新一代天气雷达及其遥感新技术应用研究

围绕气象业务需求和雷达气象的国际前沿，新一代天气雷达建设及雷达新技术以在灾害性天气监测和预测中的应用为主要目标，开展了新一代天气雷达资料质量控制、风场反演、三维数字组网等工作。双多普勒雷达和双多基地多普勒雷达在暴雨和对流系统三维探测、反演、中尺度动力和热力结构分析中发挥了重要作用。与业务单位和雷达生产厂家开展了广泛的合作，在暴雨和新疆对流过程风场中尺度结构分析等方面形成了有创新性的科研成果。在新一代天气雷达应用方面形成了有业务应用前景的成果。     

多普勒气象雷达技术专利分析

多普勒天气雷达在强对流天气探测、云雾物理研究及灾害性天气警报和短时预报及研究方面有着广泛的应用.本文采集1985年到2007年世界多普勒天气雷达技术专利文献,建立专利数据库,从技术和竞争两个方面对多普勒天气雷达的发展脉络和竞争格局进行定量和定性分析,揭示出多普勒天气雷达技术已处于较成熟阶段,美国无论是在专利数量还是专利质量上都占绝对优势地位;本文还列出了前十位世界上重要研发机构专利申请量,并对在我国申请的国内外申请人拥有专利情况进行对比分析,最后提出了若干有关我国发展多普勒天气雷达技术的专利战略.     

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。     

灾害性天气在雷达上的强度及速度场特征

利用１９９８年７１４ＣＤ多普勒天气雷达采集到的相对完整的１０次灾害生天气过程资料,分析了这些过程的强度场和速度场图像特征及其与灾害性天气的对应关系,为利用７１４ＣＤ多普勒天气雷达进行灾害性天气监测、预报和服务了参考依据。     

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。     

714CD雷达资料在短时灾害天气预报中的应用

作者总结了１９９４－１９９６年７１４ＣＤ雷达观测资料在河南省短时生大灾害性天气预报中的应用。着重分析了多普勒速率场上的中尺度天气系统，图像特征以及与短时暴雨，强对流天气的对应，并归纳出短时预报技术流程。     

新书架

正《多种雷达集成技术在中国南方暴雨监测中的应用》刘黎平等著该书从雷达探测暴雨、台风中尺度结构及其临近预报的需求出发,从新一代天气雷达在灾害天气监测和预警中的应用和雷达新技术的发展,特别是新一代天气雷达质量控制和三维基数据拼图、毫米波雷达及其在云探测中的应用、双线偏振雷达资料分析方法和应用研究等方面介绍了国内的最新研究成果。该书对雷达遥感研究、雷达技术发展、雷达在暴雨监测中的业务应用等方面均有重要参考价值,是雷达气象方面的研究生、预报员和雷达技术人员的重要参考书。     

新一代天气雷达灾害性天气警报和短时预报系统

由中国气象科学研究院主持，北京、湖北、广东、安徽和厦门等省市气象局科研人员参与的以多普勒天气雷达实时观测资料为基础的新一代天气雷达灾害性天气警报和短时预报系统于2006年底完成，建立了一整套回波特征参数定量提取技术、风场反演技术、灾害性天气自动识别技术以及自动和人机交互的0～2h暴雨、大风、冰雹的预报和0～2h降水预报技术。     

新一代多普勒天气雷达在强对流天气过程中的应用

介绍多普勒天气雷达产品在2005年4月22-23日强对流天气过程中应用的情况,并对使用多普勒天气雷达产品的过程加以总结,为预报员使用雷达产品预测灾害性天气提供参考。     

温州单多普勒雷达资料三维风场反演初步试验

简要地介绍了温州单多普勒雷达三维风场反演的方法和几个应用个例,为进一步提高雷达资料在台风等灾害性天气短时临近预报中的作用进行了初步的探索。     

便携式雷达现场测试和诊断移动平台设计及应用

便携式雷达现场测试和诊断移动平台是集雷达系统设备性能参数测试、故障诊断、维修保障等功能于一体的新型技术保障平台。该平台通过仪器仪表的集成、综合检测的流程化、应用软件和配套工装的开发,可解决雷达站缺乏系统的测试维修与诊断手段、故障诊断与维修主要依靠厂家、远程测试与诊断指导的技术手段和能力薄弱、台站配备的仪器仪表单一等主要业务问题。该平台对雷达站现场开展雷达系统设备的故障检测、测试分析、维修指导等工作具有重要的现实意义,能给雷达现场测试维修、故障诊断及快速恢复系统正常运行提供便利和帮助。     

