需求分析¶
我国是世界上遭受天气灾害影响严重的国家之一。随着经济的发展，暴雨、洪涝等气象灾害频发，每年造成的直接经济损失和人员伤亡数量呈增长趋势。2010年和2013年，因局地强对流天气和持续性暴雨造成的受淹城市数分别达到258座和234座，年经济总损失高达3745亿和3168亿。随着经济建设和城市化进程加快，重大暴雨、洪涝灾害的风险正在迅速升高，城市急剧扩张而防洪排涝基础设施建设跟不上，城市面对洪涝灾害显得更为脆弱。2012年北京“7.21”特大暴雨造成79人死亡，经济损失高达116.4亿元。2013年上海“9.13”特大暴雨，地面交通几乎已经瘫痪，上海地铁多条线路也因暴雨影响正常运营，造成车站内乘客大量积压。2016年江苏盐城“6.23”龙卷冰雹灾害共造成99人死亡，受伤846人。2017年广州“5.7”特大暴雨，广州市共有123个测站雨量超过100毫米的大暴雨，12个气象站录得250毫米的特大暴雨，雨强之猛刷新历史极值，日雨量破广州历史纪录。全市倒塌房屋172间，安全转移群众6925人。改革开放以来，人口大量向东部地区迁移，在京津冀、长三角、珠三角等若干地区形成了若干大城市和城市群，2014年京津冀总人口已经达到 1.2亿，珠三角地区总人口已经逼近1亿，这些大城市和城市群同时也是重大自然灾害频发的地区。此外，重大政治、社会活动（如2022年北京冬季奥运会）的气象保障都提出了对精准的天气预报的要求。
新一代天气雷达以其高时空分辨率、及时准确的遥感探测能力成为灾害性天气，特别是中小尺度灾害性天气监测预警等方面极为有效的工具。截至2016年底已经完成了全国233部新一代天气雷达建设，目前我国天气雷达中东部地区单点雷达站间距一般在150-200km左右，西部地区单点雷达站间距为250-300km左右。新一代天气雷达在突发灾害性天气等方面发挥了重要的作用。
高分辨率模式是大规模有效使用天气雷达资料的重要途径，通过改善数值模式的风场、雨雪等水物质初值信息，可以大幅度改善预报能力。我国天气雷达资料已初步应用于数值预报业务，天气雷达资料已试用在国家级和华北、华东等区域气象中心的数值预报系统中。但总体而言，天气雷达资料还没有发挥出应有的效益，如全国组网雷达资料等还没有在数值预报中大规模应用。
至2017年年底，我国气象预报服务统一数据源的网格预报业务正式运行。网格空间分辨率达5×5公里，时间上可实现逐3小时发布一次未来天气预报，使公众可随时随地获得基于位置的精细化气象服务，这也意味着我国天气预报将实现从传统站点预报向格点预报的转变。与原来定点预报相比，它在空间上更加精细，也更具针对性。网格化预报的精细不仅体现在空间上，还反映在可以每天更高频次的更新和发布上，网格化预报可以做到全国范围内逐3小时10天预报，与灾害性天气要素有关的包括短时强降水、雷暴、雷暴大风、冰雹等强对流天气预报。在所有可以体现智能化的气象前沿科技成果中，最重要的是数值预报和集合预报。高分辨率智能网格需要高分辨率区域数值预报模式和集合预报模式支撑，而我国目前有四套业务化运行的高分辨率模式，包括国家气象中心（中国气象局数值预报中心）研发的数值预报模式GRAPES和北京、上海、广东三个区域气象中心研发的高分辨率模式。
为加强防灾减灾体系建设、提高气象灾害防御能力，以及《中华人民共和国气象法》、《气象灾害防御条例》、《国民经济和社会发展第十三个五年规划纲要》、《国务院关于加快气象事业发展的若干意见》、《全国气象发展“十三五”规划》、《国家气象灾害防御规划（2009-2020年）》、《全国人工影响天气发展规划（2014-2020年）》、《海洋气象发展规划（2016-2025年）》、《全国气象现代化发展纲要（2015-2030年）》均对气象雷达建设提出了更高的要求，中国气象局牵头编制了《气象雷达发展专项规划（2017-2020年）》（以下简称《规划》），《规划》将“建立和完善雷达数值预报应用系统”列入重点建设内容。“建立和完善雷达数值预报应用系统”的核心要求是实现全国组网雷达资料在我国国家级及区域级业务数值预报中实现有效应用，发挥雷达网建设效率，并为双偏振雷达资料的业务应用储备技术基础。
