华南前汛期暴雨C波段雷达特征应用研究

运用广州白云机场C波段雷达回波强度及径向风资料对华南前汛期强降水过程进行雨带降水估计及其移动特征预测.C波段雷达在雨量充沛地区的强降水背景下,尽管回波强度被衰减,但是近距离范围内其探测云雨精细化结构的能力较强.所采取的雷达数据质量控制系列处理,能够保留雷达数据原有特征,有效滤去杂波和噪声并缓解雷达低仰角数据杂波多、体扫面上沿径向远近高度差较大的问题,并对降水估测提供了技术保障.最优化雷达Z-I强降水估测方法基于单次过程体扫信息,具有计算简洁快速的特点,但是同一体扫面上云状差异对最优化方法参数值比较敏感,混用相同参数,影响降水估测效果.对同一体扫面上雷达云状回波进行区域划分,并选择对应测雨站点,做最优化参数分别确定,有效改善最优化雷达降水估测,提高了C波段雷达在机场近距离范围的应用效果.运用雷达体扫时间分辨率高的特点,识别雷达径向风辐合线以及强回波中心位置,并分别应用外推法预测雨带走向、移速等,验证效果良好.     

多普勒雷达数据在人工影响天气作业指挥中的应用

应用多普勒天气雷达体扫资料的基本数据产品,经过计算得到丰富的雷达二次产品,并结合1∶400万的全国地理信息数据,研制了融入雷达研究成果的天气雷达数据实时处理系统,使多普勒雷达的潜能得到进一步的挖掘。系统不但能自动将体扫资料处理成多普勒雷达的PPI、CAPPI、ETPPI、CR、VIL、RHI和VCS等多种产品,而且应用其产品建立了预警模型,开发了人工影响天气作业的预警、指挥业务化系统,实现了实时指挥人工影响天气作业自动化操作。投入业务运行以来,显著地提高了实施火箭高炮人工增雨、防雹作业的地、市级人工影响天气作业的指挥能力。     

基于CINRAD SA双偏振雷达新型定量降水估测方法研究

杭州下沙S波段天气雷达在双偏振升级的基础上增加了精细化探测技术，为了进一步提高雷达定量降水估测精度，本文参考小时雨量计订正雷达估测降水算法模型，建立了一种基于分钟级雨量计数据的实时定量降雨估测雨强订正方法（简称QPE ADJUST法），利用雨量计资料对雷达的QPE数据逐体扫实时订正，累计完成1 h、3 h降水估测产品，提高了雷达降水估测精度。通过对雷达产品及自动站数据资料的评估，分别从降水估测算法、雷达分辨率影响及体扫周期速度影响3方面对QPE ADJUST法的估测降水效果进行了统计分析。结果表明：QPE ADJUST法在雷达高分辨率、快体扫周期的情况下均比其他算法更好地表现出降水时空分布特征，并将雷达小时定量降水估测的误差从50%降低至20%左右，有很高的估测精度和稳定性，具有业务应用价值。     

CINRAD／CD型雷达体扫时自动抬升仰角不稳定典型故障分析及处理

对遵义雷达运行9a来12次元故障报警情况下,体扫自动抬升仰角不稳定典型故障进行归纳总结,认为：造成体扫不稳定的原因一方面是雷达体扫数据量少于扫描方位360。的80％或者相邻的两度无数据时,终端不发抬升仰角命令。另一方面是雷达俯仰控制到位精度不能满足要求,使发送了仰角命令而不能动作。造成仰角指令未发送主要有3个方面：①监控机与终端之间通信不畅导致方位角码变换不连续或数据采集量不够;②监控机与采集机之间的24针传输命令电缆故障;③方位角码变换单元故障导致角码变化不连续。造成俯仰控制精度不够主要有6个方面：①驱动误差电压出现异常;②俯仰伺服放大器的静态特性和动态特性发生变化;③俯仰伺服放大器板子上有元器件出现损坏;④俯仰的速度反馈出现故障;⑤汇流环出现故障;⑥天线反射体回差较大。     

改进的C波段天气雷达定量降水估计算法研究

针对我国新一代C波段天气雷达,提出了综合考虑雷达波束阻挡、信号衰减以及雷达波束随距离增加而抬高和展宽等因素影响的定量降水估计算法。该算法基于高分辨率地形高度数据计算极坐标中每个方位-斜距库上不受地形阻挡的最低观测仰角,依此从雷达体扫数据中提取用于降水估计的混合反射率因子;结合雷达和雨量计资料对雷达系统标定偏差进行估计后...     

