地面的部分镜反射特性对雷达定量测雨结果的影响

在考虑到地球曲率、大气无线电折射率垂直梯度、地表反射系数和地面粗糙度等因素对无线电波传播影响的条件下,推演了计算雷达波束内能量分布和气象目标物回波功率的表达式.根据这些公式的计算结果表明,雨区回波功率与不考虑这些因素情况下的值相比较,可有-3至+6分贝的偏差,具体值取决于雷达离地高度、天线仰角、雷达波长、波束宽度、地表反射系数和粗糙度等.     

雷达回波距离衰减的一种订正方法

由于雷达波定向向远处传播时,辐射能量分布在越来越大的面积上,使得同一强度的回波,因距离的不同而在“显示器”上有不同的功率值(通常以中频增益衰减分贝数N表示)。因此在确定回波实际强度时,必须对回波功率进行距离订正。目前一些地方采用如下方法订正。即:     

强降雨区传播效应对双基地系统辅站雷达探测能力的影响

以电磁场散射理论为基础,在已有的小椭球粒子群双基地多普勒雷达气象方程中加入了传播效应项,利用此方程探讨旋转椭球雨滴群旋转轴一致铅直向上,双基地系统在探测均匀雨区、移动雨区和不均匀分布雨区时传播效应的影响。通过与单基地雷达回波功率比较可知,传播效应的存在使得双基地系统辅站一侧回波功率比高值区的范围变大,主站雷达一侧,传播效应对回波功率的影响与入射波的偏振关系有关。      

天气雷达匹配滤波器带宽的研讨

由文献[1]及国产的天气雷达资料看出,国内外天气雷达匹配滤波器的带宽都是根据雷达发射脉冲宽度τ来设计的。本文论证了匹配滤波器的带宽应由降水回波的宽度τ_r0来确定。因为τ_r0要比τ大得多,按τ_r0值设计的带宽可使雷达灵敏度约提高4到8分贝。显然,这个问题的研讨对于提高天气雷达的性能具有实际意义。     

711雷达回波照片的一种“分层显示”法

711雷达没有直观的“分层显示”装置,因此,在取资料过程中,通常的做法是分别拍下不同分贝数的回波照片,必要时才将这些照片排列在一起分析,或者在印放中再加工拼合,这样做不但胶卷相纸用得多,而且麻烦费工。我们现在只在拍片中稍作改革,即可以拍出强回波与0分贝回波合在一起的“分层显示”的照片,使照片的回波形状和结构更加形象直观和准确,     

不同波段垂直指向雷达功率谱密度对比

衰减对回波的影响是雷达探测中的一项重要课题,常用订正方法还有很大提升空间。由于垂直指向雷达观测的功率谱数据包含了非常丰富的微物理及动力信息,该文尝试在功率谱层面对衰减影响机理进行深入讨论,以期改进衰减订正方法。对2014—2016年广东阳江和广东龙门获取的Ka波段毫米波雷达、C波段调频连续波雷达、Ku波段微雨雷达功率谱数据进行对比表明:3部雷达功率谱谱型基本一致,具有一定可靠性。米散射效应反映在功率谱上即经过某一速度后回波强度谱密度的陡降,当降水下落末速度达临界速度时,会对衰减量的计算造成影响。雷达波长越短,受衰减影响越大,衰减对功率谱的影响表现为谱的整体下移,最终导致回波强度小于真值。对于对流云降水,单纯使用经验订正公式获得的结果可能与真实值相差很大,此时需要考虑降水粒子谱分布,在功率谱层面上对订正进一步改善。     

毫米波云雷达功率谱密度数据的检验和 在弱降水滴谱反演中的应用研究

本文首先利用数值模拟的方法,分析了利用毫米波云雷达功率谱密度反演雨滴谱时,降水粒子米散射效应、空气湍流、空气上升速度等对雨滴谱和液态水含量等参数反演的影响;建立了功率谱密度处理及其直接反演雨滴谱、液态水含量、降水强度和空气上升速度的方法;并利用2012年7月在云南腾冲观测的二次弱降水数据,采用毫米波雷达和Ku波段微降水雷达观测的回波强度、径向速度垂直廓线以及780 m高度上的功率谱密度对比的方法,以及毫米波云雷达观测的780 m高度上功率谱密度、回波强度与地面雨滴谱计算得到的这些量的对比方法,分析了毫米波雷达数据的可靠性;并将780 m高度上毫米波雷达反演的雨滴谱与地面雨滴谱数据进行了对比,分析了毫米波雷达反演的雨滴谱的准确性;分析了毫米波雷达回波强度偏弱的原因,讨论了该高度以下降水对毫米波雷达衰减的影响。结果表明:空气湍流对弱降水微物理参数反演影响不大,而空气上升速度和米散射效应均对反演结果有一定影响;毫米波雷达观测到的径向速度和功率谱密度与微降水雷达比较一致,回波强度的垂直廓线的形状与微降水雷达也比较一致,但毫米波雷达观测的回波强度偏弱;与雨滴谱计算值相比,毫米波雷达观测的低层的回波强度也偏弱,天线上的积水是造成毫米波雷达回波强度变弱的主要原因。毫米波雷达观测的低层的功率谱密度与地面雨滴谱观测的数据形状比较一致,但有一定的位移。毫米波雷达反演的雨滴谱与地面观测的谱型和粒子大小也比较一致。这些结果初步验证了毫米波雷达观测的功率谱密度及其反演方法的可靠性。     