此外，在中国气象局发展规划中，也对高分辨率精细化数值预报系统建设和业务系统布局提出要求。《现代气象预报业务发展规划（2016—2020年）》提出“研发非常规资料同化及微物理过程等技术，建立1公里分辨率区域快速循环同化和模式系统”，“完善以GRAPES为主体的数值预报技术体系，构建全国3公里分辨率区域模式。发展高分辨数值预报模式，构建按区域布局的1公里分辨率、逐时快速更新同化的区域高分辨数值预报技术体系，实现全国布网的非常规资料同化业务应用。基于区域高分辨率数值预报模式，构建全国水平分辨率1公里，时间分辨率1小时的数值天气预报格点数据产品，0-12小时预报在产品生成10分钟内传输至区域内各省级预报员桌面，支持分析和短时临近预报预警业务。发展支撑分类灾害性天气精细化确定性预报和集合概率预报的模式产品”。中国气象局《GRAPES数值天气预报发展规划（2016-2020年）》提出“建成覆盖全国的3km分辨率GRAPES中尺度快速分析预报系统和区域中心的1km分辨率、直接同化雷达等资料的逐时循环同化预报系统，大雨（雪）以上0-12h和0-24h预报的TS评分比2015年提高15%，24h台风路径预报误差小于70km”，“到2020年，提供3km分辨率多种灾害天气精细化确定性和集合预报产品，台风和海洋预报产品，提供环境模式确定性和集合预报产品。提供智慧气象产品支撑工具”。中国气象局《全国气象现代化发展纲要（2015-2030年）》提出，“到2020年：区域数值天气预报模式水平分辨率达到1～3公里”。
因而，如何在全国及各区域级最大发挥天气雷达建设效益，实现雷达资料最有效的在数值预报中应用，有效提高高分辨率模式预报精度，满足精细化与智能化预报需求，提供可靠的重大政治、社会活动的气象保障，是国家级和区域级气象部门所面临的共同挑战和机遇。
为实现《规划》中既定目标，落实重点工程项目，优先考虑当前业务急需、建设难度相对较小、建设周期短、建设效益发挥快的任务，作为一期建设项目开展建设。针对目前天气雷达资料在业务数值预报中应用不佳的实际情况，优先提出了天气雷达组网资料面向数值预报的预处理及二级质控系统任务、雷达组网反射率与径向风同化等任务，全国高分辨率及京津冀大城市群、长三角及临近海域、粤港澳大湾区、长江中游城市群、新疆绿洲经济带、西北干旱半干旱区、东北平原、西南复杂地区等八个重点区域的以雷达资料为核心的多源资料同化预报子系统。此外，对基于雷达高分辨率精细化数值预报服务、雷达资料在数值预报中的应用效果定量评估也提出建设内容。
本项目建设依据：
《中华人民共和国气象法》
《国家综合防灾减灾规划（2016-2020年）》
《全国气象现代化发展纲要（2015-2030年）》
《全国气象发展“十三五”规划》
《气象雷达发展专项规划（2017-2020年）》
《气象灾害防御条例》
《国民经济和社会发展第十三个五年规划纲要》
《国务院关于加快气象事业发展的若干意见》
《全国人工影响天气发展规划（2014-2020年）》
《海洋气象发展规划（2016-2025年）》
《风廓线雷达及应用业务发展规划》（2013-2020年）
《现代气象预报业务发展规划（2016—2020年）》
《GRAPES数值天气预报发展规划（2016-2020年）》