风廓线雷达产品数据置信度研究

随着风廓线雷达技术的发展,高空风探测参量越来越多,数据精度不断提高,探测能力得到了极大提升。评估风廓线雷达数据置信度是风廓线雷达应用中需要解决的重要问题。本文基于径向数据和风场合成两个阶段,在风廓线雷达数据反演过程中形成数据置信度算法,并引入噪声电平。同时,利用南京同站址风廓线雷达和探空1 a的资料进行匹配比对,对置信度算法性能进行评估,结果表明该置信度算法可行。将置信度算法植入风廓线雷达数据处理软件中,能实时输出含置信度的风廓线雷达产品数据,有利于预报人员合理使用置信度较高的风廓线雷达产品数据。对于置信度较差的产品数据进行分析,可有助于及时发现雷达的潜在故障。     

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。     

雷达测雨及其在水文水资源中的应用研究进展

在回顾国内外雷达网建设和在水文水资源学中发挥重要作用的基础上,着重对国内外的雷达降水的估测算法、雷达临近降水预报和雷达测雨信息在水文模型中的应用研究进行了探讨和分析,并就未来雷达技术应用于水文水资源学的研究进行了展望。     

偏振气象雷达发展现状及其应用潜力

偏振雷达是近二十多年来发展起来的新型天气雷达。由于它的问世，极大地促进了雷达气象和云及降水物理学科的发展，增强了人类认识和抗御天气灾害的能力。本文结合中国科学院寒区旱区环境与工程研究所以及世界各国偏振雷达发展的情况和经验，主要就圆偏振雷达、椭圆偏振雷达和双线偏振雷达的发展现状及其在云和降水物理研究以及人工影响天气方面的应用潜力进行说明，它对我国新兴的偏振雷达的发展和应用事业有一定的指导和借鉴意义。     

天气雷达反射率基数据质量控制的几种算法

回顾了国内外针对基数据质量自动控制技术的研究进展;详细介绍了基于模糊逻辑的雷达回波分类算法、基于水平和垂直反射率结构的质量控制算法、基于神经网络的天气雷达数据质量控制方法的设计思想、计算步骤和适用范围,并对3种算法的优缺点进行了比较;最后对质量控制技术的发展作了展望。结果认为,基于水平和垂直反射率结构的质量控制算法可以有效地识别地物杂波,算法相对简单且效率较高,适合业务使用。     

Current Status and Future Challenges of Weather Radar Polarimetry: Bridging the Gap between Radar Meteorology/Hydrology/Engineering and Numerical Weather Prediction

After decades of research and development, the WSR-88 D(NEXRAD) network in the United States was upgraded with dual-polarization capability, providing polarimetric radar data(PRD) that have the potential to improve weather observations,quantification, forecasting, and warnings. The weather radar networks in China and other countries are also being upgraded with dual-polarization capability. Now, with radar polarimetry technology having matured, and PRD available both nationally and globally, it is important to understand the current status and future challenges and opportunities. The potential impact of PRD has been limited by their oftentimes subjective and empirical use. More importantly, the community has not begun to regularly derive from PRD the state parameters, such as water mixing ratios and number concentrations, used in numerical weather prediction(NWP) models.In this review, we summarize the current status of weather radar polarimetry, discuss the issues and limitations of PRD usage, and explore potential approaches to more efficiently use PRD for quantitative precipitation estimation and forecasting based on statistical retrieval with physical constraints where prior information is used and observation error is included. This approach aligns the observation-based retrievals favored by the radar meteorology community with the model-based analysis of the NWP community. We also examine the challenges and opportunities of polarimetric phased array radar research and development for future weather observation.