气象雷达（英文名：meteorological radar）是专门用于大气探测的雷达，属于主动式微波大气遥感设备。它是用于警戒和预报中、小尺度天气系统（如台风和暴雨云系）的主要探测工具之一。
第二次世界大战前雷达主要用于军事目的，当时云、雨等气象目标的回波被视为干扰信息。1942-1943年，麻省理工学院专门设计了为气象目的使用的雷达。在气象雷达发展初期，一般都靠手工操作，回波资料只能作定性分析。20世纪60年代采用了多普勒技术，气象多普勒雷达具有对大气流场结构的定量探测能力。20世纪70年代，除联合使用多部多普勒雷达外，又相继发展了大功率高灵敏度的甚高频和超高频多普勒雷达和具有多普勒性能的高分辨率调频连续波雷达。20世纪80年代以后，在多普勒雷达的基础上，美国科罗拉多州立大学电子工程系的教授提出了偏振气象雷达的思想，为大气雷达探测以及气象资料分析提供了一个更为先进的平台。1999年，中国首部多普勒天气雷达正式落成。2022年，中国首部S波段双偏振相控阵天气雷达在福建省启用。
气象雷达是通过目标对雷达波的反射情况来确定目标的位置和特性。常规气象雷达装置大体上由定向天线、发射机、接收机、天线转换开关、显示器、触发信号发生器以及电子计算机和图像传输等部分组成。根据用途，气象雷达分为测云雷达、测雨雷达、测风雷达、圆极化雷达、调频连续波雷达、气象多普勒雷达；根据波段范围又可以分为W波段雷达、Ka波段雷达、X波段雷达、C波段雷达、S波段雷达等。截至2024年，它已广泛应用于天气预报，以及农业、水文、林业、交通、能源、海洋、航空、航天、国防、建筑、旅游、医疗等领域的专业气象服务。
基本概念
气象雷达是专门用于大气探测的雷达，属于主动式微波大气遥感设备。而与无线电探空仪配套使用的高空风测风雷达，只是一种对位移气球定位的专门设备，一般不算作此类雷达。气象雷达是用于警戒和预报中、小尺度天气系统（如台风和暴雨云系）的主要探测工具之一。
气象雷达常用的1、3、5、10和20厘米波长各对应于K波段（波长0.75～2.4厘米）、X波段（波长2.4～3.75厘米）、C波段（波长3.75～7.5厘米）、S波段（波长7.5～15厘米）和L波段（波长15～30厘米），超高频和甚高频雷达的波长范围分别为10～100厘米和100～1000厘米。工作在30～3000兆赫频段的气象多普勒雷达，一般具有很高的探测灵敏度。因探测高度范围可达1～100千米，所以又称为中层－平流层－对流层雷达（MST radar）。它主要用于探测晴空大气的风、大气湍流和大气稳定度等大气动力学参数的铅直分布。雷达探测大气目标的性能和其工作波长密切相关。把云雨粒子对无线电的散射和吸收结合起来考虑，各种波段的雷达只有一定的适用范围。常用K波段雷达探测各种不产生降水的云，用X、C和S波段雷达探测降水，其中S波段最适用于探测暴雨和冰雹，用高灵敏度的超高频和甚高频雷达可以探测对流层－平流层－中层的晴空流场。
发展简史
气象雷达属于雷达领域中的一个重要分支，其发展至2025年大致经历了从模拟、数字到以美国NEXRAD为代表的新一代气象雷达三个发展阶段。
20世纪第二次世界大战前雷达主要用于军事目的，当时云、雨等气象目标的回波被视为干扰信息。利用各种波段各种类型的雷达对大气进行探测和研究，为中小尺度天气预报提供了丰富的三维结构演变信息，成为大气科学研究的一个重要手段。1941年，在英国最早使用雷达探测风暴。1942-1943年，麻省理工学院专门设计了为气象目的使用的雷达。在气象雷达发展初期，一般都靠手工操作，回波资料只能作定性分析。20世纪60年代采用了多普勒技术，气象多普勒雷达具有对大气流场结构的定量探测能力；常规雷达的数字显示和彩色显示也相继出现。