雷达资料在数值预报中应用，其对数值预报分析质量提高和预报效果改善，相对于其它观测资料定量化评估，是认识资料作用、展示资料作用的重要途径。由于雷达资料对数值预报的作用是完全依赖于具体模式的。不同模式采用的同化技术不同、模式不同，定量化效果也不一致。目前国家气象中心数值预报业务系统中针对雷达资料的观测系统试验（OSE），观测系统模拟试验（OSSE）逐渐系统开展，OSE和OSSE适合于对观测再数值预报中的作用，做事后的类似的个例研究；国家气象中心数值预报业务系统中，缺乏类似ECMWF，CMC， JMA， NRL的观测对预报的敏感性（FSO）系统，不能对雷达资料在数值预报中的作用进行**准实时**的定量评估，不能为进一步优化雷达资料在中尺度模式中的应用的改进提供指导。
WMO全球综合观测系统（WIGOS）要求，会员国应该积极进行或参与观测效果研究及相关科学评估，以解决观测网络设计方面的科学问题。WMO推荐运用观测系统试验（OSE）、观测系统模拟试验（OSSE）、预报对观测的敏感性（FSO）等工具对观测系统能力和效果进行评估分析。我国在国家天气站网的优化设计中也对以上方法进行了探索与实践，积累了一些方法，但是这些方法只对常规观测资料进行了实验，缺少针对雷达资料的观测资料模块。
在业务数值预报中，需要发展定量评估雷达资料在数值预报中改进作用的评估工具，一方面实现对雷达资料作用的定量评估功能，另一方面也能为进一步优化资料应用水平提供指导，也能为拟建设的新增雷达对数值预报的作用给出评估。定量评估雷达资料的功能是高分辨率业务数值预报系统的重要组成部分，需要发展相关技术与系统。
现状分析¶
国外现状¶
代表国外气象雷达发展趋势的主要有三个区域，一个是美国，另一个是欧洲，第三是我国近邻日本在风廓线雷达发展应用方案也有较好的基础。目前，美欧等地的发达国家已完成或正在实施全国天气雷达网的双偏振技术改造。国外天气雷达发展的最主要特征是资料已经在公里尺度高分辨率数值预报中得到大量业务应用。
多普勒雷达
20世纪80年代后期，当美国WSR-88D和欧洲COST-717多普勒雷达业务布网开始的时候，就开始关注和研究中尺度数值预报的可能性。中尺度数值预报面临的最主要问 题是如何获得准确的中小尺度天气变化的初始状态，多普勒天气雷达几乎是观测对流尺度气流四维涡动结构的唯一探测工具，可是，多普勒天气雷达的基本观测量只 有径向速度和反射率因子，而且在绝大多数地区，一般只有单多普勒天气雷达的观测数据。因此，为了获得三维风场、气压场、浮力场、水汽场等非观测的气象要素 场，就必需从单多普勒雷达观测的径向速度和反射率因子（或降水率、湿度廓线等产品）资料出发进行同化技术的研究工作。
多普勒雷达径向速度资料的同化应用，在实践中提出了多种方法，包括连续订正方法、三维变分等。美国ESRL的局地分析和预报系统LAPS（Local Analysis and Prediction System）采用连续订正方法处理各种观测资料，其中雷达径向速度资料的分析起着关键的作用。美国NCEP在1998年实现雷达径向速度在ETA区域预报系 统中，2000年雷达径向速度又被应用于高分辨率预报系统的3DVAR方案中。在数值模式同化雷达径向速度的各种方法中，主要的区别是热力场向风场的调整方法不同，需要保证热力场与风场的一致性。