天气雷达回波区域拼图实现方法

针对目前天气雷达存在型号繁多、开机时间不定等问题，提出天气雷达回波图像功率、时间、空间的归一处理方法，将不同雷达的回波图像归一化，为拼图提供统一的数据源，利用重叠区域回波技术构成组网雷达回波图像，采用球面投影技术，得到较为理想的天气雷达区域回波图。     

气象回波宽度与雷达最小可测功率关系的研究

本文通过测试和理论分析,证实了雷达的最小可测功率P_(smin)与雷达接收机输入的气象回波的宽度τ_w有关。因此必须按照气象回波的宽度未标定P_(smin) 然后用最小可测信号法测定回波功率P_(?)以提高测量的精度。此外,雷达最大探测距离R_(max)与最小可测功率P_(smin)有关,所以计算R_(max)对,也应用与实际回波宽度相应的P_(smin)未求得R_(max)。     

天气雷达定量测量中若干问题的讨论

本文总结了1972—1978年对3.2厘米天气雷达的标定工作,讨论了标定在雷达定量测量中的重要性。主要结论是: (1)雷达参数逐年有变化,必须经过标定后才能进行定量测量。雷达一经安装固定,几个对测量Ze有影响的因子中,变动较大的是Pr_(min)。对本雷达,在冰雹季节内用讯号发生器校准,Pr_(min)变动不超过3分贝。由此所得Ze值的最大变幅为±2分贝 (2)施放携带标准反射体的气球,可以直接标定出给定距离上气象目标物的雷达最小可测反射率因子Ze_(min)值,由此计算所得Ze值的最大变幅为±1分贝。此法简便、实用,并且排除了雷达高频系统变动的影响。     

一次雷达回波图像缓慢变坏的故障

分析新一代天气雷达出现故障报警,并且伴随有回波图像变坏的现象。通过数据、图像分析,发现雷达回波图像变化与雷达性能参数如系统噪声温度、线性标定等数据的变坏有关。硬件检查结果表明,由于下光纤板电路故障,接收机保护器响应信号无法发送,影响保护器的正常工作及测试信号对雷达功率的正确测量,导致雷达性能参数变坏及回波图象变坏。     

基于功率谱的风廓线雷达回波强度定标方法

风廓线雷达已在我国得到大范围的业务布网应用,现有业务产品主要为风场信息。为了充分发挥风廓线雷达的作用,获取更多的天气过程信息,该文提出仅使用风廓线雷达返回信号功率谱进行数据定标（DCNP）的方法。使用雷达系统噪声功率对返回信号功率谱单位幅度进行标校计算,基于标校后的雷达探测功率谱分布数据计算回波强度功率谱密度分布、回波强度、大气折射率结构常数。利用2017年北京风廓线雷达、2016年南京风廓线雷达和2018年梅州风廓线雷达观测数据,对我国业务运行的3种主要型号风廓线雷达进行算法评估试验。定标方法的计算结果稳定,风廓线雷达不同探测模式之间的一致性较好。使用每个测站定标结果与相邻天气雷达数据进行比较,风廓线雷达回波强度定标结果与天气雷达也有较好的一致性。DCNP方法与基于信噪比（SNR）的强度计算方法进行比较,与SNR方法相比,DCNP方法定标结果更加稳定可靠。     

风廓线雷达回波强度和速度标定问题研究

文章讨论了风廓线雷达标定系统中的两个问题。首先,在风廓线雷达回波强度标定原理的基础上,依据雷达气象方程,分析了发射功率变化和接收机增益变化对回波强度测量精度的影响,提出了通过实时测量每个脉冲重复周期内发射采样脉冲功率和回波功率在数字中频接收机的输出值,改善回波强度测量精度的方法。其次,在风廓线雷达速度标定原理的基础上,分析了速度标定中因I/Q信号的幅度、相位不平衡造成的镜像谱分量,提出了一种基于信号时域统计特性的订正方法,并利用I/Q信号数学模型进行了仿真实验,结果表明,该方法可以有效抑制I/Q信号幅相不平衡产生的镜像谱分量。     

用雨滴谱资料校验XDR雷达回波强度

XDR雷达在成都市人工影响天气的应用过程中,由于雷达回波衰减,经常发现在强降水天气情况下其提供的回波强度dbz与实际情况不同,如炮点出现强降水而雷达在炮点位置的回波很小甚至没有.而利用雨滴谱可计算出近地面气象目标的dbz值,该值可比较客观地反映近地面的降水情况.本文讨论了利用雨谪谱计算近地面气象目标dbz值的方法,以及比较该值与XDR雷达提供的dbz值的差异,并从中找出这些差异的规律,以利用雨谪谱资料校验XDR雷达回波强度.     

