位于原来的广州新一代多普勒天气雷达(CINRAD/SA)的西侧4 km。组网的四部X波段相控阵天气雷达，它们的共同覆盖区域正好是广州中心城区。统计广州强对流天气的发生发展特点发现，线状对流系统在移动过程中经过建筑物为下垫面的城区时，强度经常发生变化。通过对这种天气系统的资料分析，进一步研究城市冠层对中小尺度对流系统强度变化的影响。

5 双偏振相控阵天气雷达的质量控制

雷达资料应用前，需要进行杂波抑制、消除噪声等数据质量控制。同时强降水对X波段雷达探测造成明显衰减，亟需有效且合理的强度衰减订正。双偏振雷达产品对雷达系统的稳定性和定标的可靠性提出了更高的要求，下面简单介绍广州APAR雷达采用的数据质量控制策略。

5.1 地物杂波抑制

椭圆滤波器(IIR)为时域滤波器，优点是容易实现，处理计算量较小。缺点是会将多普勒运动速度较慢的气象信号当成地物杂波一并滤除，反映在气象产品上为径向速度产品零速度带不清晰。APAR雷达采用自适应高斯频域滤波器(GMAP)，将信号变换到频域后进行杂波处理，同时引入高斯模型来对零频信号进行恢复，能够恢复和保留处于零速度带气象数据。

图 2为使用GMAP杂波滤波技术晴空条件下的杂波抑制能力，图 3为对比广州CINRAD/SA雷达使用时域滤波器，APAR雷达使用GMAP后对零速度带信号的重建恢复能力。

5.2 衰减订正

衰减可利用差分相移率(K_DP)来进行订正。通常，K_DP与反射率因子(Z)存在一一对应的订正关系，通过对差分相移进行算法拟合获得的K_DP产品，可以实现对反射率因子的有效订正，其订正关系式为:

$ A_{\mathrm{H}}=a K_{\mathrm{DP}}^{b} $

(1)

式中:A_H为单程衰减率；a, b为订正系数。

APAR雷达采用的衰减订正算法是自适应约束订正方法，其克服了降雨廓线法将系数a设定为经验固定值的不足，通过自适应拟合所获取的a值，能够更加准确地进行衰减订正：对每一个a值，通过式(2)计算出A_H，再根据差分相位移[Φ_DP^cal(r, α)]约束条件重构出式(3)，将式(3)与实际测量的差分相位移Φ_DP^err(α)进行比较[式(4)]，以获得的差分相位移差值最小来获得最佳的a值，最终得到每个距离门上的最优A_H值。

$ A_{\mathrm{H}}(r)=\frac{\left[Z_{\mathrm{h}}^{\prime}(r)\right]^{b} \times\left[10^{0.1 \times b \times a \times \Delta \mathit{\Phi }_{\mathrm{DP}}^{-1}}\right]}{I\left(r_{0}, r_{1}\right)+\left[10^{0.1 \times b \times a \times \Delta \mathit{\Phi }_{\mathrm{DP}}^{-1}}\right] \times I\left(r, r_{1}\right)} $

(2)

$ \mathit{\Phi }_{\mathrm{DP}}^{\mathrm{cal}}(r, \alpha)=2 \int_{r_{0}}^{r} \frac{A_{\mathrm{H}}(s, \alpha)}{\alpha} \mathrm{d} s $

(3)

$ \mathit{\Phi }_{\mathrm{DP}}^{\mathrm{err}}(\alpha)=\sum\limits_{i=1}^{N} \mid \mathit{\Phi }_{\mathrm{DP}}^{\mathrm{cal}}\left(r_{i}, \alpha\right)-\Phi_{\mathrm{DP}}\left(r_{i}\right) $

(4)

$ 10 \lg \left[Z_{\mathrm{h}}(r)\right]=10 \lg \left[Z_{\mathrm{h}}^{\prime}(r)\right]+2 \int_{0}^{r} A_{\mathrm{H}}(s) \mathrm{d} s $

(5)

结果通过式(5)，实现对Z产品的衰减订正。

雨衰实际影响了APAR雷达的观测能力，广州通过部署四部雷达组成四边形，实现从四个不同方向对该飑线系统进行观测，一定程度上解决了强降雨所带来的雨衰问题。图 4为2019年4月30日的一次飑线过程，通过引入偏振量K_DP衰减订正以及多雷达协同观测，基本实现了协同观测范围内的该大尺度天气系统的有效观测，避免雨衰带来的观测障碍。

