使用模糊逻辑法区分层状云和对流云降水

多普勒天气雷达已广泛应用于定量降水的估测,为了提高雷达降水估计的精度,要求能够识别层状云和对流云降水.使用模糊逻辑法区分区域中的层状云和对流云降水.根据层状云和对流云降水的反射率分布特征,建立了最大反射率因子、回波顶高、垂直反射率梯度和水平反射率梯度4个识别参数,读取雷达资料并计算出这些识别参数,使用梯形隶属函数对识别参数进行模糊化,对得到的数据进行加权平均处理,选择一个合适的阈值区分层状云和对流云降水.结合实际的天气实例,对该方法的识别效果进行检验,结果表明：模糊逻辑法能够有效的区分降水区域中的层状云和对流云降水,为改善降水估测提供了方法和依据.     

C、X波段双线偏振多普勒雷达资料质量分析

双线偏振多普勒雷达是探测和研究降水粒子相态结构的一种有效手段并且已经取得了较多的研究成果.但是对于一部特定雷达来说,要进行资料分析和预处理以及评价其探测性能仍然比较困难.以国家灾害天气重点实验室的C波段双线偏振雷达及北京市气象局的X波段双线偏振雷达观测的一次降水过程资料为例,在保证资料的可信度的基础上统计分析双线偏振资料中的差分反射率因子ZDR、水平和垂直信号相关系数ρHV与信噪比SNR的关系.研究发现:差分反射率因子ZDR在信噪比小于20dB时受系统误差影响较大,水平和垂直信号相关系数ρHV.在信噪比小于20dB时资料变得不可信,并根据系统误差订正方法对原始资料ZDR进行订正,通过订正后的ZDR资料能够较好地反映实际情况,同时通过拟合得到的KDP与实际情况也相吻合,结果达到定量估测降水、相态识别精度的要求.     

双偏振雷达差分传播相移的五种滤波方法对比分析

为了对双线偏振雷达的差分传播相移ΦDP进行滤波降噪处理,提高双线偏振雷达识别粒子、估测降水的能力。通过对C波段双线偏振雷达差分传播相移分别采用滑动平均、中值滤波、FIR滤波、卡尔曼滤波和小波分析5种不同方法地介绍,利用中国气象科学研究院灾害天气国家重点实验室移动式C波段双线偏振雷达(POLC)2013年外场试验观测资料,对比分析了经5种方法处理后的差分传播相移ΦDP径向数据,及其分别在降水估测中应用的效果。结果表明:采用FIR滤波方法、卡尔曼滤波方法和小波分析方法对ΦDP径向数据进行处理的效果比传统的滑动平均和中值滤波方法好;其中小波分析处理的ΦDP径向数据波动最小,再经过变距离法拟合的KDP数据的负值能够得到最有效地抑制,最后应用到R(KDP)降水估测中的精度最高。     

相控阵天气雷达探测性能分析

为检验新型C波段相控阵天气雷达进行探测性能,根据外场试验数据,分析了雷达探测主要参数对相控阵天气雷达探测效果的影响,探讨了相控阵天气雷达与多普勒天气雷达回波数据存在的差异。结果表明:相控阵天气雷达低层仰角采用Split cut方案进行探测,可改善探测能力和径向速度模糊的问题。晴空条件下,增加相控阵雷达脉冲宽度、脉冲积累数,降低天线转速可以明显提高弱回波数据采样质量。相控阵天气雷达整体探测采样率不及多普勒雷达,对弱回波探测能力不佳,其主要采样数据集中在中值和大值区,弱回波区采样数较少,需改进相控阵天气雷达弱回波探测的能力。     