由于中尺度资料分析并不足以完整描述中尺度天气的初始状态，特别是缺乏对降水预报至关重要的云的宏观与微观特征的信息，中尺度模式积分的开始数小时内，模式大气要通过模式自身包含的云与降水物理过程从无到有地产生出云与降水的分布。降水预报总是受到模式启动滞后的困扰。因此，对短时预报和临近预报来说，多普勒雷达反射率资料对模式降水预报短时间的改善也是非常有益的。主要方法包括潜热强迫和、4DVAR同化雷达反演降水资料方法。潜热强迫方法至今仍在英国气象局雷达资料同化中发挥关键作用。此外，采用云分析技术是有效使用雷达反射率资料的重要途径。三维云分析系统ADAS（ARPS Data Assimilation System）采用三维反射率等多种资料用来决定模式中的云过程、水凝物类型及其混合比，包括雨水、云水、雪、软雹和冰的混合比，ADAS的输出用来初始化中尺度的数值模式，通过中尺度数值模拟证明这样的方法是行之有效的。在雷达反演产品资料同化中，法国气象局发展了利用贝叶斯估计理论，将雷达回波垂直廓线与湿度垂直廓线建立动态统计关系的方法，利用雷达回波反演的湿度廓线进行同化，可以显著改善降水分析，将消除虚假的降水回波。这个方法已经开始在雷达资料同化中普遍采用。
国外利用中尺度模式预报试验表明，同化反射率资料和同化径向速度资料都对模式预报有显著的改进作用。此外，国外还发展了基于观测系统试验（Observing System Experiment，OSE）、观测系统模拟试验（Observation System Simulation Experiment，OSSE）、观测系统对预报的影响试验（Forecast Sensitivity Observation，FSO）、观测系统对分析的影响（DFS），诊断方法相对齐全，可以定量的评价雷达资料对中尺度模式分析系统以及短时预报的作用，为进一步优化雷达资料在中尺度模式中的应用的改进提供指导。
双偏振雷达
近几年来，美国等国家很多业务雷达已经更新为双偏振观测模式，但对于双偏振观测资料同化的研究还刚刚起步。双偏振雷达观测资料可以区分微物理变量的相态，对于更准确地估计各微物理变量有所帮助。双偏振雷达资料同化可以采用直接法或间接法。直接法要求复杂的观测算子，可以将模式中的微物理变量与雷达的双偏振观测变量进行直接转换。直接法的优势在于准确的观测算子，但缺点是此观测算子的非线性化有可能给基于线性假定的变分法带来计算误差。间接法是先将双偏振观测变量转为微物理变量再进行同化。对于双偏振雷达资料同化，还需要更进一步的研究，检验双偏振雷达资料同化对对流尺度的分析和预报的影响。总体上，双偏振雷达业务应用还有一定距离。下表给出了现阶段国际主要国家和地区双偏振雷达布网情况和偏振观测量业务应用的主要研究方向。
国际主要国家和地区双偏振雷达布网和业务应用研究情况
2015年国际业务中心高分辨率中尺度模式情况¶ 国别
2015年现状
未来计划
英国气象局
UKV模式，水平分辨率4km/1.5km,
3D-Var（3 km）, 3h分析循环4D-Var, 1.5 km分辨率,
1-h分析循环法国气象局
AROME 模式1.3km ，3D-Var,
1-h分析循环同化采用3D EDA，
然后是4D EnVar加拿大气象局
高分辨率HRDPS系统
10km/2.5km分辨率, 同化采用 EnVar同高分辨率HRDPS: 2.5 km,
EnVar德国气象局
COSMO-DE ,2.8 km,
OI分析，3h同化循环分析更新为 LETKF (KENDA),
2.8 km分辨率，1-h同化循环日本气象厅
2公里模式，3D-VAR
分析,1小时分析循环不明
美国环境预报中心
RAP（13km）+HRRR(2.5km)
系统，1小时分析HRRR(2.5km)系统，1小时分析
公里尺度高分辨率数值预报系统
