对流边界层湍流结构系数的声雷达研究

本文叙述了在某些对流条件下,声雷达探测温度结构系数和风速结构系数(C_T~2和C_V~2)的简便方法.我们用声雷达在北京对于对流发展较好的自由对流体系作了实验,实验得到了9—10点钟时的C_T~2剖面和冬季13点钟时的C_V~2剖面.剖面结果表明,在Z≤0.7Z_i区间的C_T~2和C_V~2剖面与Kaimal等(1976)在明尼苏达(Minnesota)(陆上)的实验结果比较接近,在0.7Z_i≤Z≤Z_i区间,则我们用声雷达测量的C_T~2剖面和极大值都比Kaimal的结果大,并对两者的差别进行讨论.     

由声雷达回波反演湍流场结构系数

定量测量声雷达回波强度可以导出大气温度结构系数（Ct 2）和速度结构系数（Cv2）。文章简要回顾和评述了过去的工作,并讨论了逾量衰减、风和湍流等因素对该测量的影响。研究表明：逾量衰减主要是由速度场的不均匀性所造成。其次,风场也有不可忽视的衰减作用,在风速达10 m/s时,引起的衰减达50%以上。最后给出了改进后的声雷达方程和反演Ct2和Cv2的方法。初步的试验结果对理论的应用是支持的。     

雨滴谱变化对雷达定量测量单点降水精度的影响

本文用实测雨滴谱资料,分析了雷达对1980年6月17日、1981年6月27日、7月1日三次降水过程进行单点定量测量的误差。根据三次个例分析,发现雷达定量测量降水中因Z—I关系式不同而产生的较大误差,主要不是由雨滴谱谱型的变异所引起的。     

气溶胶粒径区间对其消光、后向散射及消光后向散射比影响的数值分析

我们利用Junge谱对多道光电粒子计数器的测量谱进行了模拟,根据光散射的米氏理论,考察了气溶胶小粒子对其消光、后向散射及消光后向散射比的影响情况,对估计由实测谱及折射指数计算以上三个参量所带来的误差具有一定参考价值.     

对非球形冰晶94 GHz云雷达后向散射和衰减的研究

针对94 GHz毫米波云雷达的数据处理,基于离散偶极子近似法(DDA)计算了几种非球形冰晶的后向散射及衰减效率,探讨了不同冰云模型下冰云的雷达反射率因子(Z_e)和衰减系数(k)及冰水含量(IWC,记作W)的关系。结果表明:(1)形状对冰晶的散射及衰减效率与粒子大小有关。(2)在实际的冰云中,将六角形冰晶和椭圆冰晶看做同体积的球形粒子将低估其衰减和后向散射。将聚合物冰晶看做等体积球形,将高估其后向散射及衰减,子弹花冰晶的后向散射与同体积的球形相比有减小也有增大,但是衰减比同体积球形的小。(3)冰云模型对Z_e-k、Z_e-W关系具有较大影响,假设滴谱相同的条件下,得到了具体冰云模型下对应Z_e-k、Z_e-W关系的系数。这些探讨为我国W波段云雷达的数据处理提供了参考。     

扁椭球雨滴后向散射的Gans理论和T矩阵差异对雷达探测释义的影响

非球形粒子的散射特性研究是双偏振雷达探测数据处理和释义的基础,非球形状同样会影响常规雷达探测数据的处理和释义。在利用雷达进行降水观测的过程中,需要考虑旋转扁椭球雨滴的散射特性。Gans理论和T矩阵法是常用于计算椭球粒子散射特性的算法,但其算法差异会对雷达探测反演带来不同的结果。利用Gans理论和T矩阵法的数值计算,分析旋转扁椭球雨滴的后向散射截面,同时对比常用雷达波段（S、C、X和Ku）内两种算法的后向散射截面的相对差别,以相对差别的阈值得到Gans理论可适用于计算旋转扁椭球雨滴后向散射截面的最大等效半径和尺度参数。在常用雷达波长处对该差异造成的雷达反射率因子Zh和差反射率因子ZDR的影响进行分析。结果表明,在MP雨滴谱下,X波段处Zh的算法差异可达1.66 dBZ,在C波段处ZDR的算法差异可达0.75 dBZ,其他各波长处也有差异。      

711测雨雷达进行单点降水测量的试验

本文根据两年五次试验说明使用711测雨雷达测定近距离单点处一段时间内的累计降水量效果较好。文中还对确定雷达常数C的两种方法进行实测和比较,说明一般测雨雷达站可以使用自记雨量计法求C值。     

分层旋转椭球散射场准解析解级数系数的确定

推导了计算分层旋转椭球散射场准解析解级系数的线性方程组，并采用将各区中椭球角波函数展环境区角汉函数之级数的方法解决了不同区中角波函数不具正交的问题。     

C_N~2剖面的声雷达探测与直接测量

本文简要叙述了C_N~2的声雷达探测方法和直接测量的计算方法,给出在稳定和不稳定条件下用单点声雷达推得C_(N,a)~2剖面。 在80和140米两个高度的C_(N,a)~2与C_(N,d)~2进行比较,结果指出,C_(N,a)~2/C_(N,d)~2的比值与声折射率谱的斜率差异有关.最后还对谱形及其对C_(N,a)~2/C_(N,d)~2比值的影响作了初步讨论.     

