胡 敬

高玉春調(diào)試首臺雷達(dá)

天氣雷達(dá)是綜合氣象觀測系統(tǒng)的重要組成部分，我國已經(jīng)完成了216新一代天氣雷達(dá)業(yè)務(wù)布網(wǎng)，投入了日常的業(yè)務(wù)運(yùn)行。現(xiàn)為中國氣象局氣象雷達(dá)探測工程總設(shè)計(jì)師的高玉春，是一名新一代天氣雷達(dá)的參與者，也為此奮斗了30多年。

作為一名氣象雷達(dá)領(lǐng)域的科研者，他已經(jīng)在該領(lǐng)域鉆研了40多個(gè)年頭。在這40多年里，我國的氣象雷達(dá)事業(yè)蓬勃發(fā)展，高玉春作為參與者，與同伴一起奮斗共同推動了我國氣象雷達(dá)發(fā)展的進(jìn)程，在我國氣象雷達(dá)發(fā)展史上留下了不可或缺的身影。

雷達(dá)生涯的開始

高玉春是迎面撞入我國氣象雷達(dá)發(fā)展的時(shí)代的。

20世紀(jì)70年代，正逢科學(xué)界學(xué)科交叉現(xiàn)象不斷加劇，國家鼓勵(lì)發(fā)展邊緣學(xué)科。在這種形勢下，南京氣象學(xué)院（現(xiàn)南京信息工程大學(xué)）開辦了大氣探測專業(yè)，主攻天氣雷達(dá)及氣象衛(wèi)星等大氣主動、被動遙感技術(shù)方法及探測資料的分析應(yīng)用。彼時(shí)，國家恢復(fù)高考制度，一大批學(xué)子得以通過高考進(jìn)入大學(xué)，進(jìn)入更高層次的知識殿堂。時(shí)代的大門朝著一大批高中學(xué)生敞開，高玉春便在其列。就是在這樣的時(shí)代環(huán)境下，1979年，高玉春進(jìn)入南京氣象學(xué)院大氣物理系大氣探測專業(yè)學(xué)習(xí)，一腳踏進(jìn)了氣象雷達(dá)研究領(lǐng)域。

高玉春說，他真正對氣象雷達(dá)產(chǎn)生興趣是從圖書館開始的。那時(shí)他剛剛進(jìn)入本科，閑暇時(shí)喜歡在圖書館翻看書籍，正好翻到一本美國出版的關(guān)于氣象雷達(dá)的雜志，書中詳細(xì)介紹了氣象雷達(dá)的用處。那一刻，變幻莫測的云霧、驚險(xiǎn)刺激的雷電等大氣現(xiàn)象在他的腦中浮現(xiàn)。這些影響著百姓生活方方面面的自然現(xiàn)象，原來是可以被探測到的，高玉春心想。多年后，當(dāng)高玉春回憶起圖書館那一幕的時(shí)候，他說，后來多年從事氣象雷達(dá)探測的研究生涯，應(yīng)當(dāng)是從那時(shí)起的。

自那以后，高玉春開始對氣象雷達(dá)感興趣，琢磨與氣象雷達(dá)相關(guān)的理論和實(shí)踐，努力鉆到該領(lǐng)域的更深處。本科畢業(yè)時(shí)，他被分配到中國氣象科學(xué)院雷達(dá)組工作。那時(shí)正是20世紀(jì)80年代初，我國使用的雖依然是常規(guī)氣象雷達(dá)，但雷達(dá)網(wǎng)已經(jīng)初具規(guī)模，國家亟須培養(yǎng)在雷達(dá)研究方面具有較強(qiáng)實(shí)踐能力的人才，因此高玉春來到氣象科學(xué)院后，能力得到了充分的鍛煉。從天氣雷達(dá)機(jī)務(wù)、雷達(dá)標(biāo)定再到逐步掌握計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理及雷達(dá)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)?？傊?，這期間的他就如海綿般，默默無聞地從工作和學(xué)習(xí)中吸收著盡可能多的經(jīng)驗(yàn)，不斷地積蓄自己的力量。他參與開發(fā)的714CD、714SD多普勒天氣雷達(dá)獲得成功，他還將從國外引進(jìn)的多普勒雷達(dá)中由小型機(jī)組成的數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)，成功地采用微型機(jī)替代，確保了雷達(dá)正常工作。