20世纪70年代，除联合使用多部多普勒雷达外，又相继发展了大功率高灵敏度的甚高频和超高频多普勒雷达和具有多普勒性能的高分辨率调频连续波雷达；在雷达结构上，广泛采用了集成电路，配备有小型或微型电子计算机，使气象雷达能对探测资料进行实时数字处理和数字化远距离传输；有的天气雷达已能按照预先编好的程序，由电子计算机操纵观测，并逐步向自动化观测网的方向发展。
20世纪80年代以后，在多普勒雷达的基础上，科罗拉多州立大学电子工程系的教授提出了偏振气象雷达的思想，为大气雷达探测，以及气象资料分析提供了一个更为先进的平台。偏振多普勒雷达参数为分析雨滴等降水信息分布，以及降雨形状分布提供了更为精确的信息。科罗拉多州立大学的CSU-CHILL雷达也是世界上该领域最为先进的天气雷达，CSU-CHILL是美国国家天气雷达设备，由NSF提供资金，科罗拉多州立大学负责。
1999年1月1日，中国第一部多普勒天气雷达在安徽合肥正式落成。2022年，中国首部S波段双偏振相控阵天气雷达在福建省启用。2025年7月19日，镇安县首部X波段双偏振天气雷达建设完成并开机试运行。
组成
常规气象雷达装置大体上由定向天线、发射机、接收机、天线转换开关、显示器、触发信号发生器以及电子计算机和图像传输等部分组成。机载气象雷达的基本组件为雷达收发组、雷达天线、显示器、控制盒和波导系统。有的机载气象雷达系统具有和显示器分离的控制盒；有的则包括两套收发组，还可能包括单独的定时（同步）组件。此外，机载气象雷达还需由垂直陀螺提供倾斜和俯仰稳定信号，倾斜和俯仰信号可以由单独的垂直陀螺组件提供，也可由惯性基准系统提供。
传统机载气象雷达
传统机载气象雷达系统的基本组件为收发机（Receiver/Transmitter，R/T）、天线（Antenna，ANT）、控制面板、显示器以及波导等附件。有的机载气象雷达系统具有和显示器分离的控制面板，有的则包括两套收发机，有的还可能包括单独的定时（同步）组件。
收发机
收发机是系统的核心部件，其功能是产生、发送并接收处理雷达信号。收发机产生、发送雷达射频（Radio 频率，RF）脉冲信号，经收发开关后由波导系统馈送至雷达天线进行辐射。同时接收、放大和处理回波信号，提取目标信息，输送给显示器。收发机一般也包含天线控制部分及信号数据处理，其他外部输入包括飞机的航迹、姿态、电源等。机载气象雷达的工作频率为9333MHz，9345MHz或9375MHz，这一波段属于X波段。由于雷达的工作波长仅为3.2cm，所以雷达发射电路及接收电路中的高频部分是由各种微波器件组成的，其结构和工作原理与工作在甚高频或高频的无线电设备有较大的差别。雷达收发机安装在尽量靠近天线的位置，例如前设备舱或机头的雷达天线罩内，以尽可能缩短连接波导的长度。由于发射机耗散的功率较大，收发机通常装有散热通风的专用风扇。
天线
天线用于辐射射频脉冲并接收回波信号。气象雷达一般采用平板天线，天线以恒定的速率进行周期性的方位扫描，以探测飞机航路及其左右两侧扇形区域中目标或观察飞机前下方地貌。同时，天线还在姿态基准信号（由垂直陀螺组件供给）的控制下进行复杂的稳定修正运动。
控制面板
控制面板主要用于选择气象雷达的工作模式，控制天线的俯仰角度和稳定性，以及对接收机灵敏度进行控制。控制面板上有各种按键、开关、调节旋钮，用来对雷达系统进行控制。面板上的开关控态、距离和系统增益等信息通过控制字产生器送至收发机的中央处理器（Central Processing Unit，CPU）。
显示器