近年来，国际上雷达资料在公里尺度高分辨率数值预报的短临短时预报中的作用日益显著，模式分辨率普遍达到了1.5～2.5公里，采用3DVAR或4DVAR/4DENVAR分析，分析循环达到了1～3小时或更短。英国气象局在1.5KM高分辨率模式上，采用3DVAR分析，逐小时循环的分析方法，对短临降水预报改进显著。法国气象局在2.5km高分辨率非静力模式AROME中同化25部雷达回波强度资料反演的湿度资料，显著改善了降水预报效果。美国强风暴实验室NSSL发展了一个基于三维变分的高分辨率（1km）和高频率（每5分钟）的实时分析系统。这个系统在NOAA的强灾害天气实验基地进行了准业务运行。它能根据实时天气形势确定分析区域，并利用实时雷达观测数据和数值预报产品快速做出分析。特别是能实时估计出强风暴中中尺度气旋环流的强度，从而给预报员发布强天气预警提供帮助。这个三维变分同化系统在其它对流尺度的分析和应用研究方面也发挥了很大作用，从2008年以来，这个系统也被应用到NOAA灾害性天气实验基地春季预报实验阶段来为高分辨率WRF预报模式的确定性和集合预报提供初值。这个实验的分析预报区域覆盖全美大陆地区，用到几乎所有WSR-88D雷达网提供的数据。按照2015年世界气象组织天气研究计划下的资料同化与观测系统工作组（WMO WWRP/DAOS）的总结报告指出，目前世界主要国家的区域分析系统普遍实现了1.5～2.5公里分辨率，采用1～3小时分析循环策略。目前三维变分同化仍然是主要分析方法，未来将向混合同化发展。
国内现状¶
在雷达资料数值预报应用方面
我国在同化雷达资料改进高分辨率数值模式的初始化精度方面有一定基础，但不同区域差别大。在国家级基于ARPS（Advanced Regional Prediction System）模式中ADAS云分析技术，以我国雷达反射率拼图资料为重点资料的云分析，已经初步实现了在GRAPES_MESO系统中应用，可以通过云分析应用我国东部区域100余部SA/SB,CB波段雷达反射率资料，但大量的西北、西南、东北等区域的C波段雷达反射率资料还不能使用，此外C波段径向风资料业务同化利用率也偏低。在部分区域中心，应用同化系统如VDRAS、基于ARPS或WRF的Nudging等方法，对区域内的雷达资料在业务应用取得效果，而其他区域中心组网雷达资料还没有应用起来。
在风廓线雷达资料数值预报应用方面
我国风廓线雷达资料在数值预报业务上的应用能力明显不足，与国外相比存在较大差距。现有站点布局与业务服务需求不适应、高时空分辨率资料应用能力不足及数据质量等问题影响资料同化应用效果，业务中没有充分发挥风廓线雷达产品的作用。
在双偏振多普勒天气雷达发展方面
同国外发达国家相比，我国双线偏振雷达发展相对较迟，主要集中在科研单位，尚未在业务布网雷达中使用。近年来我国在南京大学等研究单位开展了双偏振雷达资料在数值预报应用方案的预研，对双偏振雷达资料的质量控制、观测算子、改进云分析方案等方面开展了研究。中国气象局广州热带所开展了双偏振雷达观测算子的研究，并与国外观测算子的模拟精度进行比较。这些研究工作基于研究个例，研究比较初步，目前双偏振雷达还不具备业务应用能力。国内关于双线偏振雷达的研究，主要集中在降水估计、粒子类型识别以及天气过程分析等。资料同化工作仅限于同化雷达观测的径向风和水平反射率因子以及利用水平反射率因子改进云分析方案，如发展ARPS云分析方案，可同时分析霰和雹，并在水物质质量分析的基础上，增加了水物质粒子浓度场分析，建立了适合双参数微物理方案云分析方案，改善了降水预报。尽管如此，在偏振参量资料如差分反射率因子 、差传播相移率 等同化研究方面工几乎处于空白。因此急需开展此类研究，为双偏振雷达资料定量应用和提高数值预报降水建立基础。
在高分辨率数值预报系统建设方面
