X波段双偏振雷达相态识别与拼图的关键技术

X波段双偏振雷达具有时空分辨率高、易于布网的特点,但散射特性差异和衰减影响使现有S波段雷达的相态识别和拼图算法不适用于X波段双偏振雷达。该文针对X波段相态识别及拼图产品的关键技术开展研究,提出基于准垂直剖面的融化层识别方法、基于数据质量的置信度阈值调整方法、基于统计的隶属函数参数改进方法和基于衰减程度的拼图融合方法。通过对比改进后可有效提升水凝物相态识别结果的可靠性和多雷达拼图结果的合理性。在2016年汛期北京典型个例中,融合后的X波段雷达网与当地S波段业务雷达相比能够提供更精细的回波结构和水凝物相态分布,有效缓解S波段雷达在近处探测能力降低的问题,识别的降雹区与地面观测相符。     

基于消息调度的江西省天气雷达拼图技术方法

为提高多普勒天气雷达资料处理效率,基于消息中间件技术、数据缓存等技术,开展了雷达资料处理与组网拼图技术应用研究.采用RabbitM Q消息中间件,实现雷达资料质量控制、网格化处理、数据缓存等实时调度处理.采用多进程技术,实现雷达资料组网拼图和可视化绘制.在此基础上,构建分布式并行业务运行系统,对江西省8部多普勒天气雷达进行组网拼图处理,实时制作时空分辨率分别为6 m in和0.01°的雷达拼图产品.基于消息的雷达拼图技术显著提高了数据处理时效,满足了天气监测预警等精细化气象业务服务需求.     

完善磁控管多普勒天气雷达的新措施：民航广州多普勒天气雷达的设计新特点

1992年民航广州中心气象台从美国EEC公司引进一部DWRS－885多普勒天气雷达，这部雷达除了保持和发扬EEC以往多年来制造雷达的传统经验外，还第一次在发射机的调制器中增加了D－Q电路，使雷达的主要性能指标有了新的突破，而且这个方法对所有其他类型的雷达都适用，为全面提高该厂各种雷达发射机性能积累了宝贵的经验，值得我国天气雷达界借鉴。l民仅广州乡普勒天气雷达的引进背景1988年民航广州准备引进一部S波段大功率远程探测多普勒天气雷达，从当时世界各雷达厂家生产情况分析，S波段天气雷达厂家中，EEC是生产该类型雷达经验丰富…     

长江流域多普勒雷达回波强度资料对比分析

利用2002年夏季长江中下游外场试验中几对双多普勒天气雷达资料，对比分析了同一时间、同一位置的S波段与C波段雷达的CAPPI和部分PPI回波强度资料。分析结果显示，宜昌和荆州雷达回波强度统计分布一致性较好，合肥、马鞍山、无为三部多普勒雷达回波强度统计分布一致性相对较差。回波强度资料的散点图表明，不同雷达回波强度资料之间的相关性较低。另外进一步证实C波段雷达在大范围降水区域需要进行降水的衰减订正。     

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。     

多普勒天气雷达的统一授时和同步观测初探

多普勒雷达在短时预报和强对流天气的监测中发挥了很好的作用,将多部雷达科学地进行组网拼图,能够更好地发挥雷达的合力效能,而对参与组网的多部雷达进行统一授时,实现同步观测,可以进一步提高雷达拼图的质量。据此,介绍了采用GPS时间系统对雷达进行授时的具体方案,以及实现雷达同步观测的技术方法。     

山东省S波段与C波段天气雷达回波强度的对比分析

山东省济南市的S波段天气雷达与泰山山顶处的C波段雷达相距67 km。为了定量分析两部雷达扫描观测的回波强度在不同个例中的差异程度,从2007—2010年两部雷达观测中选出10次有明显回波的个例,对3个高度的CAPPI及相同观测区域的格点化回波强度资料进行对比分析。结果表明:10次个例的整体对比中,两部雷达在3个高度(2、3、4 km)的CAPPI回波强度资料的概率密度有较好的相似性;两部雷达回波强度均值随着选取高度增加而增大,每个高度上S波段均值较C波段大2 dBz左右。其中,6次降雨个例3 km的CAPPI资料对比中,一次平均强度小于30 dBz的降水过程,且强回波所占比例较小,C波段雷达衰减小,两部雷达测量回波强度一致性最好;其余5次过程中,S波段雷达测量的平均回波强度值均在30 dBz以上,且强回波所占比例较多,C波段由于衰减等原因,两部雷达的测量存在不同程度的差异。     