显示器是气象雷达的终端设备，用来显示接收机所提取出的目标信息。显示器根据系统的设置显示气象、地形画面，也显示工作状态以及故障组件告示。在没有装电子飞行仪表系统（Electronic Flight Instrument System，EFIS）的飞机和小型飞机上，装备有专用的气象雷达显示工作模式等信息并附有工作模式选择、显示扇区选择、天线稳定通断、画面保持、人工天线俯仰调节、亮度调节、标志线亮度调节、地面杂波抑制控制等。在装有EFIS的飞机上，气象雷达系统所提供的信息通常显示在电子水平位置指示器（Electronic Horizontal Situation Indicator，EHSI）或导航显示（Navigation Display，ND）上，与EFIS的其他信息相互叠加，综合显示。
波导
波导用于实现雷达收发机和天线之间的射频能量传输。由于雷达信号是频率极高的微波信号，所以不能用一般无线电设备所用的同轴电缆来传输，只能用封闭的波导管传送。发射机产生的功率强大的雷达发射信号，通过波导组件传送给天线，辐射到空中去；天线所接收的雷达回波信号，也经过同一波导传送给雷达收发机。
新型机载气象雷达
随着综合模块化技术在机载设备中的不断应用，为了安全有效管理飞行作业，对飞行器、其他空中交通工具以及天气现象进行检测、跟踪、表征和观测，空中交通管制（Air Traffic Control，ATC）/应答机（Transponder，XPDR）系统、交通防撞系统（Traffic Collision Avoidance System，TCAS）、气象雷达、地形感知和告警系统（Terrain Awareness Warning System，TAWS）被综合到一起，集成为一个系统，在A380飞机上被称为飞机环境监视系统（Aircraft Environment Surveillance System，AESS），在波音787飞机上被称为综合监视系统（Integrated Surveillance System，ISS）。该系统能够在飞机飞行过程中为机组人员提供交通、气象、地形等信息，增强其对空中环境的感知能力，有效提高飞行安全。
原有的TCAS，ATC/XPDR，WXR，TAWS的处理器集成为一个综合处理器组件，内部含有ATC，TCAS，WXR和TAWS模块。
新型飞机的气象雷达系统组成模块也有一些变化。B787飞机的气象雷达系统由WXR收发机（R/T模块（WXR R/TM），平板天线和天线驱动组件几部分组成。
WXR收发机模块执行以下功能：产生WXR发射信号；放大WXR回波信号，将雷达回波信号转换为数字数据，并将数字回波数据发送到综合监视系统处理器组件（ISSP）；控制发送和接收信号的时序；产生天线驱动信号。
WXR天线驱动组件包括：天线驱动电机，波导股份，波导开关，并为天线、R/T模块和天线之间的波导连接提供安装表面。
工作原理
气象雷达是通过方向性很强的天线向空间发射脉冲无线电，该脉冲无线电波在传播过程中与大气发生各种相互作用，如大气中水汽凝结物（云、雾和降水）对雷达发射波的散射和吸收，非球形粒子对圆极化波散射产生的退极化作用，无线电波的空气折射率（无线电波在真空中的传播速度与在空气中传播速度之比）不均匀和闪电放电形成的电离介质对单射波的散射，稳定层结大气对入射波的部分反射，以及散射体积内散射目标的运动对入射波产生的多普勒效应等。
气象雷达回波不仅可以确定探测目标的空间位置、形状、尺度、移动和发展变化等宏观特性，还可以根据回波信号的振幅、相位、频率和偏振度等确定目标物的各种物理特性，例如，云中含水量、降水强度、风场、铅直气流速度、大气湍流、降水粒子谱、云和降水粒子相态以及闪电等。此外，还可利用对流层大气温度和湿度随高度的变化而引起的折射率随高度变化的规律，由探测得到的对流层中温度和湿度的垂直分布求出折射率的铅直梯度，并通过分析无线电传播的条件，预报雷达的探测距离，也可根据雷达探测距离的异常现象（如超折射现象）推断大气温度和湿度的层结。
