X波段一维扫描有源相控阵天气雷达测试定标方法

该文根据有源相控阵天气雷达的体制特点,参考多普勒天气雷达测试定标方法,提出了一维扫描有源相控阵天气雷达的测试和定标方法,将测试重点放在天馈系统、T/R组件、脉冲压缩、动态范围的测试和定标上,以解决不同观测模式、不同波位的天线增益等参数变化引起的回波强度测量误差问题。测试结果表明:天馈系统在不同观测模式下的天线参数随仰角的变化情况、波束指向的准确度、T/R组件的动态范围等均符合设计要求,回波强度和径向速度定标精度较高。雷达经过测试和定标后,于2014年5—8月分别在安徽定远和四川甘孜进行外场试验,并与附近多普勒天气雷达 (SA) 和C波段双线偏振雷达观测数据进行对比,结果表明:回波强度误差在合理范围内,精细测量、警戒搜索、快速观测3种模式观测的强回波的水平和垂直位置、结构和系统误差均比较一致,数据可靠。     

CINRAD/CC雷达速调管运行状态控制

速调管性能直接影响到雷达探测的回波质量、运行成本和使用时间,目前使用和维护好速调管是雷达站提高业务质量和降低成本的主要环节之一.从云南6部CINRAD/CC雷达近年来的运行情况看,使用和维护好速调管是十分重要和必要的.以德宏、普洱的速调管使用维护为个例,在速调管工作原理的基础上,结合前期实际工作中经验,以收集极波形、发射功率和地物回波变化三项指标来判断运行性能状况.通过多年分析总结,电子枪通常是速调管的易损和易老化部件,对此主要提出速调管使用初期宜适当调高电子枪灯丝电流以使灯丝充分激活和保证新管具有较好的真空度;中期宜灯丝电流略低运行;晚期速调管的阴极发射能力可能会有所下降,在此时可又适当调高灯丝电流,以保证雷达探测的回波质量.通过对速调管工作阶段提出分段运行的新措施和建议,从实际效果看,在不影响探测质量的前提下应能提高速调管的使用时间,供同行探讨.对其他型号CINRAD雷达也应有较好的借鉴.     

相邻新一代天气雷达回波强度误差分析

对相邻天气雷达同一覆盖区域回波强度误差分析,旨在提高三维拼图软件的准确率。利用广东省6部天气雷达北京时2008年6月6日12~14时的原始资料,以广州雷达为基准,分别与深圳,阳江,韶关,梅州,汕头5部雷达进行对比分析,采用了对应点对比法和线性插值算法,直接对两部雷达基数据处理,对比分析同一时间,同一位置的S波段的PPI回波强度资料,分析结果表明:两部雷达在同一覆盖区域具有较好的一致性,相同区域内回波强度差值平均在不同时刻变化很小,验证了此方法分析覆盖区域内回波强度对比的有效性。实验结果表明:按此算法选取作为对比标准的广州雷达平均回波强度值略高。     

最优插值校准法定量估测降水及效果分析

天气雷达可以监测大范围降水以及降水分布情况,但是由于雷达估测的是离地面某一高度处的降水,会造成降水估算的误差。地面雨量站测量的是地面上某个点累计的雨量,单点精度较高,但往往漏掉强降水,暴雨中心。结合两者的优点,研究了雷达和雨量计联合估测降水方法中的最优插值校准法,并和Z—I关系估测的降水结果进行了对比分析。在此基础上还比较了不同雷达初值场对降水精度的影响。结果表明,最优插值校准法定量估测降水可以提高雷达估算降水的精度,同时雷达初值场的代表性好坏直接关系到降水估测的效果。     

C波段车载双偏振雷达Z_(DR)资料处理方法研究

本文介绍了车载双偏振雷达参数ZDR的处理方法,首先分析了信噪比SNR对ZDR参数的影响,得出信噪比SNR至少要18 d B,ZDR数据才可信;其次分析了雷达附近的不同类型遮挡物对ZDR参数的影响,结果表明,尖状的遮挡物容易造成ZDR正的偏差,房屋等遮挡物容易造成负偏差,而对树林等遮挡物,偏差的正负变化很大。随着遮挡程度的减小,ZDR的变化幅度变小;针对ZDR的系统误差,使用反射率因子结合ΦDP增量可以很好的进行计算,ZDR系统误差在短时间内变化不大,但是,随时间变化而逐渐变化,需要进行实时订正;最后,使用FIR滤波方法进行KDP参数计算并用于ZDR衰减订正,取得了不错的效果。针对业务应用,给出了实时处理ZDR参数的业务流程图。     