研發(fā)過程中的艱辛

與葛潤生導(dǎo)師（右2）、林學(xué)范老師（右1）及外國專家合影

與大氣探測專業(yè)創(chuàng)建者張培昌老師（右1）合影

1994年是我國天氣雷達(dá)發(fā)展歷程中的重要時(shí)間節(jié)點(diǎn)。在那之前，我國的氣象雷達(dá)一直為20世紀(jì)60年代至80年代自行研制生產(chǎn)的常規(guī)雷達(dá)，其探測能力、性能指標(biāo)和可靠性已經(jīng)無法滿足防災(zāi)減災(zāi)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的實(shí)際需求。將雷達(dá)技術(shù)體制由數(shù)字化轉(zhuǎn)向多普勒技術(shù)，從而解決徑向風(fēng)場測量問題，提高探測精度，成為雷達(dá)發(fā)展的下一步趨勢，而這一領(lǐng)域一直都是以美國NEXRAD計(jì)劃，采用WRS-88D雷達(dá)的全相參多普勒技術(shù)為引領(lǐng)的。

當(dāng)時(shí)，國內(nèi)雷達(dá)專家有兩種選擇：一是從美國購進(jìn)多普勒雷達(dá)；二是和美國合作引進(jìn)全相參技術(shù)，解決雷達(dá)技術(shù)問題。要知道，在當(dāng)時(shí)，一臺整機(jī)進(jìn)口雷達(dá)約耗資400萬美元，而我國盡管已經(jīng)經(jīng)過了十余年改革開放，但由于經(jīng)濟(jì)底子薄，經(jīng)濟(jì)總量還不足以支撐美國主流雷達(dá)在國內(nèi)布網(wǎng)。加上我國國土遼闊，氣象災(zāi)害種類多且頻發(fā)，對雷達(dá)的需求量非常大，因此后者是一種各種因素衡量下的必然選擇。

于是，一場和美國雷達(dá)公司的談判勢在必行。1994年，在時(shí)任中國氣象局局長鄒競蒙的主導(dǎo)下，高玉春作為談判小組一員與美國洛克希德·馬丁公司開展了一場歷時(shí)2年的合資談判。

據(jù)高玉春回憶，那是一場艱難的談判。起初，美方認(rèn)為我國天氣雷達(dá)技術(shù)落后，提出了非常強(qiáng)硬的技術(shù)轉(zhuǎn)讓方案。面對美方的強(qiáng)硬態(tài)度，我方緊握中國巨大的市場潛力及美國軍工企業(yè)在冷戰(zhàn)結(jié)束后迫切需要開拓國際市場等籌碼，在談判中張弛有度，步步為營，終于扭轉(zhuǎn)了局面，使美方最終同意了中方提出的合作技術(shù)投入和分成方案。

至此，我國成功引進(jìn)了當(dāng)時(shí)美國最先進(jìn)的全相干多普勒雷達(dá)技術(shù)，并成立了中美合資雷達(dá)企業(yè)敏視達(dá)公司。從此，我國開始了新一代天氣雷達(dá)布網(wǎng)的初始階段，而高玉春也開啟了他在敏視達(dá)公司為我國開發(fā)新一代天氣雷達(dá)系統(tǒng)的研究生涯。