吉林省四部五公分雷达组网拼图技术研究及实现

吉林省先后部署了白城、长春、延吉、通化4部5公分雷达。其中白城和长春是多普勒雷达,而延吉和通化是713雷达。这4部雷达的监测范围覆盖了吉林省绝大部分地区。因此,为了更好地发挥雷达实时监测和预警的作用,做好吉林省的灾害天气联防,我于2003年底开始着手进行吉林省4部5公分雷达组网拼图的研究工作,并于2004年4月完成了大部分工作。软件实现了定点、实时处理4部雷达的上传数据,并把4部雷达的强度回波进行拼图显示,与吉林省地图叠加,最终形成gif格式的文件上网下发的功能。     

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。     

华南暴雨试验天气雷达数据处理及暴雨中尺度结构个例分析

文中描述了华南暴雨试验多普勒天气雷达数据的处理方法，建立了一套集图像显示、数据预处理及风场反演分析为一体的多普勒天气雷达的分析应用系统。该系统生成了三维正方形网格和经纬度网格的回波强度值，以及经噪声控制和速度扩展的径向速度风场，提交了华南暴雨试验雷达数据库。该文以1998年6月9日08:00(北京时) 探测数据为例，给出了华南暴雨试验区内4部多普勒天气雷达的反演雨强图和两部雷达的风场反演拼图，并进行了暴雨中尺度风场结构的初步分析。     

鄂尔多斯火箭增雨监控指挥系统设计与实现

为了提高火箭增雨作业科学性、合理性,有效发挥火箭联合作业、集团作业的优势,实现火箭增雨效益最大化,开发了基于GPS、GIS、GPRS,结合SQL Server数据库的鄂尔多斯火箭增雨监控指挥系统,实现对地面火箭增雨车辆等移动目标的准确定位、跟踪及控制、实时指挥作业。同时系统通过应用GPRS与Internet和数据库直接访问,实现了监控中心无硬件接收设备,解决了对火箭作业实时监控难和费用高的问题。另外系统实现了空域请求功能,有效地解决了空域请示难、时间短困难。     

TREC算法在人工影响天气作业指挥系统中的应用

雷达回波外推是解决人工影响天气指挥炮点作业时间选取的有效途径。文章介绍了雷达回波外推的相关性跟踪方法（TREC）,由TREC矢量得到的回波移向移速,以6 min为间隔,线性外推4次回波,根据外推回波是否落在炮点的有效射程范围内,得到回波到达炮点射程范围的时间,为炮点作业时间的选取提供参考。个例分析表明,外推回波落在炮点有效射程范围的外推时间与回波实际落在炮点的有效射程范围内时间点基本吻合。     

利用地基GPS观测火箭人工催化后大气水汽变化

为观测火箭人工催化后大气中水汽的变化规律,利用河北省秦皇岛市单站地基GPS观测数据,对2006年5月21日在该站上风方实施的两次火箭人工增雨作业进行了分析.结果发现单站地基GPS上空层状云在人工催化开始后l～3 h左右,都出现了大气中可降水量(PWV)下降的同时逐时雨量增加等现象,在天气系统前期作业,PWV得到较快恢复和补偿,人工增雨效果较后期明显.将观测结果与早期和最近模式研究结果进行了比较,具有较好的一致性.     

风对BL 1A型增雨防雹火箭弹道的影响及修正

当风速较大时,BL-1A型增雨防雹火箭发射后的飞行轨迹与厂家提供的火箭弹弹道曲线相差很大。火箭顺风发射飞行时,风使火箭弹体仰角抬高,逆风发射时,风使火箭弹体仰角降低;右侧侧风将使弹体向右侧滑,左侧侧风将使弹体向左侧滑,对出膛后火箭飞行方位角产生影响;火箭飞行中还会随风漂移。使火箭不能进入云体有效部位播撒作业,影响作业效果,有时甚至超出安全射界,造成安全隐患。结合近几年的作业实践,提出参照BL-1A型火箭标准射角对应的弹道曲线,并根据地面和高低空风向风速情况,通过对发射仰角和方位角的调整来进行风修订,使调整后的发射角保证催化剂开始撒播时的火箭高度、方位满足预定作业要求,自毁点控制在预定范围内。     