现在使用的气象雷达，多数为多普勒天气雷达。多普勒天气雷达的理论基础是电磁波的多普勒效应。所谓多普勒效应是指波源相对于观察者运动时，观察者接收到的信号频率和波源发出的频率是不同的，而且发射频率和接受频率之间的差值和波源运动的速度有关，由多普勒效应而引起的频率变化，叫多普勒频移或多普勒频率，在雷达系统中，这一多普勒频移表现为相继脉冲的相位变化。多普勒天气雷达与常规天气雷达相比，最大的优点就是多普勒效应，可以得到大气运动的速度场，探测灵敏度和探测能力显著增强。
距离测定
气象雷达发射的电磁波是以光速c在空中向前传播，通过测量所接收到的目标回波信号与发射脉冲之间的时间间隔t，可以算出目标相对于飞机的距离L=ct/2。它的距离分辨力决定于脉冲的宽度，要提高区分近距离目标的能力，必须使用较窄的脉冲宽度。
方位测定
它是通过测定雷达天线波束轴的瞬时方位来确定目标方位的。雷达天线所形成的辐射波束是宽度很窄的圆锥形波束，当天线指向某一方位时只有该方位的目标回波才能被雷达所接收，把该信号的位置输给显示器，使回波图像显示在显示器的相应方位，就可以确定目标的实际方位。雷达的方位分辨能力取决于天线水平面内的波束宽度，天线波束在水平面内的宽度越窄，其方位分辨力越好，为保障良好的方位分辨力，采用平板缝隙天线阵。
降水探测
虽然雨、冰雹和雪都属于导电的水物质，气象雷达可以探测雨滴或湿的冰雹，却无法探测云、雾、干燥的冰雹、冰晶或雪。含水物质对于雷达发射的射频脉冲能量有一部分被吸收、损耗和散射，其余都被有效的反射，只要在雷达监测的范围内，且具有一定的直径和密度的降雨区域均能产生有效的回波，从而被气象雷达检测出来。反射回的信号强弱与目标含水量有关，接收器接收到信号就可分析目标的性质和强弱，并在显示器用不同的颜色表示。
湍流检测
湍流是指在一定的空域中急速且多变的运动气流，它会使进入其中的飞机产生颠簸甚至对飞机结构造成破坏。暴雨区域常伴有湍流，其危害不言而喻。对湍流的检测是基于多普勒原理实现的，多普勒频移与相对速度的偏差成正比f=2v/λ。接收机将所接收到的信号的多普勒频谱宽度与规定的门限值作比较，如果大于规定值，就判断目标是湍流并给出警告信息。需要特别注意的是干燥的湍流是无法被探测和显示的。
风切变检测
风切变是指在一个较小的区域内，风向和风速突然发生改变。风切变是导致6.24飞行事故的重要因素，特别是低空风切变对飞机起飞和着陆安全威胁巨大，不仅能使飞机航迹偏离，而且会破坏飞机的稳定性。切变检测方法和湍流基本相同，雷达根据风切变区域产生的回波的多普勒频移的频谱特征来实现前视风切变检测的。气象雷达并不能保证检测出所有的危险天气区域，所以决不能把雷达的显示图像作为危险气象和地形的依据，对于探测出的危险应选择避让而不是穿越那些区域。在选择探测范围时不应过小，那会使飞机进入盲区而无法感知危险，同时距离过近也会造成没有安全距离来避开已临近的恶劣气象，从而发生危险。
核心技术
气象雷达的核心技术是无线电。通过发射无线电波，探测大气中的降水、云层和风暴。当无线电波遇到雨滴、雪花或冰雹时，会反射回来，雷达接收这些回波并分析其强度和时间，从而生成天气图像。无线电波的频率和波长决定了雷达的探测能力。例如，S波段雷达适合探测强降水，而X波段雷达则更适合监测小范围天气现象。
种类划分
气象雷达总体上可分两大类，一类是非相干雷达或常规气象雷达，这类气象雷达不具有多普勒性能；另一类是相干雷达或多普勒雷达，这类气象雷达具有多普勒性能。若根据用途，可将气象雷达分为测云雷达、测雨雷达、测风雷达、圆极化雷达、调频连续波雷达、气象多普勒雷达。根据波段范围又可以分为W波段雷达、Ka波段雷达、X波段雷达、C波段雷达、S波段雷达、L波段雷达、P波段雷达等。