基于组播技术的新一代天气雷达实时共享网络

利用CINRAD/SC新一代天气雷达系统支持组播传输的功能,将组播技术应用于雷达资料实时共享网络的组建中,在已经建成的市县宽带网络基础上,实现市到县雷达数据实时共享,使县级台站除不能对雷达工作方式进行控制外,对雷达回波的其他显示功能和地图信息设置均等同于雷达站,解决了以往雷达资料共享中因雷达完成体扫、数据存储、数据上传和下载等环节所造成的延时问题,为基层台站依据雷达回波实时变化特征,及时准确地指挥人影作业提供了保障。     

雷达反射率因子数据中的亮带自动识别和抑制

为了减轻雷达反射率因子数据中的亮带污染对雷达降水估计的影响,一种基于新一代天气雷达体扫资料自动识别零度层亮带平均高度、厚度和区域以及对亮带进行抑制的算法被提出。该算法首先利用近距离分层平均方法建立视反射率因子垂直廓线,然后基于亮带VPR曲线在融化层高度的显著弯曲特征来识别和抑制亮带。比较该方法识别的零度层亮带的平均高度和实测0℃等温层高度表明,前者比后者平均低0.5km。亮带的厚度大多在1～1.25km。亮带区域识别算法能合理地识别亮带反射率因子高值区,用经过亮带抑制后的体扫资料得到的组合反射率因子和反射率因子垂直剖面上的高值区被抑制掉,用经过抑制后的亮带区的所有反射率因子库建立的平均VPR在融化层高度的显著弯曲消失。通过亮带抑制后的雷达体扫资料将用于雷达降水估计。     

傅立叶相位技术在雷达回波移动矢量特征分析中的应用

应用傅立叶相位分析技术,建立了一种新的基于雷达体扫资料的回波移动矢量、移动路径计算和临近预报算法。其基本思路是：对两个相邻时刻的雷达体扫回波资料分别进行快速傅立叶变换,得到两个雷达回波的相位差,再计算出回波的移动方向及移动速度。利用X波段多普勒多偏振雷达在吉林省获得的雷达资料对本算法进行检验,结果表明,此方法可以给出雷达回波内更加精细的回波移动矢量结构,能够较准确地反映出不同类型回波的中小尺度系统移动特征,对雷达回波移动路径有较好的追踪和临近预报能力。对一次飑线过程的计算结果显示,飑线上的强回波区移速移向存在明显的不均匀性。     

新一代天气雷达网资料的三维格点化及拼图方法研究

文中研究了几种把球坐标系下的雷达网反射率体扫资料插值到统一的笛卡尔坐标系下的经纬度网格上以及用多个雷达的反射率网格资料进行三维拼图的方法,并对多个雷达同步观测的反射率因子的空间一致性、系统误差以及雷达等距离线上回波的水平和垂直结构进行了分析。结果发现:在雷达资料格点化过程中,径向和方位上的最近邻居法和垂直方向的线性内插法的结合(NVI方法)是一种有效的雷达资料分析方法,它既能得到空间比较连续的反射率分析场,同时也较好地保留了体扫资料中原有的反射率结构特征;广州雷达和梅州雷达同步观测的空间一致性比较好;在多个雷达资料合成拼图的过程中,距离指数权重平均法能提供空间连续的三维反射率拼图数据,拼图也减轻了由雷达波束几何学引起的各种问题。     

