2016獅子山颱風衛星雲圖
聽著新聞的天氣預報，小佑問媽媽說：「媽媽，新聞畫面的衛星雲圖的確可以看到每個颱風長的樣子，但是氣象專家都會解釋颱風很紮實，如果登陸，威脅不容小覷！除了去看衛星雲圖之外，還可以怎麼看出一個紮實颱風的感覺呀！」
媽媽回答：「小佑的問題很有意思，很棒的觀察。的確，科學家一直在發展能觀察天氣系統變化的方法，尤其是不穩定的天氣系統，我們會非常注意其遠近及強度變化！很久以前生物學家就發現蝙蝠有良好的聲波雷達系統，讓它可以不靠眼睛就能隨時偵測周圍物體，甚至能一邊飛行一邊掌握同伴的飛行或周圍環境的狀況，以免相撞。科學家就是利用類似的概念，設計了「氣象雷達」來觀測天氣，掌握天氣系統雲雨的變化和結構。」
蝙蝠的聲波系統
有鑑於侵臺颱風每年對臺灣造成嚴重生命財產的威脅，早在民國52年政府就開始籌建花蓮氣象雷達站，並於民國55年開始啟用，之後歷經多次沿革改建及規劃，目前氣象署已於全臺建置7座官方的氣象雷達站，分別位於北部的五分山和樹林、中部的南屯、東部的花蓮、西南部的七股及南部的墾丁和林園。考量臺灣中央山脈的地形對於雷達觀測遮蔽的影響，這樣的設計可以讓各個氣象雷達站分別觀察從不同方向進來的雲系，正好形成一個完整的觀測網，涵蓋臺灣周圍大約460公里的範圍大小。
氣象署雷達觀測網
氣象雷達的原理：
氣象雷達是屬於一種主動式觀測，其內部的天線會先聚焦並以較低角度發射高能電磁脈波，再慢慢向周圍天空以方位角360°旋轉掃描上去。當電磁脈波遇到天空雲系中的雨滴，會產生散射訊號，有部分會由雷達的天線所接收，這些訊號經過處理後，就是我們稱之的雷達回波，同時可繪製不同顏色的雷達回波圖，來呈現回波的強弱，藉由觀察雷達回波強度的變化，便可瞭解各地區降雨強度的變化。
莫蘭蒂颱風侵臺時的雷達回波圖
另外，研發人員也可以經由經驗公式推算，將回波資料轉換為降雨強度，進而估計降雨量。例如從2016梅姬颱風侵台時在9月28日的雷達回波圖，將兩個小時內收到雨量資料繪製成累積雨量圖，從兩張圖可讓大家知道在天氣系統影響之前，可以看出臺灣西南部縣市回波強度較強，因強回波區持續滯留在該地區，而使得累積雨量資料在該地區也呈現出明顯的降雨中心，所以如果學會掌握看即時的回波資料，對預測下雨的準確性會大大的提高哦！
2016年梅姬颱風雷達回波與累積雨量圖
（左為雷達回波圖 2016/09/28 00:00:00、右為累積雨量圖2016/09/28 00:00:00~02:00:00）
雷達回波的偵測波段與應用
氣象雷達使用的電磁波皆為微波的波段，這些電磁波在空氣中傳遞的過程，強度會逐漸衰減，衰減的程度與電磁波的波長及降水粒子有關。一般而言，當使用的電磁波波長越短，或觀測到的降水粒子越大或越密集，衰減程度越高。因此，針對目前氣象雷達常用的波段做說明：
- S波段：波長約為10公分，訊號較不容易衰減，觀測範圍也較遠，通常能觀測數百公里外的降雨訊號，不過解析度就會較差一點，可搭配大天線題高解析度。圖3中四座氣象署所屬的氣象雷達皆使用此波段。
- C波段：波長約為5公分，訊號相較容易衰減，設計上會搭配小天線，使用於較小範圍的天氣觀測，故多應用於監測機場附近的天氣狀況。
- X波段：波長約為3公分，訊號非常容易衰減，僅能觀測數十公里內的降雨訊號。因觀測波長短，靈敏度高，可檢測小顆粒或降雪等弱降水等，通常搭配在車載雷達系統，著重於小區域的高解析度觀測。
由此可知，不同的雷達波段與天線大小的搭配，可以滿足觀測的需求，包含解析度、觀測範圍、降水狀況及移動的便利性。
雨的偵測、雨的強度大小及雨的移動方向
氣象雷達最早是由雨滴散射回來的回波強度，來進行雨的偵測或雨量估計。自民國91年之後，中央氣象署建置的都卜勒氣象雷達網，更可以利用都卜勒效應來量測訊號的頻率變化量。原則上，當雲系中的雨滴相對雷達靠近時，回波頻率會變大，透過訊號處理與計算，可進一步得知雨滴相對於雷達的徑向速度。最新型的設施是雙偏極化都卜勒雷達，藉由發射沿水平及垂值兩個方向震盪的電磁波，並接收水平及垂直方向的回波經資料處理獲得雨滴的扁平度，也就是雨滴的形狀，得到更精確的降水資訊。所以我們對於觀測工具是不斷再更新，利用更多新的技術或儀器來獲取更有用的觀測資訊。