5.3 相控阵天气雷达双偏振量产品

相控阵天气雷达的双偏振量产品主要包括差分反射率因子、差分传播相移及其导出产品差分传播相移率、相关系数，各双偏振产品定标误差精度符合理论预期。

5.3.1 差分反射率因子(Z_DR)

通过微雨滴法分析数据，广州APAR雷达Z_DR误差统计接近正态分布，其统计中值约为0.156 dB(图 5)，满足Z_DR精度误差(< 0.2 dB)的理论要求。

5.3.2 差分相位移(Φ_DP)

初始相位是影响差分相位移数据质量的关键因素，广州APAR雷达引入了初始相位调校技术，使初始相位尽可能从周期最低值开始，最大限度地提高相位的延展范围，降低相位折叠现象的出现。

图 6为2018年9月16日10—13时广州XMTR雷达连续3 h的Φ_DP初始相位变化曲线，可以看出Φ_DP初始相位在8.5°~10.5°变化，变化幅度在2°范围内，初始相位具有较好的稳定性。

5.3.3 相关系数(CC)

通常情形下，CC对噪声较敏感，APAR雷达在信号处理过程中针对低信噪比的情形采用了高阶算法计算CC，图 7为2018年9月16日弱信噪比高阶算法处理前后的CC的概率密度分布曲线，在新的信号处理算法下，低信噪比下的CC指示性得到明显改善，在指示降水以及粒子分类时将更有效。

6 个例分析及效果检验

相控阵天气雷达网观测试验以来，作为CINRAD/SA雷达的补充，对于局地性强、快速生消变化的强对流天气过程，相控阵天气雷达的高时空分辨率具有明显的优势。其实时垂直剖面产品能够更好地刻画雨带中小尺度对流系统的三维结构；而快速更新的数据样本能够最多地反映对流系统的演变过程，给预报员更多时间判断回波的生消发展，从而更好地把握预警信号的发布时机。在实际业务应用中发挥了积极的作用，此处给出两次应用个例。

6.1 2018年5月3日广州局地暴雨过程

2018年5月3日夜间的18:55—21:45，广州番禺附近地区约30 km×50 km的小范围区域出现了暴雨到大暴雨降雨过程，过程持续近3 h，总雨量为165.9 mm，小时雨量为94 mm。18:55左右，对流单体在本地被触发后逐渐形成线状，19:42后迅速发展加强。CINRAD/SA雷达两个体扫资料(体扫周期为6 min，大约耗时15 min左右)显示回波稍有北移的迹象，之后一直在当地维持不动，持续时间约1 h，期间降水范围不断扩大，强度维持较强水平，20:52回波才开始缓慢南移。由于回波长时间的维持，容易忽略其向南发展的趋势变化。

此前，预报员通常要多观察两体扫，导致贻误战机，错过发布预警信号的最佳时机，甚至漏发预警。而APAR雷达资料90 s的更新频率，帮助预报员做出决定，迅速发布暴雨预警信号。CINRAD/SA雷达也难于发现回波移动过程中强度加强的细微变化，APAR雷达可以发现回波在南移过程中快速加强，预报员快速判断出南沙也即将出现强降水，当机立断发布和升级预警信号。此时，自动站监测到强降雨才压至南沙区边界。在预警发布节奏的把握上，APAR雷达给预报员提供了更有力的支撑。

6.2 5月30日广州局地大风冰雹过程

2018年5月30日傍晚，广州市区突发局地强对流系统，地面自动站录得超过9级大风，并伴随小冰雹和短时强降水。由于对流系统发展时间短、尺度小，因此需要更高时间精度的观测信息。

从图 9的回波强度演变可以看到，强风暴的发展过程非常迅速，自18时左右在广州市区被触发后(图 9a)，短短20 min以内，最强反射率就超过了65 dBz，而在触发后半小时内，获得冰雹目击报告，此时风暴的尺度仅为10 km×10 km，尺度非常小，地面观测18:40也录得了最大为21.8 m·s^-1(9级)的大风。

