降雨天气预报，也能自己DIY？
如何形容北京有多大？8月7日晚上的答案是“望京已经开始下冰雹，中关村还没有掉雨点”。每年夏天，雷雨会频繁的光顾北京。大部分雷雨持续时间短，雨量在各个城区分布不均匀。气象台的天气预报一般只能给出一片区域在几个小时内的天气情况。例如，8月7日气象台的预报是“傍晚西部、北部地区有雷阵雨”。而大家需要解决的，往往是“7点在中关村去吃饭的路上会不会下雨”这类时间、空间范围都非常小的问题。其实，根据气象台在网站上公布的气象数据，我们可以用简单的方法DIY自己的降雨预报。
工具：气象雷达
我们所使用的工具是气象雷达。它是专门用于大气探测的雷达，是进行降水监测和测量的主要工具之一。和一般的雷达一样，它的基本工作原理是发射电磁波后接收物质反射的电磁波。
通过分析回波数据，可以得到空气中水汽含量的分布。下图中是位于北京南五环亦庄桥的南郊观象台在8月7日19：30分的气象雷达基本反射率图。
雷达的位置即为图中黑色十字的位置。图中的不同色彩表示该区域的雷达回波强度dBz，从蓝色到紫色表示回波强度由小到大（10-70dBz）。一般来说，雷达回波强度在25dBz（深绿色）以上的区域都可能出现降雨，回波强度越高，意味着降雨强度越强：一般亮黄色区域（30-35dBz）一般对应有10毫米/小时左右的中等强度降雨出现。暖红色雷达回波（45-50dBz）一般对应有20毫米/小时左右的较强降雨，并且有可能出现短时雷雨大风、冰雹等强对流天气。从这幅雷达图上可以看出，强降雨带笼罩了北京城区的大部分区域，但南五环以南的雨还没有下起来。一部气象雷达能监测约两百公里范围内的天气情况，我国在2008年时已建成由130多部雷达组成的新一代多普勒天气雷达网，对我国全境的降雨状况进行检测，其实时数据也被公开在了中国天气网上：http://www.weather.com.cn/radar/
实战：DIY自己的天气预报
我们通过8月7日暴雨过程中的雷达图，来进行一次实战演练。演练的主角是中关村地区的研究生小L同学。
8月7日下午17：00，天色开始变得阴沉，小L打开网页，开始观察北京地区的雷达图（http://products.weather.com.cn/product/radar/index/procode/JC_RADAR_AZ9010_JB）：
首先，他用百度地图测量了一下观象台所在位置以及自己的办公室到海淀区西部和北部边界的距离。在东西方向上，办公室和观象台与海淀区西部边界的距离比例为7：11；在南北方向上，办公室和观象台与海淀区西部边界的距离比例为6：11。得到这个比例后，他就确定了自己办公室在雷达图上的位置。
17：12的雷达图显示，大波强降雨带已经出现在了北京的西部和北部地区。这个网页同时提供了播放雷达图动画的功能，15：10-17：12的动态数据表明，降雨带正自西北向东南方向移动，很有可能会光顾小L所在的位置，小L必须为一场大雨做好准备。
17：30分，下班时间到了。朋友圈里望京一带的人开始惊呼大雨和冰雹出现。小L再次观察了雷达图，发现造成望京下雨的是望京-顺义-怀柔一带形成的一个局部雨带，主雨带离海淀区还远。同时，观察16：30-17：30的雷达图发现，雨带在过去1小时中向东南方向移动。如果雨带继续按同样的方向和速度移动，大约会在一个半时后到达中关村地区。可以趁这个时间出去吃饭，活动活动。
18：30分，雨带的发展加强了许多，昌平一带开始出现暴雨，降雨马上就要光顾中关村，此时应该躲进屋里，准备迎接暴雨。
19：00左右，大雨夹杂着冰雹到来了。这时雷达图显示中关村一带被强降雨带笼罩，但西北方向没有后续的雨带，这意味着短时雨量虽大，但不会持续太长。
20：00分，外面的雨渐渐停了，雷达图显示主雨带已经移动到了北京南部地区，今晚应该不会再有新的降雨。小L晚上可以淡定的回宿舍了。
通过以上的方法，不需要特别多的气象专业知识，您也可以DIY自己的气象预报，避免自己成为落汤鸡。这样的预报不止限于北京地区，在网页上选择离自己最近的雷达站，就可以对全国其他地区进行预报了。然而，这时一种比较粗糙的预报方法，基于“雨带短时间内强度和移动速度不变”的入门级假设。事实上，强对流天气的发展过程是非常复杂的，专业的气象预报员们在对整个城市的天气状况做预报时，就需要更多的气象知识和运行在大型计算机上的预报模型了。
参考资料
http://news.weather.com.cn/2014/10/2214843.shtml
吴建华，基于GIS的气象雷达因子标定与雨量反演的技术研究，2010，解放军信息工程大学硕士学位论文。
- 发表于 2015-08-08 00:00
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