按照用途分类
测云雷达
测云雷达是用来探测未形成降水的云层高度、厚度以及云内物理特性的雷达。其常用的波长为1.25cm或0.86cm。工作原理和测雨雷达相同，主要用来探测云顶、云底的高度。如空中出现多层云时，还能测出各层的高度。由于云粒子比降水粒子小，测云雷达的工作波长较短。测云雷达只能探测云比较少的高层云和中层云。对于含水量较大的低层云，如积雨云、冰雹等，测云雷达的波束难以穿透，因而只能用测雨雷达探测。
测雨雷达
测雨雷达又称天气雷达，是利用雨滴、云状滴、冰晶、雪花等对电磁波的散射作用，来探测大气中的降水或云中大滴的浓度、分布、移动和演变，了解天气系统的结构和特征。测雨雷达能探测台风、局部地区强风暴、冰雹、暴雨和强对流云体等，并能监视天气的变化。
测风雷达
测风雷达用来探测高空不同大气层的水平风向、风速以及气压、温度、湿度等气象要素。测风雷达的探测方式一般都是利用跟踪挂在气球上的反射靶或应答器，不断对气球进行定位。根据气球单位时间内的位移，就能定出不同大气层水平风向和风速。在气球上同时挂有探空仪，遥测高空的气压、温度和湿度。
圆极化雷达
一般的气象雷达发射的是水平极化波或垂直极化波，而圆极化雷达发射的是圆极化波。雷达发射圆极化波时，球形雨滴的回波将是向相反方向旋转的圆极化波，而非球形大粒子（如冰雹）对圆极化波会引起退极化作用，利用非球形冰雹的退极化性质的回波特征，圆极化雷达可用来识别风暴中有无冰雹存在。
调频连续波雷达
调频连续波雷达是一种探测边界层大气的雷达。有极高的距离分辨率和灵敏度，主要用来测定边界层晴空大气的波动、风和湍流。
气象多普勒雷达
气象多普勒雷达是利用多普勒效应来测量云和降水粒子相对于雷达的径向运动速度的雷达。
甚高频和超高频多普勒雷达
甚高频和超高频多普勒雷达利用对流层、平流层大气折射率的不均匀结构和中层大气自由电子的散射，探测1～100km高度晴空大气中的水平风廓线、铅直气流廓线、大气湍流参数、大气稳定层结和大气波动等的雷达。
按照波段范围分类
W波段雷达和Ka波段雷达
W波段雷达和Ka波段雷达主要是用来探测云粒子气象目标。W波段雷达波长7.5～11.11毫米，Ka波段雷达波长2.73～4.00毫米，由于云滴粒径大小的分布为微米量级，因此这两个波段的雷达更适宜观测云滴粒子，也被称为云雷达。
X、C和S波段雷达
应用较为广泛的X、C和S波段雷达则被用来探测降水，因此也叫天气雷达。
S波段多普勒天气雷达波长7.5～15厘米，可以监测半径460千米范围内台风、暴雨、飑线、冰雹、龙卷等大范围强降水天气；对雹云、龙卷等中小尺度强天气现象的有效监测和识别距离可达230千米，可在距离雷达150千米处识别雹云中尺度为2～3千米的核区，或判别尺度为10千米左右的龙卷。
C波段雷达波长3.75～7.5厘米，能有效地监测和预报阵风锋、下击暴流、热带气旋、风切变等系统，对台风、暴雨等大范围强降水天气的监测距离大于400千米，可对150千米半径范围内的降雨进行较准确估测。由于降水的衰减作用，C波段雷达对探测强对流中的暴雨、冰雹等能力比S波段要差一些，但是它的设备成本更低。
X波段天气雷达波长2.4～3.75厘米，种类最多，但它波长更短，受降水衰减作用大，对局地强降水等监测能力较差，探测距离也相对局限，一般在100千米以内。不过，X波段雷达算是天气雷达的“老前辈”了，因为它体积小、成本低，在中国天气雷达发展早期，对于提高云雨监测时效发挥了重要作用。
