双偏振多普勒天气雷达产品三维可视化技术研究

针对双偏振多普勒天气雷达（ CINRAD/SAD ）偏振产品展示缺乏三维空间的几何与拓扑信息问题,通过对双偏振产品的解析与坐标变换,利用 Python 库函数与计算机图形学插值技术,对差分反射率（ ZDR ）、差分传播相移率（ KDP ）与相关系数（ CC ）进行了三维立体（ 3D ）建模重绘。将 ZDR、KDP与CC逐仰角产品进行三维空间立体组合后与单仰角平面产品相比,三维可视化产品可以更直观和全面地展示风暴偏振特征的空间分布状况,有助于获取回波整体结构信息,为灾害性天气监测与预警提供重要参考依据。     

南昌双偏振天气雷达地物杂波抑制效果分析

为评估南昌CINRAD/SAD双偏振天气雷达对地物杂波的抑制效果,使用2019年6—10月南昌单偏振雷达基数据和2022年同期南昌双偏振雷达基数据,对比分析了不同仰角和晴、雨条件下单、双偏振天气雷达反射率频率。结果表明：单、双偏振雷达在0.5°仰角因周边山区地形、建筑物遮挡的影响,在西北方向和东南方向存在明显的数据缺失。升级为双偏振雷达后,在各个仰角上周围反射率高频区的范围明显减小,雷达能有效消除雷达站点周边杂波的影响。晴天时,双偏振雷达对晴空杂波的过滤效果极佳;雨天时,双偏振雷达对南昌周边及梅岭山区的回波进行了弱化处理,可以有效减少地形回波、非气象回波的干扰。双偏振天气雷达产品差分相移率和相关系数能较清楚地辨别出虚假回波,可更好地用于确定降水粒子的信息。     

CINRAD/CC型雷达无回波信号故障检修方法

针对近年来CINRAD/CC雷达无回波故障现象,对出现在天馈系统、发射系统、接收系统、信号处理系统中的故障原因进行整理和分析,发现各系统故障存在一些不同的特征。结合CINRAD/CC雷达回波信号的接收流程以及各分系统的工作原理,采用分类法和逐级判断法,检查雷达状态参数,给出各系统出现无回波故障的检修方法,并提供一些测试数据、关键点测试波形作为维修参考,实际工作中业务人员可通过这些指标进行故障判断和维修。以普洱站一次无回波故障的检修实例,描述如何根据终端参数和各分系统的监测点参数变化情况,对故障原因进行判断,按照信号流程采用分段法对关键点进行分析和测试,找出故障点并排除,同时对整个故障的排除过程进行总结,供技术人员探讨。     

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。     

新一代天气雷达负仰角探测能力分析

由于地球曲率的影响,当CINRAD.SA新一代天气雷达使用目前最低仰角同定为0.5°的模式探测时,探测肓区较大,对低层降水回波的探测能力严重不足.在实地展开试验的基础上,推导了负仰角探测时雷达最低探测高度计算公式,计算出仰角为0.5°、0°、-0.3°、-0.5°时不同探测距离上的雷达最低探测高度,对比分析不同仰角观测模式的主要雷达产品特点,探讨新一代天气雷达使用负仰角观测模式的局限性,提出了新一代天气雷达使用负仰角观测的建议.     

一次春季冰雹的新一代天气雷达产品应用分析

分析了克拉玛依市2006年4月一次冰雹天气过程的天气形势及雷达回波演变,利用克拉玛依新一代天气雷达CINRAD／CC基本产品和导出产品,找出了回波顶高、垂直液态水含量等多普勒雷达产品特征,对冰雹的雷达识别,提高克拉玛依市及盆地中下游地区强对流天气的预警能力,提供了参考依据：     

乌鲁木齐地区层状云降雨雷达回波特征

利用2003年6月至2005年4月乌鲁木齐CINRAD/CC多普勒天气雷达资料结合探空资料,通过对108例层状云降雨雷达回波进行分类,对冷云、暖云、有融化带云回波进行研究,初步提出层状云雷达回波的特征参数,可为临近天气预报及人工增雨作业条件的选择等提供参考。     

新一代天气雷达产品在南疆冰雹天气中的分析及应用

利用南疆阿克苏新一代天气雷达CINRAD/CC的基本产品和导出产品,分析了阿克苏一次冰雹过程的环流背景、环境因子以及冰雹云多普勒天气雷达的回波特征,发现中等强度的垂直风切变和弱回波区是此次冰雹天气的重要特征,并得出垂直累积液态水含量、回波顶高和FY-2C定量产品的简明预报判据,为南疆地区冰雹的临近预报提供了依据。     

春季一次强冰雹天气的多普勒天气雷达特征分析

本文通过利用常规气象探测资料、自动站资料和石河子CINRAD/CC多普勒天气雷达观测资料,对2010年5月2日发生在准葛尔盆地南缘的一次强对流天气进行了分析。结果表明：在多普勒雷达反射率因子PPI图出现了＞50 dBz强回波区及＞60 dBz强回波中心;在RHI图出现了穹窿结构,且＞50 dBz强回波区高度远高于当天０℃层的高度;在平均径向速度图上出现了中气旋、逆风区;在不同仰角的PPI上气流表现出强烈的旋转和上升;垂直累积液态含水量（VIL）产品对冰雹落区预报有很好的指示作用;风暴跟踪信息（STI）对冰雹天气的出现具有很好预警意义,对今后的防雹减灾工作有较好的应用价值。     