在其后的半小时，风暴的强度逐渐向东北移动并减弱消散，强风暴从触发发展到最强约半小时，生命史约一个半小时，这对短时临近监测的时空分辨率提出了更高的要求。

回波发展最迅速的阶段也即冰雹接地过程是监测中最为重要的阶段，图 10展示了广州CINRAD/SA雷达和APAR雷达对5月30日18:27—18:39相同时段的观测，广州CINRAD/SA雷达可观测到连续三个时次的回波加强，强风暴的范围随之扩展，而APAR雷达则观测到回波在18:26—18:30是连续加强的过程，且强风暴主体范围在扩展，18:30—18:34回波表现为“叉型”，但CINRAD/SA雷达回波整体结构依旧完整，这很可能是由于冰雹导致强风暴主体在远离雷达的一侧明显衰减，从而导致“V”型缺口的出现，而在18:37以后回波的缺口不再明显，因此雷达冰雹特征的出现时间与实际出现冰雹的时间是比较一致的。

从图 11 APAR雷达的连续RHI垂直观测可以看到，这是一次脉冲风暴引发的强对流天气，初始回波高度在6~9 km被触发，水平风速不大，随着回波的发展增强，对流系统的垂直伸展高度随之增加，底层开始出现大风，18:23最强回波超过60 dBz，18:26在约4 km高度处出现超过65 dBz的回波，18:30左右可以较为清晰地追踪到强回波的下沉，这与冰雹触地的时间基本一致。

进一步对比18:30双偏振量观测(图 12)，可以看到V型缺口对应靠近雷达一侧存在强回波，且对应差分相移率为超过3的大值，说明前侧有大粒子，缺口区仍有比差分相位的大值，说明缺口区内仍有高浓度雨滴存在，不过因为衰减而无法在反射率中表现，结合相关系数的局部低值，说明存在霰或者小冰雹等混合粒子。

7 结论

本文根据珠江三角洲城市群综合观测试验的子项目“雷、雨、大风”综合观测试验，回顾了其中的相控阵天气雷达组网方案设计及其观测试验，得出以下结论：

(1) 小波长雷达具有覆盖低空域、精细解剖垂直结构、高时间分辨率探测等优势，可以补充现有S波段业务雷达网。参考国际上通用做法，根据广州强对流天气系统的特点，利用X波段雷达敏感的双线偏振性能，选择具有双线偏振功能的X波段相控阵天气雷达进行组网观测。观测试验表明：高时空分辨率雷达资料对小尺度天气系统的确有明显优势；经数据质量初步评估，偏振量数据符合理论预期。

(2) 统计近几年广州强对流天气的回波结构特征表明：影响广州的线状对流宽度最宽通常为35 km左右；回波强度最强为60~65 dBz，多数为50 dBz左右。四部相控阵天气雷达以35 km为边长的近似菱形布局，交叉区域覆盖广州中心城区，可以兼顾探测线状对流系统的强度变化，为城市冠层影响对流系统强度变化提供观测数据。经过近2年的观测试验，广州X波段双偏振相控阵雷达网，既能基本满足城市强对流天气的监测预警业务，又能为研究城市冠层对线状对流系统的强度变化提供数据基础。

(3) 观测试验边工程建设边投入业务试运行，2年来的几次重大天气过程服务，相控阵天气雷达以其高分辨率探测，在监测本地生消的小尺度对流单体、线状对流系统的强度变化有明显优势，为预警信号发布等业务有很大帮助。另外，高时空分辨率观测资料，在城市重大活动气象保障服务中，也发挥了重要作用。

(4) 本项目设计方案也存一些不足，有待逐步改进优化。APAR雷达采用的是单波束扫描模式，而非相控阵天气雷达普遍采取的多波束扫描模式。一是基于节省成本考虑，二是为了容易实现双偏振功能。但单波束扫描速度也必然低于多波束，从而导致其扫描速度受到一定限制。另外，珠三角地区是受台风影响严重的地区，台风降水对X波段雷达衰减严重，加之APAR雷达采用固态发射机，发射功率和探测灵敏度较低，进一步限制了大片降水情况下雷达的探测能力。珠江三角洲发生的龙卷大多数出现在台风外围雨带上，由于严重衰减，使得X波段相控阵天气雷达探测台风龙卷的能力受到极大限制。所以APAR雷达难于在业务上“单兵作战”，除了组网观测，亟需加强与CINRAD/SA雷达资料开展融合应用。再者，APAR雷达高时空分辨率采集的海量观测资料，有待进一步研发灾害性天气智能识别预警产品，方便预报员日常业务应用。