此外，由于X波段天气雷达造价低，气象部门常利用它进行强对流天气系统的补充观测。S、C波段的雷达探测距离虽然远，但受地球曲率的影响，一些远距离的天气系统低层探测不到。然而，强对流天气，如雷暴大风、龙卷通常发生于位置较低处，很多时候需要X波段天气雷达用于补充观测，并辅助用于人工影响天气的作业指挥及效果评估。
应用
气象雷达主要用于探测气象状况以及变化趋势，截至2024年，它已广泛应用于天气预报，以及农业、水文、林业、交通、能源、海洋、航空、航天、国防、建筑、旅游、医疗等领域的专业气象服务。
气象雷达能提供了丰富的气象信息，它可以对灾害性天气进行监测预警，能够根据回波判断是层云降水还是积云降水；能够识别有无可能降雹、出现龙卷；能够准确分析识别诸如一些天气系统内的具体结构分布。另外还有定量估测大范围降水以及监测实时风场信息，还有一点是能够改善高分辨率数值天气预报模式的初值场，通过对雷达反射率因子和径向速度数据进行同化，可以大大提高高分辨率数值天气预报模式的初值场精度，进而改善高分辨率数值天气预报。
气象雷达是人们为防范气象风险，保障飞行安全而研制的航空电子产品。它利用电磁波经过天线辐射后遇到障碍物被反射回来的原理，目标的导电系数越高，反射面越大，则回波越强。它能够在飞行中连续地向飞行员提供航路前方及其两侧的气象状况，此外还提供飞机前方地表特征的地图型显示，飞行员可据此选择安全的航线，避绕危险的气象区域或其它障碍物，识别地标以及判断飞机的位置。
发展趋势
向多频段技术发展
随着气象科学与技术的不断进步，世界各个国家的科学家都逐步认识到，要全方位揭示出大气中各种气象特征，发展多频段气象雷达是一个十分有效的技术途径：气象雷达早期仅限于天气雷达技术，即主要用于测量降水的气象雷达，称为天气雷达，也即测雨雷达，主要涉及X、C和S波段。随着研究深入，发现不同微波、光波和声波频段对大气中的降水粒子、湍流、温度、湿度和风等不连续界面、以及水汽、气溶胶和大气成分等目标有着十分密切的对应相关关系：例如：激光频谱对大气的成分、气溶胶具有敏感性；L波段对大气边界层的大气折射指数（湍流）具有很好的敏感性；X、C和S频段对降水粒子具有很好的敏感性。Ka频段和W频段对大气中十分微小的云粒子十分敏感等。因此，气象雷达正朝向构建探测全粒子谱特征的多频谱技术发展，即：声波—光波—L波段—X-C-S-Ka-W等多频谱技术。
然而，雷达波长与目标物尺寸对应关系，实际上是通过两种机制建立相关联的，一是波长与目标物的尺寸（等效直径）是否满足瑞利散射或米散射建立对应关系；二是波长与雷达散射截面（RCS）建立对应关系。
根据雷达方程理论，在雷达方程中确定雷达接收到的回波功率的一个关键因子是雷达散射截面σ（RCS），而RCS是与雷达波长密切相关，根据瑞雷散射截面与波长的关系分析可看出，在同等对比条件下，对同样大小粒子，其波长越短的散射截面越大，波长越长其散射截面越小；因此，由此说明越短的波长对小粒子更敏感。
向全天气过程观测技术发展
气象雷达全天气过程监测技术是衡量雷达能否实现对天气过程全面、准确与完整的监测能力的体现。全天气过程主要包括晴空大气阶段、云形成阶段、降水阶段和气象灾害阶段四个阶段构成。每个阶段之间紧密相关。因此，要实现科学揭示出大气真实物理过程，就必须对每个阶段进行有效地科学探测。然而，要实现天气过程四个不同阶段有效监测，不仅在雷达硬件技术上要针对相对应天气系统演变各个阶段的特点的配套技术，而且更重的是要建立起针对不同阶段特征的相应的扫描策略和有效的观测模式。