福州SA雷达新观测模式结果对比及海浪回波识别

福州SA雷达经过调整常规观测模式采用超低仰角进行扫描,这样可以改进常规观测模式的不足,如远距离和底层探测能力、台风预警预报等,但也易受海浪回波等非气象回波的影响。这些非气象回波会对雷达定量估测降水及其他产品造成污染,所以必须进行自动识别、剔除。分别对超低仰角与常规观测模式仰角下收集到的海浪回波做特征统计分析对比,并利用常规观测模式下的海浪回披识别算法对超低仰角层下观测的海浪回波进行识别。通过特征统计分析及识别结果表明：海浪回波算法识别参数（TDBZ、SPIN、TVDBZ、MDVE）统计特征均无太大变化,利用常规模式下海浪回波识别算法能很好地识别超低仰角下的海浪回波。通过上述验证分析得出：利用常规观测模式下的海浪回波识别算法应用在超低仰角下进行识别是可行的。     

超分辨率处理技术在多普勒天气雷达中的应用探究

超分辨率处理技术有利于提高天气雷达对中小尺度气旋和龙卷风等灾害性天气探测能力,有利于天气雷达获得更精细的天气过程回波特征。文中分析了多普勒天气雷达实现超分辨率的工作原理及一些实际应用问题;针对其中谱矩估计精度降低的问题,提出采用距离过采样和白化算法的解决方法,并给出白化滤波器的设计方法和白化后的谱矩估计算法。雷达仿真和实际数据试验表明,结合距离过采样及白化技术,超分辨率技术在多普勒天气雷达中的应用是可行的。     

超分辨率处理技术在多普勒天气雷达中的应用探究

超分辨率处理技术有利于提高天气雷达对中小尺度气旋和龙卷风等灾害性天气探测能力,有利于天气雷达获得更精细的天气过程回波特征.文中分析了多普勒天气雷达实现超分辨率的工作原理及一些实际应用问题;针对其中谱矩估计精度降低的问题,提出采用距离过采样和白化算法的解决方法,并给出白化滤波器的设计方法和白化后的谱矩估计算法.雷达仿真和实际数据试验表明,结合距离过采样及白化技术,超分辨率技术在多普勒天气雷达中的应用是可行的.     

ADWR-X型多普勒天气雷达批处理模式地物杂波抑制的研究

以ADWR-X型雷达为背景,重点研究低仰角批处理模式抑制地物杂波的信号处理,比较得出在实际探测环境下批处理模式应用地物杂波滤波的效果优越于低仰角警戒模式和低仰角多普勒模式下的滤波效果,实际应用表明:方法运用到ADWR-X型雷达能实现低仰角批处理模式地物杂波滤波,滤波器对地物杂波的抑制能力达到30-50dB,滤波器对天气回波的衰减小于6dB,每个体扫节约2个cut的时间,约60s。     

ADWR-X型多普勒天气雷达批处理模式地物杂波抑制的研究

以ADWR—X型雷达为背景,重点研究低仰角批处理模式抑制地物杂波的信号处理,比较得出在实际探测环境下批处理模式应用地物杂波滤波的效果优越于低仰角警戒模式和低仰角多普勒模式下的滤波效果,实际应用表明：方法运用到ADWR—X型雷达能实现低仰角批处理模式地物杂波滤波,滤波器对地物杂波的抑制能力达到30—50dB,滤波器对天气回波的衰减小于6dB,每个体扫节约2个cut的时间,约60s。     

三亚凤凰机场一次飚线过程的特征分析

利用三亚凤凰机场实时观测数据、常规地面观测资料、高空观测资料、三亚地区多普勒雷达资料及闪电定位资料,从天气形势、物理机制、雷达回波和闪电特征等方面对2012年4月21日的飚线天气过程进行了详细分析。结果表明:地面冷锋、低涡切变线以及高空槽相互配合是产生此次强对流天气的天气尺度系统,飑线是此次对流天气的直接影响系统;欧阳位温图和雷雨顺能量图对此次强对流飚线过境有一定的指示意义;多普勒雷达图和闪电定位资料在临近预报中能够有效识别飚线特征,对飚线的移动方向、维持时间的预报有指导意义。     

应用多普勒雷达资料对成都地区暴雨的研究

利用多普勒天气雷达资料结合其它实测资料,分析研究了2003年8月28～31日发生在大成都地区的区域性暴雨过程.从回波的强度、结构、风场以及影响系统等方面得知:由冷锋激发的絮状回波有利于区域性降水的产生;回波强度、VIL和RZ值与降水有很好的相关性;当近地层具有低空急流和强烈垂直风切变以及低层径向速度辐合时对暴雨的发展十分有利.     