提起首次開發(fā)新一代天氣雷達(dá)系統(tǒng)的情景，高玉春還是會發(fā)出這樣的感嘆：“那時(shí)候太緊張了，幾乎沒有睡過一個(gè)安穩(wěn)覺?！蹦菚r(shí)，作為現(xiàn)場負(fù)責(zé)人的高玉春帶領(lǐng)眾人一起在合肥雷達(dá)塔樓進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)試，當(dāng)時(shí)所有人心里都有些忐忑，畢竟都是第一次接觸這種新技術(shù)。調(diào)試系統(tǒng)是一項(xiàng)熬人的工作，干到半夜是常有的事，往往到了后半夜的時(shí)候，大家才會精疲力竭地坐在椅子上緩緩睡去。但睡卻是睡不好的，雷達(dá)在發(fā)射高壓狀態(tài)進(jìn)行立體掃描的時(shí)候會不斷地發(fā)出“嗞嗞”的聲音，這種聲音伴隨著技術(shù)人員沉重的睡眠呼吸聲回響在黑暗里。然而等雷達(dá)的高壓發(fā)射完畢，“嗞嗞”聲停止，高玉春等人總是會從睡夢中猛地驚醒，擔(dān)心雷達(dá)是否出問題了。直到雷達(dá)再次發(fā)出“嗞嗞”聲，才又重新坐回到椅子上睡去。在這種高度緊張的狀態(tài)下，高玉春等人最終成功開發(fā)出了我國新一代S波段的CINRAD/SA多普勒天氣雷達(dá)系統(tǒng)。

與外國專家交流

在作為軟件負(fù)責(zé)人開發(fā)雷達(dá)軟件系統(tǒng)過程中，高玉春著力解決雷達(dá)軟件運(yùn)行不穩(wěn)定問題，經(jīng)過仔細(xì)分析，查出軟件問題，對關(guān)鍵部分重新設(shè)計(jì)，解決了雷達(dá)軟件從運(yùn)行十幾分鐘死機(jī)到可以穩(wěn)定運(yùn)行幾十個(gè)小時(shí)的關(guān)鍵問題。在小批量生產(chǎn)過程中，在全面掌握天氣雷達(dá)系統(tǒng)的情況下，對系統(tǒng)中出現(xiàn)的軟硬件問題，逐個(gè)進(jìn)行解決，確保雷達(dá)達(dá)到可交付使用的狀態(tài)。他盡最大努力做好技術(shù)工作，組織編寫各種技術(shù)資料，最終順利完成了從小批量到批量生產(chǎn)氣象雷達(dá)的交接工作。

在此之后高玉春進(jìn)一步主持開發(fā)了C波段的CINRAD/CA、CB雷達(dá)系統(tǒng)。在該系統(tǒng)的主持開發(fā)中，他充分利用在S波段雷達(dá)成熟的技術(shù)，開展技術(shù)復(fù)用，并大膽使用當(dāng)時(shí)技術(shù)上剛剛出現(xiàn)的數(shù)字中頻技術(shù)，填補(bǔ)了當(dāng)時(shí)敏視達(dá)在雷達(dá)系統(tǒng)中的技術(shù)空白。CA雷達(dá)首先在韓國氣象系統(tǒng)使用，架設(shè)在眠峰山上，曾經(jīng)獲得了韓國氣象局年度評比第一。同時(shí)為了發(fā)揮雷達(dá)軟件的作用，高玉春制訂了詳細(xì)的總體實(shí)施方案，將敏視達(dá)的軟件系統(tǒng)進(jìn)行適應(yīng)性移植，使之適應(yīng)國內(nèi)多個(gè)型號的軟件，并且使之作為一個(gè)通用的氣象雷達(dá)應(yīng)用軟件包，可以接在我國新一代天氣雷達(dá)網(wǎng)中的其他雷達(dá)上，生成各種氣象產(chǎn)品，從而達(dá)到中國新一代天氣雷達(dá)設(shè)備級應(yīng)用軟件的統(tǒng)一要求。值得一提的是，目前CINRAD/CA雷達(dá)系統(tǒng)已經(jīng)用于中國氣象局布網(wǎng)，CINRAD/CB已經(jīng)在國內(nèi)布網(wǎng)完畢，這些成果為我國新一代天氣雷達(dá)在全國布網(wǎng)奠定了基礎(chǔ)。