新一代天气雷达回波强度自动标校技术

回波强度标定技术直接关系到定量测量的准确度,是新一代天气雷达组网定量测量的基础,是提高天气雷达探测精度的重要手段。简要介绍了新一代天气雷达系统的回波强度自动标校技术,并以CINRAD/CC雷达为例,对新一代多普勒天气雷达(CINRAD/CC)自动标校的技术原理作了详细分析,对其在自动标校中采用的DDS(Direct Digital Synthesis)技术以及标校技术的实施方法作了具体的介绍,对其回波强度自动标校的准确度进行了测量,给出了系统自动标校的实际检验结果。结果表明该系统发射参数、接收参数在出现较大变化时,能保证回波强度的测量准确度在1 dB以内。还对影响自动标校准确度的因素作了分析。     

基于高分辨率高程数据统计分析新一代天气雷达组网的地形遮挡影响

新一代天气雷达由于受到地形限制产生波束遮挡导致波束能量衰减,从而造成雷达探测回波强度偏弱、雷达定量估测降水结果失真,因此对于雷达波束遮挡情况的统计和分析是一项重要的基础研究工作。利用SRTM （Shuttle Radar Topography Mission）数字高程数据对中国目前业务运行的212部新一代天气雷达波束遮挡情况进行模拟计算分析。计算结果包括雷达单站遮蔽角、VCP21模式0.5°、1.5°、2.4°、3.4°、4.3°仰角波束遮挡率、混合扫描及分区混合扫描波束遮挡率、雷达单站探测范围覆盖情况;计算并绘制全国天气雷达组网遮挡率拼图,统计全国天气雷达组网遮挡情况;利用2019年8月广东省11部天气雷达基数据对比验证单站及组网遮挡计算结果。结果表明雷达组网探测面积覆盖率超过70%,整体覆盖效果较好,遮挡计算结果与实际数据对比验证结果高度一致,对雷达数据订正、降水估测等产品具有正贡献。      

利用CINRAD／CB雷达产品对通辽地区一次降雪过程的分析

利用CINRAD／CB雷达产品对通辽地区2007年11月19日一次降雪过程的分析得出：基本反射率因子产品清晰地反映了这次天气过程的开始、发展与结束,可以用来确定降水回波的移动以及未来的趋势;并且通过不同仰角产品的对比可以判断云层的高度、厚度及强度（0．5°仰角产品探测到的云范围要比1．5°、2．4°仰角产品所探测到的大,0．5°仰角产品探测到的云多为低层云系）。速度图产品能够判断大气中的冷暖平流、层结稳定性、某一高度层的风向风速,以及存在的低空急流。对降水过程的预测与监测提供了十分有利的科学依据。     

2003～2004年强对流灾害性天气多普勒天气雷达产品特征分析

利用银川新一代天气雷达2003～2004年汛期监测到的12次强对流天气过程产品,主要包括：强度、速度、组合反射率、冰雹指数、风廓线、风暴追踪信息、垂直积分液态水含量、中尺度气旋等,特别是径向速度回波产品,根据产品图象特征,将其分为3类,分别从中尺度天气学原理等进行深入的综合分析,得出多普勒天气雷达的几种重要产品对强对流天气特别是冰雹天气的临近预报具有重要使用价值,同时与常规数字化天气雷达进行了对比分析。     

改进新一代天气雷达低层探测能力研究

为进一步改进新一代天气雷达低层探测性能和提高风暴顶高的准确性,利用SRTM(Shuttle Radar TopographyMission)地理信息数据,研究和设计新一代天气雷达的体扫模式,主要是增加中低层仰角数和负仰角,以提高我国新一代天气雷达的低层探测能力。选取福州、龙岩两部雷达为例来计算降水模式的仰角,得出两部雷达新的观测模式VCP12。通过观测试验表明,增加低仰角或负仰角后,能够提高雷达的低层探测性能。     

多普勒雷达三维拼图资料在强对流天气监测中的应用

利用多普勒雷达三维拼图产品和石家庄新乐雷达站单多普勒雷达产品,对比分析了2008年6月23日发生在河北省中南部的一次强对流天气过程。结果表明：反射率因子和回波顶高拼图产品展现了整个对流系统自西向东发展、演变的全貌,为全面跟踪灾害性天气影响的时间和地点以及短时、临近预警提供有利依据。同时,根据反射率因子剖面图,不仅可以提前10－20 min对冰雹或大风天气做出预警,而且还可以从回波垂直剖面的形状区别冰雹或者大风,明显的回波悬垂、弱回波区和回波墙是发布冰雹预警的充分而非必要条件。     

CINRAD/SB雷达回波强度定标调校方法

回波强度定标和调校方法是保障CINRAD/SB回波强度测量精度的关键技术,方法不当会导致回波强度测量误差增大,直接影响雷达定量估测降水产品的可靠性。为了满足回波强度测量误差在±1 dBZ范围内的技术要求,根据雷达气象方程,通过对CINRAD/SB接收机测试通道、主通道、天馈系统相关影响回波强度测量误差的因素进行分析,提出了从接收机动态范围和雷达参数调整、线性通道增益定标目标常数定标,到测试通道参数调整的回波强度定标工作流程。总结出以线性通道增益定标目标常数定标为基准,采用测试通道参数测量法或基准法调校,以保证发射功率和接收机动态范围变化导致的回波强度测量误差得到在线实时校正,提高了CINRAD/SB回波强度测量精度。从接收机测试通道、主通道、天馈系统及发射功率4个方面,给出了回波异常的分析和诊断流程。并提出在接收机保护器前端增加机外信号注入口和定标信号功率检测功能,以利于机内外回波强度定标对比校准和消除测试通道参数变化导致回波强度测量误差的建议。