天气雷达径向干扰回波去除方法的比较

基于SA多普勒天气雷达资料,使用滤波法、插值法和功率法对径向干扰回波进行剔除,并对3种方法的去除效果进行对比。结果表明:(1)滤波法适用于晴空径向干扰回波的去除,在有降水特别是降水回波与干扰回波混合的区域滤波法效果较差;(2)若只有单一方位存在径向干扰回波时使用插值法去除回波效果较好,而多个方位存在干扰回波时插值法效果较差;(3)功率法通过处理雷达接收功率,对连续多方位存在的干扰回波,以及径向干扰回波与降水回波重叠的情况,都有较好的识别及去除干扰回波的效果。在有降水时,降水回波越弱,对干扰的订正越强;降水回波越强,对干扰的订正越弱;晴空时,径向干扰回波基本被全部去除。     

基于模糊逻辑的风廓线雷达功率谱数据质量控制研究

随着风廓线雷达组网观测系统建设的推进,质量控制是提高风廓线雷达观测资料应用效益的重要环节。通过介绍风廓线雷达回波信号的产生机理、信号与数据处理流程,研究了风廓线雷达多普勒功率谱的湍流回波与干扰回波的特征,给出了功率谱的特征量,提出了基于模糊逻辑提取大气湍流回波信息的质量控制方法,改进了多普勒速度估算的准确性。为检验质量控制方法的可靠性,以合肥2008年6月4日10:42:16(北京时,下同)东波束和8日10:36:20西波束的多普勒功率谱数据处理为例开展了风廓线观测资料质量控制的个例试验分析,结果表明处理后观测资料的可用性较好。     

威宁X波段双偏雷达与昭通C波段天气雷达回波强度对比

为了能够更加准确地预警贵州威宁及其周边地区的冰雹和其他强对流天气过程,尽可能多的减小各型雷达回波强度的差异,以昭通C波段天气雷达为基准,选取昭通C波段天气雷达和威宁X波段双偏雷达同步观测体扫资料,对3组强对流天气过程回波特征进行了详尽的对比分析,结果表明:威宁X波段双偏雷达与昭通C波段天气雷达回波强度测量值存在一定的误差,前者回波强度整体较后者偏大;观测目标距离两者越近回波强度误差值越小,反之越大;两者对距离较近的观测目标回波强度值一致性较好。     

给711雷达增加高显方位指示电路

在雷达观测中,对各种回波进行照相是一项重要的基础工作。由于711雷达没有自动照相装置,所以照相程序比较麻烦。为了简化操作和使所获得的资料准确及时,我们进行了一些改革。例如,在显示器的面板上,安装有照明的钟表和透明有机玻璃板,使照相时的日期、时间,天线仰角、衰减分贝数等要素,都能拍摄在胶片上。从而免去了照相登记簿和回波照     

台站级CINRAD/SA雷达数据质量检测技术及应用

新一代天气雷达产品均由雷达基数据直接或通过算法等生成的,可能会出现数据质量问题,因此,利用雷达基数据和雷达主要状态信息,开展数据质量检测,能及时发现雷达回波强度异常值、无回波、奇异回波图等问题。本文对CINRAD/SA雷达运行的性能参数、监控信息、报警信息进行梳理,形成判据及阈值,并对江苏省SA雷达异常回波、基数据进行统计、分析,以解决由于雷达本身原因造成的回波异常,构建台站级雷达数据质量检测的方法,重点对雷达基数据进行数据质量检测,及时发现异常回波、无回波等数据质量问题,通过短信预警,指导台站进行维护维修,从而限制由于雷达自身原因造成的异常回波资料进入预报领域。     

用雨滴谱资料校验XDR雷达回波强度

XDR雷达在成都市人工影响天气的应用过程中，由于雷达回波衰减，经常发现在强降水天气情况下其提供的回波强度dbz与实际情况不同，如炮点出现强降水而雷达在炮点位置的回波很小甚至没有。而利用雨滴谱可计算出近地面气象目标的dbz值，该值可比较客观地反映近地面的降水情况。本文讨论了利用雨谪谱计算近地面气象目标dbz值的方法。以及比较该值与XDR雷达提供的dbz值的差异，并从中找出这些差异的规律，以利用雨谪谱资料校验XDR雷达回波强度。