曾有人在回顧我國新一代天氣雷達(dá)的發(fā)展過程時(shí)總結(jié)道，如果說1994年的那場談判是我國天氣雷達(dá)事業(yè)進(jìn)入新階段的開始，那么1998年的洪水則為這個(gè)過程按下了加速鍵。1998年，我國長江中游和東北嫩江—松花江流域發(fā)生了歷史上罕見的特大洪水災(zāi)害。那年7月31日，時(shí)任中國氣象局局長溫克剛向國務(wù)院呈送《關(guān)于加強(qiáng)防汛抗洪支持新一代天氣雷達(dá)網(wǎng)立項(xiàng)建議》的報(bào)告。8月1日，時(shí)任國務(wù)院總理朱镕基批示：氣象工作在這次防洪搶險(xiǎn)中成績突出，應(yīng)對氣象局所提雷達(dá)更新項(xiàng)目給予重視。

從S波段雷達(dá)系統(tǒng)到C波段雷達(dá)系統(tǒng)的開發(fā)，高玉春等新一代天氣雷達(dá)的初創(chuàng)者奠定了我國氣象雷達(dá)技術(shù)在此后近20年的水平基礎(chǔ)。由他主持和作為骨干參加開發(fā)的新一代雷達(dá)系統(tǒng)，在國內(nèi)布網(wǎng)100多部，在天氣監(jiān)測中發(fā)揮著重要作用，并且出口羅馬尼亞、韓國和印度，得到了國際氣象界的認(rèn)可。從那以后，我國氣象雷達(dá)事業(yè)的發(fā)展開始以奔跑的速度不斷向前發(fā)展。

守望祖國的“千里眼”

2004年，高玉春到中國氣象局氣象探測中心工作，在這里，他開始進(jìn)一步展開和落實(shí)我國的雷達(dá)建設(shè)工作和雷達(dá)網(wǎng)的保障工作。2004年年底，他通過試驗(yàn)，找出雷達(dá)相關(guān)軟件在運(yùn)行、全國通信線路狀態(tài)等方面的問題，實(shí)現(xiàn)了對雷達(dá)的監(jiān)控試驗(yàn)，此后對雷達(dá)的狀態(tài)監(jiān)控成為探測中心的實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)。除此之外，隨著保障工作的開展，他還根據(jù)雷達(dá)保障工作的各個(gè)方面考慮，制訂了新一代天氣雷達(dá)保障方案，于2006年起逐步建立雷達(dá)三級保障體系。考慮到雷達(dá)保障體系的運(yùn)行是一個(gè)非常重要但煩瑣的過程，每個(gè)環(huán)節(jié)都不能出錯(cuò)，隨著時(shí)代的發(fā)展，面對新情況，他在建立保障體系的基礎(chǔ)上又提出了建立雷達(dá)質(zhì)量監(jiān)督業(yè)務(wù)，針對全閉環(huán)系統(tǒng)，從需求、設(shè)計(jì)、開發(fā)、樣機(jī)、試驗(yàn)、考核、定型、布網(wǎng)、運(yùn)行等方面，全面開展質(zhì)量監(jiān)督工作，特別是對供應(yīng)商提供的設(shè)備進(jìn)行監(jiān)督考核，促進(jìn)供應(yīng)商改進(jìn)設(shè)備質(zhì)量。在他的努力下，我國雷達(dá)的保障體系不斷完善，全國200多部雷達(dá)組成的雷達(dá)網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行能力也逐步提高，成為守望祖國大地的“千里眼”及重要時(shí)刻的風(fēng)云“記錄者”。

在新一代雷達(dá)軟件系統(tǒng)的研發(fā)過程中，高玉春負(fù)責(zé)了新的雷達(dá)軟件的總體設(shè)計(jì)和集成工作，編寫總體需求書、實(shí)施方案等工作，組織軟件開發(fā)工作。在他的規(guī)劃中，作為雷達(dá)臺站使用的軟件，將在未來幾年內(nèi)得到廣泛的使用。

