偏振微波雷达探测大气研究进展及几个问题的考虑

近年国际上偏振微波雷达探测大气研究有了重要进展,成为雷达气象学研究的新热点,并可能成为天气雷达发展的重要方向。介绍了微波圆偏振技术现状和双线偏振测量技术体制的重要进展,以及近年在气象应用中所获得的最新研究结果,展望了偏振探测技术的应用前景。进一步讨论了开展偏振探测技术研究所应考虑的有关偏振类型、实现体制、方案设计、产品算法和波段选择中的问题,对偏振探测技术研究具有参考价值。     

机载多普勒天气雷达及应用研究进展

机载多普勒天气雷达由于其灵活机动性,在台风、暴雨等灾害性天气系统中尺度三维精细结构研究中发挥着重要作用.对机载多普勒天气雷达技术及其资料应用进行了概要性综述,主要从机载多普勒天气雷达发展历程、4种主要机载多普勒雷达技术特点、雷达天线扫描策略、单多普勒雷达风场反演技术、双多普勒雷达风场反演技术、雷达资料同化以及目标观测等方面进行阐述和分析;着重讨论了应用中需要解决的问题.最后,指出发展具有快速扫描和双偏振功能的机载相控阵多普勒雷达是机载天气雷达的发展方向,它可以获取高时空分辨率的探测数据,能够对云和降水系统的三维精细动力结构、热力结构以及微物理结构等进行综合研究.     

毫米波测云雷达的特点及其研究现状与展望

云在大气的能量分配、辐射传输,尤其是水循环系统中有不可忽视的作用。云探测对云物理、人工影响天气、气候变化和航空航天等领域有重要意义,是大气科学研究的热点之一。尽管目前已经发展了很多种遥感设备对云进行观测(如激光雷达、卫星、云幂仪等),但这些设备无法得到高时空分辨率的云水平和垂直结构,而毫米波雷达是云三维精细结构探测的重要工具。由于毫米波雷达具有更接近小粒子尺度的短波长,因此更适合用来探测弱云,同时毫米波雷达也存在衰减严重的缺点。介绍了毫米波雷达的特点以及其探测小粒子的优势;对比分析了其与新一代多普勒天气雷达、晴空风廓线雷达的差异,得出：毫米波雷达具有高时空分辨率,能够更精确地反映云的垂直和水平结构,比普通天气雷达更适合监测云的变化。概括了国内外毫米波测云雷达的发展现状以及在云物理研究方面的情况,并展望了国内毫米波雷达未来研究的方向。     

地质雷达在活动断裂探测中的应用与进展

结合国内外最新研究成果,对地质雷达技术在活动断裂探测中的应用进行了系统分析和总结,重点对地质雷达在城市活断层探测、古地震探测和断层识别方法的研究现状进行了阐述,并结合理塘活动断裂的应用实例进行评述。最后,提出了地质雷达探测活动断裂现存的问题,对该技术探测活动断裂的发展方向和应用前景进行了展望。      

海上大气波导研究进展

大气波导是对流层中具有异常大气折射率梯度的大气层,对于评估和预测电磁波传播和海上探测通信系统等具有重要的科学意义和应用价值.以海上发生的大气波导类型为线索总结了与大气波导相关的研究方法.在蒸发波导研究中以相似理论为基础,开发蒸发波导诊断模型为重点,开展区域海域适应性研究;海上悬空波导和表面波导从早期的定性分析到目前精确定量研究过程中,中尺度数值模式逐渐成为极其重要的研究手段,不仅提高了特定天气过程中大气波导模拟预测精度,而且在此基础上开展区域大气波导环境研究,分析其出现规律、气候原因等.针对海上大气波导研究现状,借鉴气象上的手段和技术,开展海上水文气象调查和电波传播实验,结合中尺度数值模式和海气耦合模式,采用同化技术和集合预报等手段,提高海上低空大气波导量化精度.     

