天气雷达定标、测试与故障诊断技术发展与趋势

回顾70年来天气雷达发展历程,对比国内外天气雷达保障技术现状,从天气雷达定标、测试与故障诊断技术发展与趋势阐述国内天气雷达保障技术需求。国内单极化天气雷达定标技术形成了规范化、标准化的操作方法和流程。双通道一致性和极化隔离度是双偏振天气雷达定标技术的重要指标,国外双偏振天气雷达定标技术已经成熟,重点在双偏振天气雷达数据质量控制;国内双偏振天气雷达定标技术在太阳法、小雨法、标校平台(源)法、无人机定标技术等方面不断深入研究,探索相控天气雷达定标技术对加快我国天气雷达系统技术发展和促进业务化应用有重大意义。国外天气雷达测试与故障诊断技术已经向智能化、远程化方向发展。国内天气雷达测试与故障诊断技术早期依赖于人工和经验,目前处于传统技术与智能化诊断技术交替时期。国内研制的天气雷达标准输出控制器系统和天气雷达测试与故障诊断平台使得天气雷达系统测试与故障诊断技术水平跃升到一个新的台阶和高度——集成化、模块化和智能化。依托虚拟仪器和软件算法的智能化诊断技术提高了天气雷达测试与故障诊断的效率、准确性,以及系统的"自适应性"和"智能性"是主要的发展趋势。未来智能化天气雷达技术不断发展,天气雷达系统固态化、智能化水平较高,将对天气雷达的定标、测试和故障诊断技术带来新的挑战。     

《新一代天气雷达图像分析与应用》

该书以新一代天气雷达观测为基础,以雷达图像识别为重点,讲述了天气雷达在天气分析和强天气预报中的应用。介绍了中国新一代多普勒天气雷达的建设和应用情况,讲解了天气雷达的基本探测原理和雷达气象方程的建立过程;阐述了径向速度、反射率因子等基数据的识别方法,及基数据和各种物理量产品在识别大气流场、降水云系和天气发展过程中的应用;分析了利用雷达资料分析强对流天气的方法和技术,总结了暴雨、冰雹、龙卷和阵风锋等特殊天气的雷达回波特征。本书可作为本科院校大气科学类专业的教材或教学参考书,也可供从事天气、大气物理、大气探测的业务科技人员参考。     

CINRAD/CC雷达技术指标测试方法

以CINRAD/CC型新一代天气雷达为例,结合中国气象局新一代天气雷达测试大纲要求,对新一代天气雷达技术指标的测试方法进行总结,给出了雷达各项技术指标测量时的雷达状态、测试框图、测试步骤等,并对测试过程中的注意事项进行了详细说明,以期为从事新一代天气雷达工作的技术人员提供参考。     

718雷达回波图拼图在增雨和防雹作业中的应用研究

1引言 天气雷达是用于观测降水和强对流天气的主要探测工具,它一方面监测强对流天气的发生、发展,对龙卷、冰雹等灾害性天气进行有效的预报;另一方面天气雷达也为较大范围内估测降水量提供了可能。然而,单部天气雷达有限的探测能力限制了雷达观测作用的进一步发挥,用探测范同相互重叠的多部天气雷达组成雷达网就能很好地解决这一问题。     

新一代天气雷达产品故障识别及监测预警系统设计实现

新一代天气雷达故障直接影响数据质量,异常产品的产生对短时临近预报预警带来了重大的影响,实现雷达异常产品实时监测具有一定现实意义。本系统采用WinForm 3层架构+ORM模型架构,通过统计纹理分析、灰度图像特征值分析等图像处理技术实现自动识别雷达异常产品。新一代天气雷达产品故障监测预警系统可以实时、高效、准确检测出异常雷达产品,满足强对流天气预警监测、天气雷达故障预警服务预判、天气雷达产品可用性服务等功能要求,从单部雷达产品数据中识别出异常回波,避免进一步影响多雷达组网拼图,对天气雷达组网产品的质量控制具有重要的意义。     