在国家级具备资料快速更新同化循环能力的10公里模式分辨率、3小时同化循环的GRAPES_MESO系统已经建立。我国东部区域3公里精细化模式已经实现准业务运行，但快速循环系统还没有建立。区域中心3-9公里分辨率、3-6小时同化循环系统已经在业务中发挥了作用。部分区域发展了3公里分辨率3小时同化循环系统，3公里分辨率1小时同化循环系统有一定基础，而1公里分辨率、频次小于1小时的同化循环系统还没有建立。现有业务系统在雷达资料应用上存在明显不足，雷达资料同化应用站点数量少。
国家级和各区域以雷达为核心同化预报系统情况¶ 单位
现状
国家级
3DVar，全国范围，水平分辨率10km，3h分析循环，30h预报，同化SA，SB，
CB类型雷达反演VAD，基于GRAPES云分析使用雷达反射率三维拼图资料华北区域
基于京津冀地区7部天气雷达（6部S，1部C）观测资料（径向风和反射率因子）
的3DVar，24h预报，3km分辨率，3小时快速更新循环华东区域
ADAS分析系统，WRF模式，水平分辨率3km，1h分析循环，12h预报，SA/SB
类型雷达，云分析中采用雷达反射率华南区域
云分析技术，GRAPES模式，37部雷达反射率；3DVar同化14部风廓线雷达，
水平分辨率3km，1h分析循环华中区域
LAPS分析预报系统，华中区域中尺度模（27km，9km，3km），12小时分析；
高分辨率快速循环同化预报系统（13km，3km），3小时分析；同化30部雷达，
利用GSI系统同化雷达反射率西南区域
ADAS分析，WRF模式，水平分辨率9km，预报时效72h，同化西南区域SA、SB、
SC型S波段雷达8部；基于ADAS复杂云分析同化雷达反射率变量西北区域
西北区域中尺度模式GRAPES_LZ，水平分辨率10km， 3DVar，72h预报，19部
C波段雷达建成三维拼图新疆区域
WRFDA与WRF模式，水平分辨率9km，同化12部C波段雷达径向风资料
东北区域
WRFDA，1h循环同化，东北区域内S和C波段54部雷达的径向风资料同化
总体上，在气象雷达资料数值预报应用上，雷达资料的业务应用还不充分，雷达观测还没有完全发挥出效益。此外，对雷达资料在数值预报中的应用效果的定量评估，无论在技术储备和能力建设、系统集成等方面都存在不足，还不具备定量评价雷达资料在高分辨率模式中应用效果的能力。
存在的主要问题¶
我国气象雷达网建设已经取得长足进步，但是在雷达资料在数值预报中的应用领域，与美国、欧洲等西方发达国家相比，在应用技术的成熟度、资料应用发挥效益、精细化预报服务产品种类与精度等方面也存在一定的差距，不能完全满足防灾减灾、经济建设、生态文明建设和国防安全等多方面的需求，主要体现在以下几个方面：
面向数值预报雷达资料处理及质量监控评估不完备
雷达组网资料需要针对数值预报应用进行专门预处理，既要进行二次质控剔除模式不能吸收的观测信息，还要使雷达观测与数值模式匹配起来。雷达观测的时空尺度明显较业务数值模式分辨率高，如风廓线雷达资料的时间和垂直空间分辨率很高，包含了不同尺度的风场信息，但数值预报模式的时空分辨率有限，并不能将风廓线雷达资料所有尺度的风场信息都吸收进来，而且小尺度高频风场信息的引入甚至有可能会破坏数值预报模式的预报性能。因此，如何从原始的风廓线雷达资料中提取和数值预报模式相匹配的观测信息是必须解决的重要问题。此外雷达资料与数值预报相比，其与模式背景的接近程度、资料使用情况等的统计与监控对保证资料平稳性与有效使用也非常重要。我国在面向数值预报雷达资料处理及质量监控评估方面缺乏整体设计考虑，现有基础工作比较杂散，没有形成系统化，且对不同波段雷达基础工作进展不一致，妨碍了雷达资料在数值预报中的使用。需要统筹考虑，发展可共享的高度集成的系统。
雷达组网资料同化方法与技术不健全