2017年8月23日，臺風(fēng)“天鴿”疊加天文大潮向華南地區(qū)奔襲而來。當(dāng)天，一張“天鴿”的“CT掃描圖”刷爆朋友圈：從海平面至高空12公里對“天鴿”臺風(fēng)進(jìn)行三維實(shí)時(shí)觀測。這是分布在珠三角的新一代氣象雷達(dá)三維回波圖，圖上不僅可以清晰地“看到”臺風(fēng)眼區(qū)的結(jié)構(gòu)，甚至連其外圍螺旋雨帶都清清楚楚。在這次過程中，雷達(dá)對臺風(fēng)的準(zhǔn)確探測、對其內(nèi)部結(jié)構(gòu)的精確剖析，為相關(guān)部門預(yù)報(bào)臺風(fēng)路徑、強(qiáng)度及其風(fēng)雨影響提供了極大的便捷，也為國家有關(guān)部門和相關(guān)區(qū)域部署防御工作以及廣大群眾自救互救提供了強(qiáng)有力的支撐，極大減少了臺風(fēng)帶來的人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失。

氣象雷達(dá)對臺風(fēng)等自然現(xiàn)象的及時(shí)預(yù)測，自然離不開不斷增強(qiáng)的雷達(dá)網(wǎng)體系，但高玉春并沒有止步于此。2019年，他擔(dān)任中國氣象局氣象雷達(dá)探測工程總設(shè)計(jì)師，全力開展與雷達(dá)建設(shè)相關(guān)的工程項(xiàng)目，同時(shí)對天氣雷達(dá)站的選址、系統(tǒng)測試等工作把關(guān)。在這期間，為了進(jìn)行雷達(dá)新應(yīng)用軟件的接入實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備工作，他曾深入西藏那曲等地，一邊克服高原反應(yīng)，一邊完成相關(guān)任務(wù)。另外，2020年疫情期間，針對新冠病毒造成的困難，他創(chuàng)造性地提出了采用遠(yuǎn)程視頻與現(xiàn)場結(jié)合開展測試?yán)走_(dá)工作方法，確保了全年雷達(dá)質(zhì)量測試進(jìn)度。他還提出了山地雷達(dá)的基本概念并在西部山區(qū)布設(shè)的建議，力圖不斷完善我國氣象雷達(dá)網(wǎng)的布局。

事業(yè)的傳承

如今，在高玉春等一批雷達(dá)研究者的奔波和努力下，我國新一代天氣雷達(dá)已經(jīng)發(fā)揮了20年作用。但高玉春并不滿足于此，他說，我國是氣象雷達(dá)應(yīng)用大國，未來需要向氣象雷達(dá)技術(shù)強(qiáng)國邁進(jìn)，所以，我國雷達(dá)研究事業(yè)也將會進(jìn)入新的提升階段。因此，他帶領(lǐng)后輩們，開展了針對新型雷達(dá)技術(shù)的研究，用以滿足不同領(lǐng)域的業(yè)務(wù)需求，以此推動我國氣象雷達(dá)事業(yè)走向未來。

在關(guān)于風(fēng)廓線雷達(dá)研究中，他帶領(lǐng)年輕一代的研究者們通過研究影響風(fēng)廓線雷達(dá)測風(fēng)精度的因素，形成了風(fēng)廓線雷達(dá)可信度標(biāo)識算法，并給出了數(shù)據(jù)質(zhì)量等級，為定量化業(yè)務(wù)應(yīng)用建立了基礎(chǔ)。同時(shí)，他還分析了不同天氣條件下風(fēng)廓線雷達(dá)基本探測產(chǎn)品，研發(fā)了高低空急流、高低空風(fēng)切變、溫度平流等能夠反映天氣特征的探測產(chǎn)品，為強(qiáng)對流、降雪、霧霾等天氣預(yù)報(bào)提供了強(qiáng)有力的支撐。另外，在雷達(dá)可信度方面，他對全國6個(gè)廠家的風(fēng)廓線雷達(dá)進(jìn)行測試，分析參數(shù)找出問題，指導(dǎo)廠家進(jìn)行改進(jìn)，同時(shí)針對風(fēng)廓線的關(guān)鍵部分信號處理，提出增加原始I/Q數(shù)據(jù)的記錄，便于事后改進(jìn)風(fēng)廓線的信號處理方法，改進(jìn)對相關(guān)估值的算法，提高風(fēng)廓線雷達(dá)數(shù)據(jù)的可信度。

