劇烈天氣監測系統（QPESUMS，Quantitative Precipitation Estimation and Segregation Using Multiple Sensor）自2002年起，由中央氣象局、美國劇烈風暴實驗室（NOAA/NSSL，National Severe Storms Laboratory）、經濟部水利署及行政院農業委員會水土保持局共同開發建置，整合多重觀測資料(包含雷達、雨量站與閃電等)，並結合地理資訊系統（GIS，Geographic Information System），以加強對於颱風、梅雨、午後對流等災害性天氣的即時性監測能力。
本系統重要發展之基礎來自雷達資料，雷達(radar)一詞是無線電偵測與測距(RAdio Detection And Ranging)的縮寫，乃以無線電波進行物體的探測及測距。除氣象用途之外，雷達也常用於航空工業，包括飛航中的飛機定位顯示，在飛機降落及起飛時提供相當好的保障。日常生活中，在球場的球速測速、警車上的移動式與公路上的定點測速裝置，都是雷達應用的例子。由於氣象雷達具有全天候觀測的特性，並可觀測大範圍的降雨與氣流特徵，對於氣象觀測而言為相當重要的工具，且隨著科技的發展，氣象雷達的觀測技術日新月異，所提供的天氣監測資訊也越趨精準與多樣性。
利用密集的雷達觀測，可以得到時間、空間上高解析度的三維資料，幫助掌握天氣系統快速移動及發展變化。圖1為臺灣地區6部作業型雷達所在位置，包含氣象局局屬五分山 （受蘇迪勒颱風影響故障，短期內無法修復）、花蓮、墾丁和七股4部雷達，以及空軍的馬公和清泉崗雷達，其中除五分山、馬公及清泉崗雷達為雙偏極化雷達，其他均為都卜勒雷達。劇烈天氣監測系統中整合了上述全臺雷達資料，一方面可更完整地了解降雨區的分布，另一方面運用雷達觀測資料進行計算，進一步得到雷達降水估計、雙都風場分布，以及外延預報等應用產品。
地面雨量站為雨量觀測的主要來源，能夠掌握實際降雨量的多寡，也是其他觀測儀器的參考及校正標準之指標。但臺灣地區地形複雜，雨量站在空間上分布不均，山區雨量站的密度更遠低於平地，因此利用雨量站資料來分析降雨的空間分布有其限制性，而雷達回波觀測資料可以提供涵蓋完整及高解析度的降雨空間分布資訊，若要準確掌握降雨的空間分布，可結合兩者之優點，整合雷達降水估計技術及即時自動雨量站網資料，使大範圍高解析度之降雨估計與實際觀測雨量間的誤差達到最小。
計算降雨估計所需的雷達回波資料，為最接近地面且不受地形及地面影響之仰角所觀測的最低仰角合成回波(Mosaic Hybrid Scan Reflectivity)，再利用回波(Z)與降雨率(R)間的關係式取得降雨估計量。此估計量經過雨量站觀測雨量修正後，即可產生降雨估計的格點化整合產品，水平解析度為0.0125∘。圖2為2015年6月14日午後雷陣雨個案，可見當雨量站觀測資料加上雷達降雨估計後，除了可以得到在無雨量站區域的降雨極值外，更可以得到較單用雨量站資料經客觀分析結果所得之雨量分布，更細緻的累積降雨分布圖。目前更依各政府防災單位不同的需求，將臺灣地區區分為縣市、鄉鎮、村里等行政分區，或臺灣流域、淡水河流域、土石流潛勢等分區，將其1小時、3小時、6小時、12小時、24小時、72小時經雨量站校正的分區平均估計降雨量，提供相關單位做為防災預警研判時更多元之雨量參考依據。
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| 圖2、2015年6月14日午後雷陣雨個案。色階為過去1小時累積降雨量，左圖為雨量站經客觀分析後雨量圖，右圖則為經雨量站修正後雷達降雨估計雨量圖。 |
西北太平洋地區為颱風好發之地，雖然說颱風每年為臺灣帶來豐沛雨量，卻也常帶來淹水、土石流等災害。未來劇烈天氣監測系統預計將整合日本石垣島雷達，以及菲律賓北部兩部雷達(Aparii和Basco雷達)，藉由擴大觀測範圍，期望能在西行颱風侵襲臺灣前，透過大範圍雷達整合觀測資料先掌握颱風強度及降雨分布等資訊，以協助颱風預報或相關因應之防災預警作業。
雷達最低仰角之高度越低，其估計降雨量會較接近實際觀測雨量，臺灣因地形複雜，雷達波束受到遮蔽情形非常普遍，未來透過執行行政院已核定之「水災災害防救策進計畫-建置區域防災降雨雷達網」及「雲嘉南及宜蘭低窪地區建置防災降雨雷達計畫」，預計在2018年前將在北中南地區及雲林、宜蘭陸續建置5部防災降雨雷達，以降雨觀測為目的，期望可大幅降低臺灣地區最低可用仰角高度，並提供都會區及低窪易淹水區高時空解析度之降雨量估計資訊，以應用於淹水潛勢預估及預警。此種降雨雷達為雙偏極化雷達，加上目前臺灣已有的3部，希冀透過雙偏極化參數的觀測，一方面在資料品管技術上能即時且有效去除非氣象觀測資料，另一方面，利用偏極化參數產生的雨滴粒徑分布資訊，將可進一步改善僅使用Z-R關係式估計降雨的偏差，提供可信度更高之降水估計產品。