雷达资料在数值预报中应用，既需要高精度雷达观测算子来使用雷达资料，也需要充分利用雷达观测反演信息。目前我国自主研发的GRAPES区域模式中实现多普勒雷达资料同化仍然有一些问题，包括缺乏径向风观测算子、径向风观测与其他观测资料的时空不匹配等同化技术问题。此外雷达资料反演产品提供了雷达实际观测之外的诊断产品，如相对湿度，对数值模式湿度场改善作用大，但不具备生成能力。基于雷达资料为主的云分析产品还不能充分利用雷达观测信息。这些关键技术方法的不完善，直接影响了雷达资料与数值预报模式的结合效果，方案雷达资料应用效果的发挥。需要进行科研开发并对成果进行系统化工程改造，使之适合业务需要。
以雷达资料为核心的多源资料同化预报应用系统水平不高
组网雷达观测资料的时空分辨率高，观测信息量大，只有公里或更高尺度高分辨率模式所具备的高空间分辨率，以及高频次快速同化循环分析系统，才能最有效的定量化应用雷达资料。目前业务运行的国家级区域级数值预报的能力与高分辨率模式的需求有差距，特别是与《现代气象预报业务发展规划（2016—2020年）》提出的构建全国3公里分辨率区域模式、构建按区域布局的1公里分辨率、逐时快速更新同化的区域高分辨数值预报技术体系，实现全国布网的非常规资料同化业务应用目标差距较大。建设全国3公里、区域1公里分辨率的快速更新同化的高分辨数值预报任务任务紧迫。
全国雷达组网资料还没有在数值预报中有效同化应用
在国家级通过云分析应用我国东部区域100余部SA/SB,CB波段雷达反射率资料，但大量的西北、西南、东北、新疆等区域的C波段雷达反射率资料还不能使用，此外径向风观测在业务中并未有效应用。华北、华南、华东、华中、东北等区域中心已经使用了本区域雷达径向风及反射率资料，但全国组网雷达资料没有使用。西北、西南、新疆区域中心尚未在区域分析系统中使用雷达资料。在已经使用的资料中，使用较多的是S波段雷达资料，而对C波段雷达资料使用不足。
基于雷达高分辨率精细化数值预报服务产品能力不足
产品在服务产品的时效性、针对性和精细度等方面的能力仍然不足，与国际先进水平相比差距较大。具体表现为尚未建立自动高效的公里尺度高分辨率模式的业务检验系统，不能提供三维立体结构、更灵活和直观的精细化产品和描述其预报不确定性的集合概率预报产品，不能满足不同地域和气候背景产品用户需求，欠缺移动客户端产品，缺乏更高时空分辨率的台风服务产品和海浪服务产品，环境应急响应等专业模式快速响应气象场精细化水平不够，尚不具备指导发布突发环境事件的预警能力。
缺乏雷达资料在数值预报中应用效果的定量评估能力
雷达资料在数值预报中应用，其对数值预报分析质量提高和预报效果改善，相对于其它观测资料定量化评估，是认识资料作用、展示资料作用的重要途径。由于雷达资料对数值预报的作用是完全依赖于具体模式的。不同模式采用的同化技术不同、模式不同，定量化效果也不一致。目前我国业务上针对雷达资料的观测系统试验（OSE）还没有系统开展，观测系统模拟试验（OSSE）还没有雷达观测算子，观测对预报的敏感性（FSO）以及观测对分析误差的改善（DFS）等方面的定量评估缺乏，不能对雷达资料在数值预报中的作用进行定量评估，不能为进一步优化雷达资料在中尺度模式中的应用的改进提供指导，也不能为拟建设的新增雷达对数值预报的作用给出评估。
双偏振雷达资料同化的基础储备薄弱，不能应对未来大规模的双偏振雷达布网的需求
目前，我国业务云分析算法目前还只适用于单参数微物理方案且存在过多的虚假降水预报，如何利用先进的双偏振雷达观测，发展一个适合双参数微物理方案的云分析方案，减少虚假降水预报是提高灾害天气预报准确率的关键。同时，如何在实际科研和业务中发挥双偏振雷达观测作用，储备偏振量观测前沿同化技术，是提高定量降水预报的关键。