浅析地质雷达技术在我国的发展及应用

我国从上世纪八十年代开始引进地质雷达技术,到现在已经发展的相当成熟了。地质雷达技术以其高分辨率、无损性、高效率,以及操作简单、抗干扰能力强等优越性,迅速广泛地应用于路基路面质量检测,城市基础设施探测,隧道工程及地质调查等领域,成为一种不可缺少的地球物理勘探手段。这里在总结大量前人研究的基础上,对地质雷达技术在我国的发展历程作一个简单的回顾,并分析了地质雷达技术现阶段在我国的应用情况,最后指出了地质雷达技术未来的发展方向。     

云分析预报方法研究进展

云作为地球大气系统的重要组成部分,不仅影响着气候变化和天气系统的发展演变,还与航空活动密切相关,一直以来是空军和民航部门非常关注的气象要素之一。在云探测、资料同化和反演方法发展的基础上,从实际业务保障和数值模式发展需求出发,综述国内外云分析、预报方法和云分析预报系统开发的研究成果,分析各类方法的优势和不足,明确国内外研究的主要差距,并探讨国内未来研究的方向。云分析方法中,探空对云廓线识别较好,卫星可见光和红外资料在云顶信息反演方面优势明显,多普勒雷达能够获取对流层中层和底层的云信息,而毫米波雷达能够很好地反映云三维结构信息,发展潜力巨大。云预报方法中,传统的统计和诊断方法发展较为成熟,而考虑了大气温湿和云微物理状况的大气辐射传输模式正演模拟云顶亮温的方法是未来的发展趋势。加强云探测技术,综合利用云分析预报方法,借鉴国外先进云分析预报系统的设计理念,积极开发我国自主的云分析预报系统,推动天气预报、航空气象保障和数值预报模式的发展将会是我国云研究的重要方面。     

多普勒天气雷达风场反演技术研究进展

多普勒天气雷达是研究中小尺度天气系统的重要工具，但却只能提供风场的径向速度，因而必须通过风场反演技术来求解二维或三维风场。详细分析了各种单部、多部和多基地多普勒天气雷达风场反演技术及其优缺点，同时指出了应重点研究的方向。从反演结果来看，基于变分法的反演技术明显优于其它方法，这是今后的一个主要研究方向；利用四维同化理论，在数值模式初始场中使用反演数据，是反演技术应用的重点。     

工程与环境地球物理的发展现状与趋势——1997年工程与环境地球物理国际学术会议侧记

以1997年工程与环境地球物理国际学术会议的论文及报告为基础,分析了该学科的国内外发展现状,探讨了应予重视的研究方向。电阻率成像、地质雷达、层析成像、核地球物理近年发展较快;环境地球物理仍处于发展的初期阶段。近期应重视并加强对电磁成像、面波成像、污染监测调查技术、环境遥感监测技术、矿山地球物理技术和水下探测技术及地球物理场环境效应的研究。     

探地雷达低频天线在工程勘探中的应用

总结了探地雷达探测的技术工作方法,讨论了强干扰背景下的数据处理过程,列举了探地雷达低频天线在岩性界面划分、软弱地质体圈定、活动断层探测、地裂缝探测、抛石界线划分等方面的应用实例。实践表明,要获得高分辨率的探地雷达探测剖面,资料收集、现场踏勘、干扰因素分析、数据采集过程和数据处理流程的比选实验是非常重要的。希望通过本文的介绍和讨论,对使用探地雷达低频天线开展深层探测起到帮助和借鉴,更大地发挥探地雷达低频天线的探测能力与作用。     

降水临近预报及其在水文预报中的应用研究进展

随着全球气候变化、自然变迁及陆表生境改变，极端天气频发且呈现出多尺度时空变异特征，对其进行预报和预警一直是气象水文领域关注的焦点。临近预报可较准确地预报未来短时间天气显著变化，是当前预报强降水等极端事件的主要手段。从基于天气雷达0~3 h外推临近预报、融合数值模式0~6 h临近预报的发展历程梳理了临近预报的研究进展，阐述了雷达外推算法的发展进程、雷达外推预报与数值模式预报融合技术进展，指出"取长补短"的0~6 h融合预报在提高降水预报精度、延长降水预见期等多方面有较大的发展潜力，进一步探寻及提升融合技术是未来融合预报发展的核心。将临近预报以气象水文耦合的方式引入水文预报是从源头提高水文预报精度、保障水文预报效果的主要途径，总结了现阶段主流耦合方式、空间尺度匹配技术、水文模型不确定等陆气耦合中的关键问题，阐述了外推临近预报、融合临近预报作为水文预报输入的研究进展，明确了融合临近预报在延长洪水预见期、提高洪水预报精度中存在优势，并讨论了未来的研究重点及发展方向。     