新一代双偏振天气雷达(CINRAD/SAD)精细化探测技术

新一代双偏振天气雷达在暴雨、台风等灾害性天气监测和预警中发挥了重要的作用。随着气象现代化发展以及预报时效性、精细化度的要求不断提高,S波段新一代双偏振天气雷达已不能充分满足发展过程迅速的中小尺度天气系统的研究、预警。气象雷达的时空分辨率对探测强对流过程中小尺度结构有重要作用,提高天气雷达时空分辨率是精细化探测技术的关键,本文着重从新一代天气雷达的时空分辨率、体扫方式等方面,通过对天气雷达脉冲重复频率、信号处理方法及扫描方式等进行改进,提高新一代双偏振天气雷达对中小尺度气旋和龙卷风等灾害性天气的探测能力,以获取快速变化的天气过程精细化特征,获得更新更快、分辨率更高的观测资料。     

中国气象科学研究院雷达气象研究50年

该文回顾了自20世纪50年代以来, 中国气象科学研究院在模拟信号的天气雷达、数字化天气雷达、多普勒雷达和雷达新技术如双线偏振雷达、双基地多普勒雷达等雷达技术研究及其在冰雹、暴雨、台风等中尺度天气过程的监测和临近预报等方面的应用工作, 特别介绍了近年来开展的针对暴雨、台风的中尺度外场试验、双多普勒雷达和双多基地多普勒雷达技术在风场中尺度结构中的应用、双线偏振雷达在云和降水微物理结构探测中的应用、新一代天气雷达三维数字组网及临近预报方法研究等工作; 对中国气象科学研究院灾害天气国家重点实验室在雷达气象领域研究的未来进行了分析和展望。     

宜昌新一代天气雷达楼综合防雷工程设计

宜昌市气象局新一代天气雷达楼主体工程业已竣工 ,雷达天线吊装完毕 ,雷达主机已进入安装、调试阶段 ,2 0 0 0年底前可投入业务运行。该雷达担负着长江中上游天气监测和为长江三峡、清江隔河岩等国家重点水利工程提供气象保障服务的重要任务。同时 ,该局新一代天气雷达投入业务运行后 ,将与在建的武汉和待建的恩施、十堰新一代天气雷达共同组成湖北省天气雷达监测网 ,成为全国天气雷达监测网的重要组成部分。该雷达性能良好 ,其水平探测距离可达 2 50ｋｍ ,空间探测距离可达数百公里 ,可对风场结构、降水强度等进行极为精确的探测。新一代天…     

高山上新一代天气雷达的探测分析与效能发挥

以泰山新一代天气雷达CINRAD/CD为例,结合泰山原713天气雷达多年的使用经验,计算并分析了天气雷达的最佳探测仰角和最低探测高度,根据泰山新一代天气雷达(简称泰山CD雷达)与济南新一代天气雷达(简称济南SA雷达)回波的DBZM、C-VIL对比分析,揭示不同海拔高度雷达在相同仰角下观测的回波的差异,指出泰山CD雷达由于使用了与平原雷达统一的0.5°以上仰角的观测模式,造成了对降水回波的探测能力不足,并指出泰山CD雷达要发挥最大效能应如何改进的建议。     

中国气象局温克刚局长在山东滨州新一代天气雷达落成典礼上的讲话

同志们 :很高兴出席今天在这里举行的滨州新一代天气雷达落成典礼。首先 ,我代表中国气象局对我国新一代天气雷达在滨州落户表示热烈的祝贺 !对山东省委、省政府 ,滨州地委、行署领导对滨州新一代天气雷达建设的大力支持表示衷心的感谢 !对雷达生产厂家和为雷达建设做出贡献的同志们表示诚挚的慰问 !同志们 ,发展高性能的多普勒天气雷达是发达国家和发展中国家的共识 ,多普勒天气雷达已成为监测预警灾害性天气、指挥人工影响天气作业最有效的手段之一。在北京最近召开的“第三次大气科学前沿学科研讨会”上 ,我国著名的专家和学者进一步强调…     

美国天气雷达现况及发展趋势

一、美国的天气雷达美国从开始使用天气雷达到现在已有三十多年的历史,从公布的资料来看,估计美国国内天气雷达的总数不下于三百部.美国的天气雷达主要采用10公分和5公分两个波长,早期曾使用过的3公分天气雷达,由于受降水衰减影响大,不能提供确切的降水和风暴的资料,已被淘汰.国家天气局系统主要使用10公分     