硬件故障导致雷达回波错误数据质量控制方法

雷达硬件故障直接影响数据质量,故障数据进入共享系统后不但影响本地预报员对天气系统的分析和判断,对国家级业务系统也会产生严重影响。目前,对雷达资料的数据质量控制主要针对非气象回波,对于雷达硬件故障导致的数据错误还缺乏有效的质量控制方法。该文对河北省石家庄CINRAD/SA雷达2004—2013年硬件故障时的基数据和回波特征进行分析,研究雷达故障导致的数据错误与故障类别的相关性及对数据和回波的影响。结果表明:雷达硬件故障导致的数据错误对基数据的完整性、数据位置和强度信息产生影响,发射机和接收机系统故障主要影响雷达数据的强度信息;伺服系统故障主要影响数据的位置信息。提出通过对雷达数据完整性和位置信息的检查,根据硬件故障影响雷达回波形态、位置、范围和强度等图像特征,利用基于模糊逻辑自动识别雷达硬件故障导致的错误数据的质量控制方法。利用石家庄雷达站2004—2013年雷达故障数据进行了识别效果检验,对故障数据的总体识别率超过90%,能较好实现对硬件故障导致的数据错误质量控制,是现有雷达运行正常情况下针对非气象回波的雷达数据质量控制方法的补充。     

基于区域跟踪的增雨效果分析方法新探

在高炮催化区跟踪算法基础上,探究了选取等面积同心圆环作为对比区进行人影作业效果物理评估新方案,并给出了该方案适应性判断指标。选取垂直液态含水量和面雨量作为方案检验因子,分析了不同自然降水过程中,不同时间段"催化区"和"对比区"平均物理量的双比值和相对偏差等参量的变化;并以相似离散度为指标,分析该方法的适用范围,分析何种条件下自然降水的"催化区"和"对比区"变化比较一致且小于增雨效果。实验表明:不同自然降水过程中,"催化区"和"对比区"30 min平均垂直液态含水量变化以及3 h平均相对增雨均小于增雨效果,新方案可用于人工增雨效果分析。后提出将综合相似离散度作为判据,当其值大于0.2时,则不采用该方案,判据的增加明显改善了新方案评估效果。     

利用反射率因子垂直廓线填补雷达波束遮挡区的方法研究

新一代天气雷达很多位于地形复杂的山区,地形遮挡形成观测盲区,严重影响了新一代天气雷达数据的应用效果。利用基于高分辨率地形数据计算的波束遮挡信息,依据反射率因子垂直廓线,由高仰角无遮挡的反射率因子观测数据得到低仰角完全遮挡区的数据。以杭州雷达为例,通过直接对比反射率因子值和对比填补前后雷达估算降水效果两种途径检验了填补效果,结果表明：填补与观测“真值”有很好的一致性,填补后降水估算效果优于填补前。本文提出一种填补低仰角完全遮挡区的方法,适用于均匀性降水系统。     

一次混合云暴雨过程风场中尺度结构的双多普勒雷达观测研究

利用国家重点基础研究发展规划项目"我国重大气象灾害形成机理和预测理论研究"2002年外场试验首次获取到的双多普勒雷达资料,研究了7月22～23日在长江中游的宜昌、荆州区域暴雨回波和风场的中尺度结构及演变过程.结果表明:本次暴雨是混合云降水所致,在层状云降雨区内有许多对流单体,这些对流单体常以带状结构组成回波群,对流云的回波强度和风场有明显的中尺度结构,与周围的层状云有很大差别.西南气流和东风形成的中尺度切变和辐合是造成强对流降水的主要原因,风场的中尺度结构主要发生在4 km以下的中下层.在对流回波周围,经常有中尺度切变、涡旋、辐合和辐散存在,这些风场的中尺度结构与对流云的演变有密切的关系,对强降水的发生和维持有重要影响.此项工作为分析中尺度暴雨的形成和演变机理提供了依据.     

双线偏振雷达差分反射率因子系统误差订正

差分反射率因子ZDR易受雷达系统自身的影响而产生明显偏差,这种偏差是不随空间积累而改变的.为了保证雷达资料及其产品的质量,根据中国气象科学研究院灾害天气国家重点实验室车载C波段双线偏振多普勒雷达(C-band Polarimetric Doppler Radar on Wheel,CPDRW)的外场试验,对观测的ZDR进行了分析,并以垂直扫描数据的订正结果为参考,重点讨论了以体扫模式最高仰角下的小雨和干雪这两种自然目标物为订正对象得到的订正结果.结果表明,高仰角体扫资料的这两种自然目标物都能较好地订正ZDR的系统误差.但相较于小雨,干雪的订正效果更加稳定,是进行ZDR系统误差订正的最优气象目标物,而利用高仰角体扫资料的干雪粒子进行ZDR系统误差订正也就成为垂直扫描订正法的最佳替代方法.