Development of Artificial Intelligence Technology in Weather Forecast

Numerical weather prediction, which is the major basis of current weather forecast, has some shortcomings, such as the understanding of the law of atmospheric motion, the assimilation and application of observation data, the expression of model physics, etc., leading to the forecast error of weather. The rapid development of artificial intelligence technology in recent years provides a new possibility for the advancement and innovation of weather forecast. In this paper, the background of the development of artificial intelligence, the current situation of the application of artificial intelligence technology to weather forecast and the future development trend are mainly described to account for this possibility. After that, the idea for development of weather forecast technology based on the integration of artificial intelligence and numerical forecast is put forward. Particularly, this study stresses that, in order to advance the AI algorithm of weather forecast in the future, it is requested to focus on the nonlinear and chaotic characteristics of atmospheric motion leading to the uncertainty of forecast. Starting from the essence of mathematics and physics, we need to realize the hybrid modeling of mathematics and physics, not only to establish the framework of input-output mapping, but also to provide solutions to the bottleneck problems of weather forecast.     

Advances in Microphysical features and Measurement Techniques of Raindrops

The size, fall velocity, shape, axis ratio, oscillation, orientation, and their spatial distributions of raindrops are the key parameters for study of rainfall physics, which also have great significance in these fields such as research on the mechanism of soil erosion, calibration of weather radar, classification of present weather, evaluation of rainfall enhancement, and determination of channel in radio communication and navigation systems. This paper reviews the history of measurement technology and method of raindrops’ microphysical features firstly, discusses the status and shortcomings of laboratory wind tunnel experiment, optical disdrometer, and other measurement techniques and theory for the raindrops’ microphysical features, and then the shape, fall velocity, oscillation, and orientation of raindrops are analyzed. Existing disdrometers cannot measure the all the micro-physical characteristics of raindrops, which limit the application of raindrops micro physical characteristics in related area. At last from the point of view of relative area and application, the prospect of the future development trend of raindrops microphysics measurement techniques is concluded.     

基于GPRMax2D的地下管线精细化探测方法

探地雷达是探测地下结构及其分布规律的一种重要的浅层地球物理探测方法,具有分辨率高、无损、抗干扰能力强、结果直观等优点,在工程物探领域被广泛应用。为提高对地下管线雷达图像特征的认识,确定管线异常体的位置,提高地质雷达的解释精度,利用时域有限差分法(FDTD)对地下管线进行精细化探测,包括对管线埋深、材质、管线内充填物、管线病害等影响因素的数值模拟,以此建立地下管线正演模拟合成图库,进而指导探地雷达实际探测图像的解释工作。现场管线探测结果表明:探地雷达可准确探测出地下管线的埋设位置及运行状态,为今后的维修养护提供了依据。     

新一代天气雷达常用产品在我国人工影响天气工作中的应用

随着新一代天气雷达的组网建设,常用雷达产品逐渐在人工影响天气（以下简称＂人影＂）工作中发挥了重要作用。如利用反射率因子产品分析降水系统的移向、移速、强度以及降水性质等特征为人影作业指挥提供参考;利用径向速度产品选择人影作业的最佳时机和部位;利用垂直积分液态水含量产品识别冰雹云并指导防雹作业;综合应用多种雷达产品建立人影...     

基于井间电磁CT探测的岩溶空间分布特征

岩溶是桥梁桩基施工中的安全隐患之一,探明桥梁范围内岩溶的空间分布特征对桥梁安全尤其重要。岩溶勘查目前多以钻探与物探方法相结合,但特定的岩溶勘察需要根据具体情况选择合适的物探方法,常用的地质雷达等方法由于受限于各自的适用范围,往往不能精确地确定局部范围内溶洞的边界。井间电磁波CT探测技术主要依据电磁波在不同介质中传播时的吸收差异,重建井间介质吸收系数的分布图像,形象而直观地展现地质体内部结构,具有分辨率高,勘探距离小的特点,特别适合于探测桥墩等局部范围内的溶洞分布情况。以惠州S119线水西大桥主桥墩溶洞探测为例,介绍了电磁波法CT探测技术的原理、工作方法及应用效果,结果表明井间电磁波CT探测技术有较高的精度和可信度,可全面清晰地揭示场地岩溶的空间分布,为工程设计提供可靠的地质资料。