新一代天气雷达发射机常用芯片自动检测技术研究

目前气象业务中,新一代天气雷达组网建设不断完善,其在短时临近灾害性天气预报、预警业务和决策服务中越来越发挥着不可替代的重要作用,因此,做好新一代天气雷达的业务运行保障工作非常重要。针对新一代天气雷达发射机软硬件复杂、故障频发、维修时效长、维修难度大等特点,研制了新一代天气雷达发射机常用芯片自动检测系统。该自动检测系统采用了机外脱机测试方法,从而保证了雷达设备和人身的安全;采用了发光二极管指示灯直接输出测试结果的自动测试方式,保证了雷达修复的较短时效;可直接测试雷达组件内部电路板常用关键芯片的好坏,而不必更换整个笨重的分机组件备件,从而使维修新一代天气雷达发射机故障变得便捷、高效、经济。新一代天气雷达发射机常用芯片自动检测系统研制完成后在多个台站得到了试用,试用效果良好,可为其他新一代天气雷达站快速维修新一代天气雷达发射机提供借鉴和参考。     

多部X波段天气雷达测量偏差分布及组网拼图结果分析

在与附近新一代天气雷达对比的基础上,利用自2013年6月起中国科学院大气物理研究所的三部X波段天气雷达在江苏开展了组网观测试验的观测资料,初步对雷达的探测能力和雨区衰减做了分析和订正,同时使用了中国气象科学研究院三维组网系统,将X波段天气雷达与业务雷达资料组网,探索了X波段天气雷达的对业务雷达的补充效果。结果表明:(1)X波段天气雷达的观测数据分别受到了地物回波、遮挡及雨区衰减的影响,已对基数据做了初步的质量控制;(2)通过回波结构和廓线图的对比,经地物抑制、衰减汀正等方法质控后的数据存一定范围内具有较高的可靠性,同时三部X波段天气雷达能够有效探测到60 km内的降水结构,其回波分布较为合理,准确的反映了降水区域的特征;(3)将三部X波段天气雷达观测资料与业务中的新一代天气雷达组网后,得到了结构连续、分布更广、平滑作用更低的资料,补充了新一代天气雷达的低空盲区。     

多部X波段天气雷达测量偏差分布及组网拼图结果分析北大核心CSCD

在与附近新一代天气雷达对比的基础上,利用自2013年6月起中国科学院大气物理研究所的三部X波段天气雷达在江苏开展了组网观测试验的观测资料,初步对雷达的探测能力和雨区衰减做了分析和订正,同时使用了中国气象科学研究院三维组网系统,将X波段天气雷达与业务雷达资料组网,探索了X波段天气雷达的对业务雷达的补充效果。结果表明:(1)X波段天气雷达的观测数据分别受到了地物回波、遮挡及雨区衰减的影响,已对基数据做了初步的质量控制;(2)通过回波结构和廓线图的对比,经地物抑制、衰减汀正等方法质控后的数据存一定范围内具有较高的可靠性,同时三部X波段天气雷达能够有效探测到60 km内的降水结构,其回波分布较为合理,准确的反映了降水区域的特征;(3)将三部X波段天气雷达观测资料与业务中的新一代天气雷达组网后,得到了结构连续、分布更广、平滑作用更低的资料,补充了新一代天气雷达的低空盲区。     

风廓线雷达与多普勒天气雷达风矢产品对比及相关分析

利用成都地区2010年8月和北京沙河地区2011年7—8月风廓线雷达以及多普勒天气雷达的风廓线探测资料,结合对应时段的天气现象相关记录,通过对比分析得到以下结论:①弱降水条件下,在300~2100m高度内,风廓线雷达与多普勒天气雷达探测具有很好的相关性,风向相关系数平均值为0.596,风速相关系数平均值为0.736,在做预报时两者可以同时应用,互为补充;②强降水天气条件下,风廓线雷达与多普勒天气雷达探测的风向、风速变化趋势基本一致,特别是在300~2100m之间各个高度上风向、风速相关性较好,风向相关系数平均值为0.573,风速相关系数为0.508,且风廓线雷达比多普勒天气雷达探测到的各层风向、风速变化更为详细、直观;③阴天条件下风廓线雷达与多普勒天气雷达的风向、风速相关性低层比高层好;④晴天条件下,风廓线雷达更适合用于预报和监测天气。     