基于模糊逻辑的新一代天气雷达径向干扰回波识别算法

在雷达信号处理器异常、信号受到外部电磁干扰时,雷达会观测到沿径向分布的条幅状干扰回波,这类非气象回波须在雷达估测降水等定量应用之前消除。为适用体扫数据及正在业务推行的单径向流数据,利用2017年7—8月收集的雷达单站PPI数据,针对径向干扰回波,提出一种基于模糊逻辑的识别方法,该方法只提取径向上的特征参量,建立隶属函数和判定阈值,进行识别。通过对算法的评估和业务应用,结果表明:该算法对径向干扰回波和降水回波的识别和消除效果较好,与原业务算法相比,CSI评分提高0.232,能明显提高径向干扰回波的准确识别,略微降低对降水回波的误消除;算法在业务上能够稳定运行,对于定量化应用（降水估测等）具有正贡献。      

改进新一代天气雷达低层探测能力研究

为进一步改进新一代天气雷达低层探测性能和提高风暴顶高的准确性,利用SRTM(Shuttle Radar TopographyMission)地理信息数据,研究和设计新一代天气雷达的体扫模式,主要是增加中低层仰角数和负仰角,以提高我国新一代天气雷达的低层探测能力。选取福州、龙岩两部雷达为例来计算降水模式的仰角,得出两部雷达新的观测模式VCP12。通过观测试验表明,增加低仰角或负仰角后,能够提高雷达的低层探测性能。     

基于雷达基数据的探测回波自动报警系统设计与实现

利用天气雷达厂商提供的雷达基数据类CINRADPolarDat处理解析雷达基数据,对雷达基数据进行解码,实时检索新一代天气雷达体扫基数据,提取回波强度、范围大小、位置等基本信息作为报警判据,并将报警判据分为安全级、观察级、预警级和警报级四个警戒级别进行报警提示。系统通过Microsoft Visual Studio 2005开发环境采用VB6.0语言编程,实现了新一代天气雷达探测数据实时报警功能,自动判断警戒级别并通过发出文字、声音、手机短信及拨打电话等不同报警方式提醒业务服务人员,避免突发灾害天气遗漏,做到临近突发灾害性天气快速跟踪预警与服务。     

基于地闪数据的雷电流幅值累积频率公式探讨

利用天气雷达厂商提供的雷达基数据类 CINRADPolarDat处理解析雷达基数据,对雷达基数据进行解码,实时检索新一代天气雷达体扫基数据,提取回波强度、范围大小、位置等基本信息作为报警判据,并将报警判据分为安全级、观察级、预警级和警报级四个警戒级别进行报警提示。系统通过Microsoft Visual Studio 2005开发环境采用VB60语言编程,实现了新一代天气雷达探测数据实时报警功能,自动判断警戒级别并通过发出文字、声音、手机短信及拨打电话等不同报警方式提醒业务服务人员,避免突发灾害天气遗漏,做到临近突发灾害性天气快速跟踪预警与服务。

     

风雨留痕 云助气象

<正>在世界气象组织(WMO)和美国天气局(NWS)于美国新奥尔良举办的大数据研讨会上,亚马逊公司(Amazon)曾介绍过一个案例。在各类气象资料中,天气雷达数据的存储与传输显然是具有挑战性的。大约每6 min一部雷达就会完成一次体扫,形成一个完整的局地数据集,数据量达10MB以上。美国有160部天气雷达,从1991年开始投入业务使用,至今连续运转20多年了,累计的数据量估     

基于灰度共生矩阵的自适应雷达杂波抑制

多普勒天气雷达体扫过程中低仰角常出现强地物杂波,影响了雷达数据质量及其产品的业务应用。为了抑制地物杂波,提出了一种基于雷达基数据灰度共生矩阵(gray-level co-occurrence matrix,GLCM)的自适应地物杂波抑制方法。针对雷达站附近回波数据强度高、多普勒速度接近于零值的特性,首先设定阈值进行数据预处理,初步分离出杂波区域;其次,对强度信息进行分块,根据每一小块的灰度共生矩阵能量值和对比度分布自适应寻找阈值;最后利用确定的阈值识别和剔除地物杂波。实验表明该方法能有效剔除雷达站附近的强地物杂波,尤其对混杂在降水回波信号中的强地物杂波有很好的抑制作用。     