雨量计密度对校准雷达估测降水的影响及单点对校准的贡献

利用新一代天气雷达基数据资料和天津三次不同类型降水天气过程的降水量资料,采用变分校准方法,以校准区域内所有雨量计校准雷达得到的估测降水场作为"真值场",对比分析14种不同密度雨量计网校准雷达估测降水的效果,并对雨量计网中单个雨量计站点对校准雷达的贡献进行试验分析。结果表明:（1）参加校准的雨量计密度较小时,雷达估测降水的误差较大,估测效果不好;随校准雨量计密度的不断加大,雷达估测降水的偏差明显减小、估测精度不断提高并逐渐趋于稳定。（2）校准不同类型降水需要的雨量计密度不同,这与降水的性质有关;当校准雷达估测降水的效果与"真值场"的相当时,所需的雨量计密度为121 km²·部^-1。（3）在雨量计校准网中任意增加降水量不为零的站点,会在增加的站点周围出现估测偏差（高估或低估）,偏差的大小与站点降水量相对于其周围雨量计平均值的大小有关、偏差的影响范围则与站点周围雨量计的分布密度有关。（4）任意增大（减小）雨量计校准网中单个站点的降水量会使雷达对站点周围降水的估计偏高（偏低）,高（低）估的程度及影响范围与站点降水量增大（减小）的多少及站点周围雨量计分布密度有关,而与降水类型及降水随时间的演变无关。     

单点声雷达探测垂直速度一种新的处理方法

本文根据几何声学和折射规律,推导出在水平风速作用下单点声雷达测量垂直速度的精确计算公式.对不同水平风速和声束宽度作了数值估计.最后用该方法的计算值与中国科学院大气物理研究所和美国在BAO(波德大气观测站)四家声雷达与塔上直接测量资料进行比较,计算值与实测值比较一致.     

Ocean wave heights measured by a high resolution pulse-limited radar altimeter

Radar measurements of wave height are compared with independent measurements made during the JONSWAP-2 experiment by Waverider and pitch-roll buoys, a shipborne wave recorder and a laser profilometer. The radar data were recorded by a Naval Research Laboratory (NRL) nanosecond-pulse X-band radar altimeter flown in a NASA C-54 aircraft at 3-km altitude under various wind and sea conditions. Averages of 800 pulses of the pulse-limited altimeter data were used to calculate maximum-likelihood estimates of significant wave height (SWH) and skewness of the sea-surface height distribution. The mean values of the radar-estimated SWH were in good agreement with the other measurements. The standard deviation of the values of the radar measurements was typically 10% of the average wave height. A two-dimensional computer simulation of the sea surface indicates that the major portion of the observed standard deviation is attributable to the relatively small sea-surface area illuminated by the radar (125 m × 900 m) rather than to instrumental error. Increasing the number of pulses averaged reduced the variance in the estimates without changing the means. The mean value of the skewness parameter was generally near zero but the standard deviation was typically 0.25. The estimate of SWH did not change when the skewness parameter was constrained to zero.     

声雷达的相关方法测风

本文提出了声雷达相关原理的测风方法。对声雷达相关原理测风进行了试验并和实际测风进行了比较,事实表明,这两种测风方法得到的结果很接近。     

The effects of earth partial specular reflection on the quantitative rainfall-rate measurements by radar

The equations for calculating the echo power from meteorological targets and the energy distribution within radar beam were derived, by taking the earth curvature, atmospheric refractivity gradient, reflection factor and the roughness of the earth's surface into consideration. The estimation based on these equations shows that the rain echo power may deviate from its normal value by a factor of －3 to +6 db depending on the radar height, antenna elevation, wave length, beam width, surface reflectivity and roughness.     

单多普勒雷达对一次龙卷过程的观测和分析

本文利用泰州S波段多普勒雷达观测资料和探空、地面资料对2013年7月7日发生在江苏高邮的一次龙卷过程进行分析讨论。此次龙卷过程由超级单体风暴引发,环境分析显示高邮地区低层位于急流辐合区,高层位于急流辐散区,有利于对流发展。龙卷发生前具有强对流不稳定度和中等风切变。雷达回波资料分析显示超级单体在成熟阶段出现明显的钩状回波,有界回波区以及悬垂回波的特征。旋转速度最强时,有龙卷产生,之后超级单体进入消亡过程。底层强垂直风切变和垂直速度不均匀分布,有利于激发龙卷天气的发生或者促进龙卷天气的维持发展。     

一次强降水及降温天气过程多普勒雷达回波分析

主要应用新一代(多普勒)天气雷达的径向速度产品对2004年4月6日晚上到7日凌晨的一次降温、降雨天气过程进行分析,对新一代天气雷达的径向速度产品作初步了解,以便对今后的预报工作有一定的帮助.     

多部多普勒天气雷达资料同化对暴雨个例模拟的影响分析

利用中尺度模式WRF(Weather Research and Forecasting Model)及其资料同化系统3DVAR,将国内多普勒天气雷达(CINRAD)反射率因子及径向风资料直接用于中尺度数值模拟;对安徽梅雨期一次暴雨过程进行模拟试验,经过质量控制后,分析同时同化安徽省内六部多普勒天气雷达观测资料对模拟结果的影响。结果表明:(1)经过质量控制后,同化雷达径向风和反射率因子对初始场的风场和湿度场均有较为明显的改善,说明用该雷达资料质量控制方案同化雷达资料是可行的;(2)同化多部雷达径向速度资料能使风场气旋性增强,同化反射率资料能调整初始水汽场,使对流层中下层水汽含量增加;(3)同化多部雷达径向风和反射率因子资料,能提前模拟出强降水回波结构,且其中尺度特征更清晰,降水落区和强度预报更接近实况,同化雷达资料对降水预报能持续影响到12 h,并提高了12 h降水预报准确率。     

Comparisons of VHF radar,optical, and temperature fluctuation measurements ofC n 2 ,r 0 andθ 0

Theoretical and Applied Climatology - Comparisons are made of profiles of the refractive index structure parameter (C 2 ) and two derived quantities, transverse coherence length (r 0) and...