国家级天气雷达仿真平台

正国家级天气雷达仿真平台对照天气雷达国家级、省级及台站级实物组件清单,对雷达组件进行建模,形成与组件实物对应的组件库。以天气雷达仿真组件库为基础,仿真发射机、天馈线、接收机、信号处理等雷达分机系统,以及整个天气雷达系统。该项目是气象雷达发展专项规划(2017—2020年)支持的重要可研项目,由中国气象局气象探测中心和成都信息工程大学联合研发。     

S波段相控阵天气雷达与新一代天气雷达探测云回波强度及结构误差的模拟分析

由中国气象科学研究院国家灾害天气重点实验室与中国电子科技集团南京第14研究所联合研制的S波段相控阵天气雷达采用宽波束发射多波束接收,从而很大程度上缩短雷达扫描周期,但是由于相控阵雷达其波束宽度的增加以及波束宽度与增益不再是定值而是随着仰角而发生变化,必然在一定程度上牺牲雷达探测分辨率,造成其回波细节的缺失。为了比较该S波段相控阵天气雷达与S波段多普勒天气雷达在探测云反射率因子大小和结构方面的差异,采用双线性插值方法,模拟出空间分辨率很高的降水云团,并模拟相控阵天气雷达和S波段新一代天气雷达的波束特性对其进行扫描,通过模拟扫描得到的反射率回波,分析了对同一降水云团、相同距离位置,相控阵天气雷达与S波段常规多普勒天气雷达回波在水平方向和垂直方向的差异,结果表明:相控阵雷达对回波水平方向上和垂直方向上的平滑作用在一定程度上改变了回波的结构,减弱了回波的中心强度,使一些小的强回波中心消失。相对于S波段多普勒天气雷达,减少了极弱回波与强回波的面积,增加了中间强度回波的面积。探索了模拟分析相控阵天气雷达与多普勒天气雷达数据的方法,为相控阵天气雷达的定标和定量测量提供了理论参考。     

我国地基天气雷达技术系统发展介绍

回顾了我国天气雷达从常规雷达发展到单极化多普勒,再到双极化多普勒,雷达获取目标的参数信息更加丰富的过程。分析了常规、单极化多普勒、双极化多普勒雷达工作原理及其产品信息。对于我国新一代S、C和X波段的天气雷达性能进行了研究对比。阐述了毫米波段多普勒测云雷达工作原理及其产品。对新一代天气雷达网进行了分析及展望,双极化将是我国天气雷达网升级改造趋势,为弥补新一代天气雷达探测盲区,小型移动电扫描雷达也是一种辅助主雷达网可移动灵活布网的趋势。     

强对流天气雷达回波强度相关性对比分析

为了提高山区复杂地形条件下局地强对流天气监测预警能力,有效减小天气雷达之间对降水目标物回波的测量误差,选取贵阳、毕节、遵义三部多普勒天气雷达同步观测体扫资料,以贵阳多普勒天气雷达站为基准,对比分析了强对流天气的雷达回波强度的变化特征。初步分析结果表明:贵阳与遵义、毕节雷达之间观测的回波强度具有一致性的波动特征,且存在较大的相关性;贵阳雷达观测的回波强度总体低于毕节、遵义雷达观测数据结果;两部雷达之间回波强度差异主要是由云和降水对雷达波的衰减所产生。     

日本天气雷达发展概况

影响日本的主要灾害性天气是台风、暴雨和大雪等。而天气雷达在探测台风和雷雨方面有着独到之处。所以从五十年代中期开始,日本就大力发展天气雷达。尽管日本天气雷达建站的时间并不算早,但近20年来发展很快,仅从其密度来看,已经超过美国,居世界第一。本文着重从三个方面介绍一下日本天气雷达的发展情况。 一、天气雷达观测网的建设 日本最早的一台天气雷达,于1954年设置在气象研究所。气象厅正式建立天气雷达站是从1955年开始。首先在大阪、福冈、东京建立三个雷达站。1959—1960年间在南方的种子岛、名濑、室户岬等