晴空大气演变过程不同的阶段主要体现在天气系统是晴空气流阶段，还是处于降水阶段；是一般性降水还是对流性降水；是浅对流还是深对流。必须根据其不同的特征，再结合气象雷达本身的技术体制和性能指标，开展扫描策略的波形设计。气象雷达波形设计主要包括了连续监测波形设计和连续多普勒波形设计，并在此基础上考虑如不计雷达参数量；脉冲宽度、脉冲重复频率、发射脉冲与天线转速的配置，发射脉冲采用交替发射、Batch发射等，不同仰角层发射配置。气象雷达波形设计主要目的是：根据天气系统不同结构特性，水平尺度与垂直尺度等因素，力求获得从晴空大气中信息，到降水和强对流天气的深厚对流信息。总的目的就是：回波强度动态范围大、探测距离广、测速范围高，且不模糊范围大，并且使得气象雷达探测距离与速度均垂直结构精细的信息。然而，作为气象雷达的一个重要组成部分，观测模式与扫描策略的设计过程必须清楚地意识到：在多普勒脉冲技术体制雷达下，最大不模糊距离与最大不模糊速度获得，是一对矛盾体；快速采样与获得精度高，准确性高的质量数据是一对矛盾体；高空间分辨率的垂直精细化结构采样与高时间分辨率是一对矛盾体；利用过采样技术提高方位角空间分辨率与采样精度和数据质量之间是一对矛盾体。如何有效解决好这些矛盾体，是气象雷达朝向全天气过程观测发展的关键所在。因此，观测模式和扫描策略设计必须以天气的情况作为最重要因素加以考虑。
向多平台技术发展
气象雷达的发展，除了本身技术不断发展外，还与其承载雷达的平台紧密相关。地基固定式气象雷达虽然具有探测精度高、准确性高的特点，但受地形地貌影响，受雷达自身天线尺寸大小的限制，难以实现对特定气象目标的高分辨率、高准确性的有效探测，尤其是近海和远海台风等重要天气系统的精准探测难以实现。此外，中国作为一个气象大国，若要想向气象强国迈进，就不能局限于本国范围探测，因为“大气运动”无国界，地球大气是一个整体，同时围绕“一带一路”发展战略，必须构建一个覆盖全球的探测体系，因此发展多平台技术实现全球化和“一带一路”气象雷达精细化观测，就成为当今世界气象雷达发展的一个重要趋势。
向组网协同观测技术发展
所谓协同就是指协调两个或者两个以上的不同资源或者个体，协同一致地完成某一目标的过程或能力。广义的协同气象综合观测技术即WMO提出的Network of Networks就是组成气象综合观测系统的各个子系统（地面自动站AWS网、天气雷达网、L波段探空网等子系统）通过有机的组合、科学合理布设。实现气象预报与服务、气候与气候变化所需的观测变量准确有效的测量，而狭义协同观测技术（System of Systems），就是针对某一个具体的观测子系统，通过科学合理的布局，充分利用时间与空间的同步技术，采用有效的观测模式，以有限的规模实现观测精度高、时间与空间分辨率高（尤其是在垂直方向的分辨率高）、观测变量和谐均匀（Harmonious）的测量技术。
对于一个气象雷达网，组网雷达可能是不同类型的气象雷达进行组网，也可能是同类别的多部雷达进行组网，以实现对更大范围的有效探测；但对于气象雷达协同观测而言，应当注重多种不同类型的雷达开展协同观测，以实现多频段的多类别的气象雷达在同一时间对同一空间的目标进行有效综合探测，从而实现对大气的全方位的揭示，进而实现不同类型雷达的相互比较、相互验证。气象雷达协同观测技术已经是气象雷达技术发展的重要方向，协同观测技术目前正以两个方向发展，一是协同组网的综合观测技术，它是以观测方法、质控方法等对多种不同雷达进行组网协同观测；另一种是以多频段的探测设备实现平台的综合协同观测；无论哪种协同观测技术，它们的终极目标都是实现时间与空间的同步观测，最终达到相互比较、相互验证，从而构建出多种物理量的融合产品，全方位揭示出大气的特征。
向高精度、高时空分辨率精细化探测发展