多普勒雷达资料的网格化研究

阐述了多普勒雷达体扫资料或雷达产品资料的网格化流程和步骤,对网格化过程中所面临的资料插值(临近法和双线性插值法)、坐标转换(直角坐标系与极坐标系的转换)、格点位于弧底梯形的判断以及GrADS软件中地图投影等问题进行详细的分析和研究。此外,还对比分析了临近法和双线性插值法网格化的雷达回波资料,其结果表明这两种方法都能较好地对极坐标系下的雷达回波资料进行网格化,但临近法网格化的雷达回波资料尽可能地保留了雷达体扫资料中原有反射率的结构特征,而双线性插值法网格化的雷达资料其弱回波区(25 dBz)的范围有所扩大。     

双线偏振雷达差分反射率因子系统误差订正

差分反射率因子ZDR易受雷达系统自身的影响而产生明显偏差,这种偏差是不随空间积累而改变的.为了保证雷达资料及其产品的质量,根据中国气象科学研究院灾害天气国家重点实验室车载C波段双线偏振多普勒雷达(C-band Polarimetric Doppler Radar on Wheel,CPDRW)的外场试验,对观测的ZDR进行了分析,并以垂直扫描数据的订正结果为参考,重点讨论了以体扫模式最高仰角下的小雨和干雪这两种自然目标物为订正对象得到的订正结果.结果表明,高仰角体扫资料的这两种自然目标物都能较好地订正ZDR的系统误差.但相较于小雨,干雪的订正效果更加稳定,是进行ZDR系统误差订正的最优气象目标物,而利用高仰角体扫资料的干雪粒子进行ZDR系统误差订正也就成为垂直扫描订正法的最佳替代方法.     

如何正确使用L波段雷达扇扫功能

L波段雷达"天线扇扫控制"按钮的功能是使雷达在一定范围内自动调整天线位置,尽力恢复天线到主瓣跟踪状态.扇扫功能表面上看只是一个按键,在实际应用中却是一门学问,使用不当达不到追回目标的目的,反而使目标偏离更远.结合工作中碰到的实际情况,重点分析L波段雷达扇扫的工作原理,以及如何正确使用雷达扇扫功能.     

淮河下游初夏小时内降水分级与雷达信息特征

利用淮河下游盐城市多普勒天气雷达和雷达扫描范围内建湖县降水量资料,对2008年6月的6次小时内三等级降水过程进行环流背景和局地雷达信息特征分析,其中对不同等级降水又给出夜雨及午后雨降水日变化分类。在环流背景基础上,通过综合分析对应各级各类降水的多普勒天气雷达降水回波的滤波强度分布特征,以及相应时空的雷达径向风场沿体扫倾斜面的分布结构,归纳出小时内降水量级的动力信息特征。在两类主导性天气尺度环流背景下,局地雷达要素空间分布特征为：同等量级降水,夜间的平均回波强度明显弱于白天;上游补充回波范围指示降水连续性质;上游长而强的回波带支持下一小时短时强降水;沿经建湖的局地雷达倾斜体扫半径剖面, 径向风的风向风速辐合中心的高度越低,辐合层次越宽厚,对应的降水级别越大;在同等降雨量级中,沿倾斜的体扫半径的局地风速强切变,通过上下动量传递和水汽混合,维持着更强的降水。     

基于OPTICS聚类算法的雷达数据雷暴单体识别方法

雷达数据的雷暴单体识别算法是雷暴追踪算法的重要组成部分，传统的连续区域法只能通过改变回波强度阈值来调整雷暴单体识别结果，不能满足当前应用需求。本文提出了〖JP2〗一种基于OPTICS（Ordering Points to Identify〖JP〗 the Clustering Structure）算法的雷暴识别方法，该方法能基于高回波点的密度信息进行雷暴单体识别。利用高分辨率X波段天气雷达在两次雷暴过程中的体扫数据检验了算法的效果，并与传统方法进行了比较。结果表明：该方法能克服连续区域法在高分辨率雷达数据中可能出现的无法区分不同单体、识别结果过于零散等问题。并且能在不修改回波强度阈值的情况下灵活调整输出结果，以适应不同应用需求。