不只是風(fēng)廓線雷達(dá)，高玉春還對云雷達(dá)進(jìn)行了研究，通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)云雷達(dá)在代替人工觀測云量、云狀等方面，具有很大的優(yōu)勢。多年的研究賦予了他對雷達(dá)研究領(lǐng)域相當(dāng)全面且深入的了解，隨著激光技術(shù)越來越成熟，他敏銳地抓住了這個(gè)時(shí)機(jī)，利用火炬項(xiàng)目，主持了測風(fēng)激光雷達(dá)和氣溶膠激光雷達(dá)的開發(fā)工作，目前樣機(jī)已經(jīng)開發(fā)完成，通過實(shí)驗(yàn)比對，激光雷達(dá)測得的風(fēng)與鐵塔測風(fēng)一致性很好。

高玉春

談起雷達(dá)的技術(shù)升級，相控陣?yán)走_(dá)技術(shù)已然是一個(gè)避不開的發(fā)展方向。目前傳統(tǒng)的業(yè)務(wù)天氣雷達(dá)技術(shù)采用的是拋物面天線，單一波束收發(fā)，通過在水平面上不斷地旋轉(zhuǎn)天線，在垂直方向抬升仰角方式，獲得降水的三維結(jié)構(gòu)，實(shí)時(shí)監(jiān)測降水發(fā)生情況。然而隨著技術(shù)的進(jìn)步和成本的不斷降低，采用相控陣技術(shù)的雷達(dá)已經(jīng)在悄無聲息中成為了下一代雷達(dá)發(fā)展的趨勢。相比現(xiàn)有雷達(dá)的機(jī)械掃描方式，相控陣采用電子掃描，可以快速獲得降水的三維結(jié)構(gòu)，使目前采用獲得降水結(jié)構(gòu)的掃描速度從6分鐘提高到1分鐘。高玉春說，目前雖然歐洲還沒有開展關(guān)于相控陣天氣雷達(dá)的研究，但美國已經(jīng)開發(fā)了很多用于試驗(yàn)的相控陣天氣雷達(dá)，極大地促進(jìn)了相控陣天氣雷達(dá)的發(fā)展。當(dāng)他帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)經(jīng)過進(jìn)一步研究后，發(fā)現(xiàn)采用平面相控陣由于其隨掃描角度變化的波束特性，在進(jìn)行精確極化測量方面具有固有的局限性，而曲面相控陣天氣雷達(dá)具有一定的優(yōu)勢，可克服波束特性惡化的問題，并可以完成全空域的探測，消除雷達(dá)盲區(qū)。就此，他提出了開展曲面相控陣技術(shù)研究的建議，這是提高相控陣天氣雷達(dá)技術(shù)水平、應(yīng)用水平的一個(gè)快捷之路。高玉春總結(jié)道，這是我國天氣雷達(dá)事業(yè)發(fā)展的新的節(jié)點(diǎn)，也是他研究生涯中新的挑戰(zhàn)。

高玉春很清楚，氣象雷達(dá)事業(yè)的發(fā)展是一個(gè)長遠(yuǎn)的目標(biāo)，單靠一代人的努力是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，因此，他將會全身心帶領(lǐng)年輕一輩的研究者們踏上我國雷達(dá)事業(yè)新的征程，進(jìn)一步推動我國雷達(dá)技術(shù)的升級。“偉大的事業(yè)需要一代一代人的努力，前輩帶領(lǐng)我們走過一個(gè)又一個(gè)里程碑，現(xiàn)在需要我們帶領(lǐng)后輩繼續(xù)走向未來?！备哂翊盒χf道。