地物杂波抑制器在雷达观测中的应用

本文通过对加装在713雷达上的地物杂波抑制器试验结果分析,指出:经“抑制”处理后,能快速,准确地将气象回波从地物杂波中分开来。采用分级衰减方法对比观测,气象回波损失约5分贝。 采用地物杂波图后,可以改善地物杂波抑制器性能,增大了抑制器在天气雷达组网拼图中的应用前景。     

地物杂波区内不同速度方差降雨回波信号损失比计算与分析

本文对地物杂波区内不同速度方差的降雨回波信号经非相干MTI对消系统(地物杂波抑制器)输出后的交流功率变化(降雨回波损失比),作了详尽的理论计算和分析,提出了对该降雨回波信号的损失进行相应的补偿即能获取误差较小的地物杂波区内降雨回波信息的观点。使有效抑制地物杂波的非相干MTI技术应用更加广泛,有助于最终实现地物杂波区内降雨回波定量化。     

基于小波变换改善天气回波信噪比的模拟分析

为了提升天气雷达对弱气象目标的发现能力,扩展系统观测的动态范围,可以从改善雷达回波的输出信噪比方面来考虑.从信号处理算法层面寻求改善天气雷达回波的输出信噪比的方法,提出运用小波变换的方法来达到这个目的.首先介绍了小波消噪的基本原理,再结合具体雷达系统参数,进行了相关的算法模拟,其结果表明,在符合高斯谱特征分布的模拟回波在不同信噪比（-20～10dB）设定条件下,运用小波变换的去噪方法可以使其信号的输出信噪比提高大约5～11dB,为天气雷达探测更多的弱气象目标提供了有利条件.     

Correlation analysis of X-band sea clutter in complex domain

The correlation analysis of sea clutter data in a complex domain is conducted in this study. Specific to X-band sea clutter, the statistical characteristics of the complex correlation, particularly the phase characteristics which are closely related to the phase difference of the sea clutter and the Doppler properties, are analyzed in detail based on the experimental data, recorded by the Mc Master University IPIX radar in 1993. That the phase term of the complex correlation presents linear change means that there exists the linearity of phase differences between different time intervals in the X-band sea clutter. This investigation explores the regularities about the effect of wind on the complex correlation with similar patterns for different polarization modes. The regularities indicate that the wind direction can be inferred from the distribution pattern of the complex correlation. Moreover, a model describing the relationships between the statistics of the complex correlation and wind parameters is proposed. The application for target detection based on the differences of characteristics of complex correlations between the sea clutter and the target are also investigated and the proposed features have been confirmed. The principle of the method is fundamental for broader future applications.     

粤西沿海“4.20”特大暴雨特征分析

根据气象常规观测资料、湛江新一代天气雷达资料、CFL-08风廓线雷达资料及卫星云图,分析2012年4月20日粤西沿海特大暴雨的天气环流形势、能量场、对流不稳定度、水汽输送和辐合辐散等环境特征及物理量场特征。结果表明:这次暴雨过程粤西地区共经历两次强降水过程,分别是受飑线系统、以及高空槽和低空切变影响;西南低空急流的出现有利于粤西暴雨的形成、维持和发展;暴雨过程粤西上空垂直累积液水含量达25~30g/m2;暴雨期间风向随高度明显逆转,有冷平流输送;约2.0 km高度以下低空急流的下传和增强与暴雨的产生有密切关系;短时间内多普勒天气雷达的速度回波低层辐合区域远远大于辐散区域是可能产生强降水的标志。     

利用地物杂波进行天气雷达强度标定

地物杂波的回波强度相对稳定 ,对成都和新疆地区的地物杂波强度的统计表明 ,地物杂波的雷达反射因子方差分别小于 3db和 1.5db ,因此 ,地物回波可作为一个标准目标 ,用来对天气雷达进行强度的标定。本文给出了这种强度标定的流程图、标定方法和标定结果。使用这种标定方法将大大改善天气雷达的维护和使用质量。