TK 2GPS人影探空火箭与L波段探空数据差异性分析

开展TK-2GPS人影探空火箭探测数据的分析检验,对于了解试验仪器的适用性和数据可靠性及其在人影中的应用前景非常重要。利用TK-2GPS人影探空火箭和L波段探空资料,采用平均偏差、均方根误差和相关系数等分析方法,对两种探空的温度、相对湿度、风向及风速等要素的差异性和变化特征进行了对比分析,并对可能造成差异的原因进行了探讨。结果表明:探空火箭与L波段探空同要素间均呈显著的正相关,通过了0.05及以上显著性检验。温度、风速平均偏差和离散度较小,相关性最好;相对湿度的平均偏差虽大,但相关性较好;风向在各高度层的离散度较大。两种探空的温度、风速垂直廓线变化趋势一致性高;相对湿度垂直廓线变化趋势存在一定差异,前者相对湿度较后者明显偏小。随水平探测距离的增加,探空火箭探测数据相对L波段探空的偏差值有所增大。通过相关分析建立的相对湿度订正方程,能很好地对探空火箭的相对湿度进行订正。     

远程控制人工影响天气火箭自动化作业系统

为提高人工增雨火箭作业自动化程度,应用GIS、GPS、GPRS技术,以雷达为主要指挥手段、集雷达图像分析、作业预警、作业指挥、火箭状态、数据传递、火箭管理等项功能为一体,建立远程控制人工影响天气火箭自动化作业系统.该系统将指挥中心形成的作业指令无线传递给作业火箭,实现了远程控制火箭的自动旋转和发射,较好地解决了火箭操作烦琐、参数设计不科学、作业记录不完整、指令传输慢等问题.     

火箭增雨作业效果评估分析

火箭人工增雨作业效果评估一直是社会普遍关注的问题.利用火箭开展增雨作业,具有投资少、操作简单,效果显著的特点,自2003年起,朝阳市龙城区政府投资开展火箭增雨作业,不间断地在辖区内开展作物生长季火箭增雨作业.利用降水变化分析和影响区和非影响区对比分析方法,分析了龙城区3年增雨作业情况,进行人工增雨效果评估,得出火箭增雨作业的增雨效率为33%的结论.     

火箭增雨作业中雷达和3S技术的应用

为了提高作业的科学性，采用新一代多普勒雷达和3S技术指挥火箭车适时科学流动作业，在分析当地天气特点、雷达回波特征以及充分运用现有人工影响天气技术的基础上，运用多普勒雷达指挥作业对不同类型云进行催化时目标云的选择、催化潜力判断、时机把握、催化部位的确定等关键问题进行了研究。提出了包括雷达监测、判别指标、作业参数生成和效果反馈分析等内容的新一代火箭增雨作业技术方法，并运用3S技术对作业车辆实时定位跟踪，适时调整，科学指挥火箭车流动作业的技术思路。     

地面电晕离子对空中引雷始发过程的影响

利用已建立的“地面电晕离子的演化模式”对甘肃省平凉地区一次雷暴过程的空中电荷密度和环境电场的演化情况进行了模拟,发现地面尖端产生的电晕离子如果不被俘获便可在１ｍｉｎ左右内到达５００ｍ的高度上。对空中引雷火箭发射前的空中电场分析表明,引雷成功的关键除有足够长的导线以使导线两端的电场产生畸变外,另一个重要的条件是火箭－导线系统顶端能处于强的环境电场中以满足顶部流光的产生和持续传输。另外,低空较强的环境电场对火箭－导线系统下端下行流光的发展和空气间隙的击穿有重要的促进作用。一次空中引雷触发高度上的电场大于５０．０ｋＶ／ｍ,火箭－导线系统下行正流光持续传输的电场值为１９．０ｋＶ／ｍ,放电过程首先起始于火箭－导线系统下端正流光的产生。根据多年的实验资料,建议实际引雷试验时,以５００ｍ高度上的电场为参考来决定火箭的发射时刻,北方雷暴大于５０ｋＶ／ｍ,南方雷暴大于２５ｋＶ／ｍ。     

火箭增雨作业部位和催化剂量的确定

讨论了采用新一代多普勒雷达指挥火箭增雨作业时。对大连地区不同类型云催化时目标云选择、催化潜力判断、催化时机把握、催化部位确定的技术思路和方法。