气象雷达技术一方面在科学研究与探索发现和防灾减灾越来越高的需求和越来越精准的需求驱动下，另一方面又受到电子技术、计算机技术和气象科学的不断进步与发展的驱动；气象雷达技术总体发展正朝向更加深入的（宏观与微观）物理特性、高时空分辨和更加精准的定量化技术方向发展。随着许多其他行业技术不断应用于气象探测领域，并通过气象雷达得以实现。如：为了提高雷达时间与空间分辨率，以提高对大气和各种天气系统结构的认识，相控阵技术、脉冲压缩技术等已经应用于气象雷达中；又如：为了提高对大气中的微物理特性认识，双偏振技术已经在气象雷达中也得到了广泛应用。此外，还有双频雷达测技术、多基地雷达技术、相位编码技术、连续波雷达技术、合成孔径雷达技术等纷纷应用于气象雷达中。随着这些新技术的不断应用，气象雷达的探测能力、探测精度、采样分辨率（时间与空间分辨率）以及水凝物识别能力均有了显著提高。为中尺度气象学理论发展、机理认知的突破奠定了坚实基础。
向多功能综合一体化技术发展
随着气象雷达网、军事情报雷达网和民用导航雷达网的规模化，而且这种规模正不断扩大，从而导致各个雷达网之间，以及各个网内部之间的频率资源和干扰问题日益突出。使得各种雷达技术融合问题也放到了一个重要位置上；气象雷达技术也正在朝向与其他雷达网融合发展的趋势；使其朝向多功能、多元化方向发展。即：气象雷达不仅能够探测大气特征，同时也能够实现军事目标的搜索警戒探测和民用航空器的飞行管控等多种功能发展模式。例如：美国早在2006年，就由NOAA组织制定了《气象雷达发展战略白皮书》，明确提出了要实现气象目标、军事目标和民航飞行器的三位一体化的新型雷达系统发展战略；这一战略的实施，使得新型雷达系统采用三位一体化的硬件结构模式和分离式的后端信号处理模式来实现。其结果使高频率资源大幅度增加，频率使用率也将得到极大提高，为气象雷达进一步发展提供了丰富的频率资源保障。
向“社会化”与“专业化”两个层面发展
2019年世界气象组织WMO在世界气象大会期间，举行了一场公私对话高级别圆桌会议。来自公共、私营以及学术部门的170多位代表围绕预报、数据、服务供求等未来挑战以及增进信任等展开了交流。此次对话规模大、级别高，天气公司、维萨拉、AccuWeather等众多欧美气象企业派人参加，WMO秘书长、主席、副主席全部到场。
数据革命展望2030年，观测数据将呈现爆发式增长，来自私营部门的非传统数据将占更大比重。数据采集和使用将高度自动化，物联网和人工智能将成为主要驱动力将。实时数据大爆发将使粒度精细化的服务成为可能，同时也带来质量和融合的问题，数据变多当然好，数据好用更重要，为此要加强相关规范标准的制定，加强数据共享，完善有关机制。
参考资料 >
【气象科普】气象雷达.微信公众号.2025-10-05
天气雷达.中国大百科全书.2025-10-05
气象科普 | 气象雷达.微信公众平台.2025-10-04
人民气象事业创建80周年•印记丨“庐阳银珠”开启新一代天气雷达建设.中国气象局.2025-10-05
从“只闻其声”到“随行掌握”，一条气象消息如何见证时代变迁？.百家号.2025-10-05
测风测云又测雨，气象雷达有多能干?.人民网.2025-10-05
气象雷达图鉴 | 下次，别再喊我“大白球”啦！.澎湃新闻.2024-03-22
气象雷达.南京信息工程大学.2025-10-05
镇安:X波段天气雷达建成并投入试运行.中国气象局.2025-10-05
2·13世界无线电日 | 关注无线电在气象服务中的应用.微信公众号.2025-10-05
气象雷达大家族.江苏省气象局.2025-10-05
【趣味科普】测风测云又测雨，气象雷达有多能干？.微信公众号.2025-10-05
中国气象雷达技术发展及面临的挑战.中国气象局图书馆.2025-10-05